Arsenik zehirlenmesinde glikolizdeki hangi enzimatik reaksiyon gerçekleşmez?
A) Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz
B) Fosfogliserat kinaz
C) Enolaz
D) Fosfogliserat mutaz
E) Pirüvat kinaz
Doğru cevap: B
Glikolizde gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz basamağında serbest sitoplazmik inorganik fosfat gliseraldehit-3-fosfatın 1. karbonu na bağlanır ve yüksek enerjili bir fosfat bileşiği olan 1,3-bifosfogliserat sentezlenir.
Birinci karbona bağlanan serbest inorganik fosfat fosfogliserat kinaz reaksiyonunda ATP sentezinde kullanılır.
Arsenik, fosfat analoğudur. Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz basamağında 1. karbona bağlanacak fosfatla yarışıp, fosfat yerine arsenik bağlanır.
1-arseno-3-fosfogliserat sentezlenir.
Birinci karbonda fosfat değil arsenik olduğu için fosfogliserat başmağında ATP sentezi olmaz.
Substrat düzeyinde fosforilasyonun baypas edilmesi ve Arsenik Zehirlenmesi ve Glikoliz İlişkisi
Glikolizin normal işleyişinde Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz (G3PDH) enzimi, yapıya inorganik fosfat (Pi) ekleyerek yüksek enerjili 1,3-bifosfogliserat (1,3-BPG) oluşturur. Arsenik varlığında ise olaylar şöyle değişir:
- Yarışmalı İnhibisyon: Arsenat (AsO4), yapısal olarak inorganik fosfata (PO4) çok benzediği için G3PDH enziminin aktif bölgesinde fosfatla yarışır.
- Stabil Olmayan Bileşik: Enzim, fosfat yerine arsenatı kullanarak 1-arseno-3-fosfogliserat oluşturur.
- Spontan Hidroliz: Bu oluşan bileşik çok kararsızdır ve su ile hızla, enzim gerektirmeden 3-fosfogliserata parçalanır.
- Enerji Kaybı (Soru Odaklı Kısım): Normalde 1,3-BPG’den ATP sentezleyen Fosfogliserat Kinaz reaksiyonu atlanmış (baypas edilmiş) olur.
Neden Doğru Cevap (B) Fosfogliserat Kinaz?
Sizin de belirttiğiniz gibi, arsenik G3PDH enzimiyle etkileşime girer ancak “gerçekleşmeyen” veya daha doğru bir ifadeyle “baypas edilen” reaksiyon bir sonraki basamaktır:
- ATP Üretimi Durur: Fosfogliserat kinaz enzimi, 1. karbondaki fosfatı ADP’ye aktarıp ATP sentezleyemez çünkü o karbona fosfat yerine arsenik bağlanmış ve ardından o bağ kopmuştur.
- Net Verim Sıfırlanır: Glikolizin hazırlık evresinde 2 ATP harcanır. Normalde getiri evresinde 4 ATP üretilerek net 2 ATP kazanılır. Arsenik varlığında ise fosfogliserat kinaz basamakları (2 adet) iptal olduğu için net ATP kazancı 0 (sıfır) olur.
Ek Bilgi: Arsenit (As3+) ve Pirüvat Dehidrogenaz
Arseniğin bir başka zehirleme mekanizması daha vardır : Arsenit, lipoik asit içeren enzim komplekslerine (örneğin Pirüvat Dehidrogenaz) bağlanarak bu enzimleri inhibe eder. Bu durum glikolizin kendisinden ziyade, glikoliz ürününün Krebs döngüsüne girişini engeller.