Bilgi Bankası

Süksinat Dehidrogenaz (SDH)

Süksinat Dehidrogenaz (SDH; EC 1.3.5.1), Krebs (TCA) döngüsü ve elektron taşıma zinciri (ETZ) arasında doğrudan köprü oluşturan tek enzimdir.
Reaksiyonu:

Su¨ksinat+FAD→Fumarat+FADH2Süksinat + FAD → Fumarat + FADH₂

Bu reaksiyonla SDH, hem mitokondriyal enerji üretiminde (ATP sentezi) hem de redoks denge kontrolünde görev alır.

Enzim ayrıca Kompleks II olarak adlandırılır ve mitokondri iç zarı üzerinde bulunur.

Biyosentezi ve Lokalizasyonu

  • Arpada HvSDH1 – HvSDH4 genleri tanımlanmıştır; bunlar 4 alt birimi kodlar:

    • SdhA (flavin bağlayıcı alt birim): FAD’ı bağlar, reaksiyonu katalizler.

    • SdhB (Fe–S merkezli alt birim): Elektron taşır.

    • SdhC/D (membran alt birimleri): Elektronları koenzim Q’ya (ubikinon) aktarır.

  • Bu enzim yalnızca mitokondride bulunur ve TCA döngüsü + ETZ entegrasyonunu sağlar.

Fizyolojik Rolleri

Süreç Rol Tarımsal Önemi
TCA döngüsü Süksinat → Fumarat dönüşümü Enerji üretimi (ATP)
Elektron taşınımı FADH₂ → Ubikinon’a elektron aktarımı Redoks dengesinin korunması
Hücre solunumu Mitokondriyal NADH/FADH₂ üretimi Solunum verimi ve metabolik hız
Stres yanıtı Enerji dengesiyle ROS kontrolü Kuraklık ve tuzluluk toleransı
Tohum fizyolojisi Solunum dengelemesi Çimlenme canlılığı ve depo stabilitesi

Arpada Özel Rolü

  • HvSDH2 geninin kuraklık ve tuz stresinde ekspresyonu artar; bu durum hücresel enerji sürekliliğini sağlar.

  • SDH aktivitesi yüksek hatlarda ATP üretimi %10–20 daha fazla, ROS birikimi %30 daha düşüktür.

  • Depolama sırasında SDH aktivitesi korunursa, dane canlılığı ve çimlenme oranı yüksek kalır.

  • SDH’nin FADH₂ üretimi, oksidatif stresin kontrolünde NADH bağımsız enerji desteği sağlar.

Aktiviteyi Etkileyen Faktörler

Faktör Artırıcı Etki Baskılayıcı Etki Açıklama
pH 7.2–8.0 optimum <6.5 veya >8.5 → ↓ Mitokondri matriks dengesi
Sıcaklık 25–35 °C optimum >45 °C denatürasyon Termostabilite sınırlı
Oksijen Orta düzey → ↑ Anaerobik koşul → ↓ Elektron akışı için gerekli
Koenzimler FAD, CoQ → ↑ NAD⁺ fazlalığı → rekabet Redoks kontrolü
Metal iyonları Fe, S, Mg stabilizatör Cu, Hg, Pb inhibitör Fe–S kompleksi bozulabilir
Hormonlar GA → ↑, ABA → ↓ Enerji metabolizması hormon kontrollüdür

Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum Belirti Sonuç
Eksiklik Solunum hızı düşer, enerji açığı oluşur Büyüme geriliği, düşük verim
Fazlalık Aşırı ROS üretimi riski Hücresel oksidatif dengesizlik
Dengesiz aktivite ATP/NADH oranı bozulur Metabolik stres ve yaşlanma hızlanır

Uygulama Alanları

1. Kuraklık ve Tuz Stresi Yönetimi:

  • SDH aktivitesi, enerji metabolizmasının sürekliliğini sağlar.

  • Yüksek SDH aktivitesi olan arpa çeşitleri, stres koşullarında daha iyi fotosentetik verim gösterir.

2. Hasat Sonrası Depolama:

  • SDH aktivitesi yüksek taneler, düşük solunum oranı ile uzun süre canlı kalır.

  • Depolama sırasında enzim aktivitesi izlenerek tohum yaşlanması tahmin edilebilir.

3. Islah ve moleküler belirteç:

  • HvSDH genleri, enerji verimi ve stres toleransı için biyobelirteç olarak kullanılır.

Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rol

Enzim Rol SDH ile İlişki
MDH (Malat Dehidrogenaz) OAA ↔ Malat dönüşümü SDH, MDH’nin ürününü (süksinat) kullanır
NADH Dehidrogenaz (Kompleks I) NADH’tan elektron taşır SDH, FADH₂’den taşır (Kompleks II)
SOD / CAT / APX ROS detoksifikasyonu SDH, ROS kaynaklarını azaltır
ATP Sentaz Proton gradyanı kullanır SDH, proton akışını destekler
Cyt c Redüktaz (Kompleks III) Elektron aktarımını sürdürür SDH’nin ürettiği FADH₂ ile çalışır

Araştırma Bulguları

  • Türkiye (Konya, Isparta): Kuraklıkta SDH aktivitesi %45 artmış, ATP üretimi %20 artmıştır.

  • İran: Tuz stresinde HvSDH2 ekspresyonu 5 kata kadar yükselmiştir.

  • Çin: Transgenik arpalarda HvSDH1 aşırı ekspresyonu, biyokütleyi %18 artırmış ve ROS üretimini düşürmüştür.

  • İspanya: Yüksek sıcaklıkta SDH aktivitesi yüksek hatlarda mitokondriyal zar bütünlüğü %30 daha iyi korunmuştur.

Aktiviteyi Artıran Faktörler

  • GA, SA, JA hormonları

  • Orta sıcaklık (25–30 °C)

  • Fe ve S dengeli besleme

  • Deniz yosunu, humik asit, fosfit uygulamaları

  • Işıklı koşullar ve aktif fotosentez

Aktiviteyi Baskılayan Faktörler

  • Aşırı sıcaklık (>45 °C)

  • ABA birikimi

  • Hipoksi (oksijen eksikliği)

  • Ağır metaller (Cu, Hg, Pb)

  • Yüksek tuz konsantrasyonu (iyon toksisitesi)

Teknik Değerlendirme

  • SDH, arpada enerji metabolizmasının omurgasıdır.

  • Hem TCA döngüsünde hem de elektron taşınımında görev alarak ATP üretimini sürdürür.

  • Stres koşullarında SDH aktivitesinin korunması, bitki büyümesini, verimi ve dayanıklılığı artırır.

  • Fazla ROS üretimini engelleyerek mitokondri zar stabilitesini korur.

  • SOD–CAT–MDH–SDH zinciri, hem enerji hem antioksidan sistem arasında köprü kurar.

Optimum koşullar:

  • pH: 7.2–8.0

  • Sıcaklık: 30 °C civarı

  • Fe–S kompleks bütünlüğü korunmalıdır.

İlaç Önerileri