. FOTOSENTEZ NEDİR?
Fotosentez en basit anlatımıyla bitkilerin nefes alıp vermesi, yada bitkilerin karbondioksiti emip yerine oksijen üretmesidir. Fotosentez işlemi bitkilerde bulunan kloroplast adlı hücrede gerçekleşir.Bu hücreyi incelemek gerekir ise:
- Kloroplast: Bitki hücresiyle hayvan hücresi genel olarak aynı özellikleri taşımaktadır. Bu iki canlı türünün hücreleri arasındaki en önemli fark, bitki hücresinde artı olarak, içinde fotosentezin gerçekleştiği yeşil bir deponun (plastid) yani kloroplastın bulunmasıdır. Seyyar bir enerji santrali gibi güneş ışığını emen klorofilleri saklayan bu organizmalar bütün sistemin kalbidir. Kloroplastlar, iç içe geçmiş balonlara benzeyen yapılarıyla, doğanın yeşil rengini verirler.
Bitki hücresinde, fotosentez işlemi kloroplastlarda meydana gelir. Kloroplast 2-10 mikrometre kalınlığında (mikrometre metrenin milyonda biridir), 0,003 milimetre (milimetrenin binde üçü) çapında mercimek şeklinde küçük disklerden oluşmuştur. Bir hücrede 40'a yakın kloroplast vardır. Bu ilginç birimler bu kadar küçük olmalarına rağmen bulundukları ortamdan iki zarla ayrılmışlardır. Bu zarların kalınlığı ise akıl almayacak kadar incedir: 60 angström, yani 0,000006 milimetre. (milimetrenin yaklaşık yüzbinde biri)
Kloroplastın içinde "tilakoid" adı verilen yassılaşmış çuval şeklinde yapılar vardır. Bunlar fotosentezin kimyevi birimleri olan klorofilleri muhafaza eder ve daha ince zarlarla korunurlar. Bu tilakoidler, "grana" adı verilen 0,0003 milimetre büyüklüğünde ve madeni para şeklinde üst üste yığılmış diskler olarak dizilmişlerdir. Bir kloroplast içinde bu granalardan 40-60 adet bulunur. Bütün bu karmaşık yapılar, protein ve yağların belirli bir amaç için biraraya gelmeleriyle oluşur. Bunlar da belirli oranlarda bulunurlar. Örneğin tilakoid zarı %50 protein, %38 yağ ve %12 pigmentten oluşmuştur.
- Tilakoid: Kloroplastın içindeki ikinci aşama tilakoid adı verilen torbalardır. Bunlar çuvala benzeyen ve içinde klorofil molekülünü saklayan zarlardır. Bu torbaların içinde güneş ışığını emen yeşil pigment olan klorofil bulunur.
- Grana: Tilakoidler biraraya gelerek granaları oluştururlar.
- Klorofil: Kloroplastın içinde bulunan ve güneş ışığını emen yeşil pigmenttir. Klorofil olmasaydı, ne oksijen, ne besin, ne de doğanın rengi olurdu.
- Stroma lamella: Kloroplast içinde granaları bağlayan boru şeklindeki zar.
- Stroma: Kloroplastın içindeki jele benzeyen sıvı.
3.1. FOTOSENTEZ VE IŞIK
Kloroplastların fotosentezi gerçekleştirebilmesi için güneş ışığına ihtiyaçları vardır.
Atmosfer, gerek fonksiyonları gerekse kimyasal bileşimiyle yaşam için zorunlu, mükemmel bir örtüdür. Güneş, çok farklı dalga boylarında ışığı yayar. Ancak bu dalga boylarından sadece çok dar bir aralık yaşam için gerekli olan ışığı içerir. Ve bu noktada önemli bir mucize görülür; atmosfer öyle bir yapıya sahiptir ki, sadece yaşam için gerekli olan aralıktaki ışığın geçmesine izin verirken, yaşam için zararlı olan X ışınlarını, gama ışınlarını ve diğer zararlı tüm ışınları emer ya da geri yansıtır. Yaşam için son derece önemli olan bu seçilimden sorumlu olan atmosfer tabakası ise, kimyasal formülü O3 olan "ozon tabakası"dır. Ozon tabakasının evrendeki diğer 1025 adet farklı dalga boyuna sahip ışın cinsi arasından, yalnızca yaşam için gerekli 4500 - 7500 A0 aralığındaki görünür ışığı geçirmesi bizim için özel tasarlanmış bir mucize olduğunun göstergesidir. Eğer atmosfer bu aralıkta bulunan ışığı geçirmeseydi veya bu ışıkla birlikte farklı dalga boylarındaki ışıkları da geçirseydi, yeryüzünde canlılık kesinlikle oluşamazdı. Bu, canlılığın oluşması için gereken yüzbinlerce koşuldan sadece bir tanesidir ve bu koşulların tamamının eksiksiz olarak oluşması, canlılığın tesadüfen meydana gelmesinin kesinlikle imkansız olduğunu gösterir.
Farklı dalga boyundaki ışıklar farklı renkler demektir. Gördüğümüz bütün renkler belirli bir dalga boyuna ve frekansa sahiptir. Örneğin kırmızının dalga boyu mordan uzundur. Bizim renkleri görebilmemizin sebebi ise gözlerimizin bu hassas dalga boylarını algılayacak ve beynimizin de bunları yorumlayacak şekilde yaratılmasından kaynaklanır.
Işığın dalga boyu "nanometre" adı verilen bir birimle tanımlanır. Bir nanometre ise metrenin milyarda birine eşittir. Örneğin kırmızının dalga boyu 770, koyu morun ise 390 nanometredir. Ancak bu o kadar küçük bir birimdir ki, insanın gözünde canlandırabilmesi kesinlikle imkansızdır. Bu ışıkların bir de frekansları vardır. Bu frekans "hertz" veya saniyedeki devir sayısıyla ölçülür. Bir devir ise dalganın en üst ve en alt noktası arasındaki mesafedir. Işık saniyede 300.000 km yol alır. Eğer dalga boyu daha küçük ise fotonlar aynı sürede daha fazla mesafe kat etmek zorunda kalırlar.
Buraya kadar anlatılan özelliklerden anlaşılacağı gibi bitkinin kullandığı ışık çok özel bir yapıya sahiptir. Bu ışık, hem atmosferde hassas bir elekten geçirilerek süzülür, hem bizim algılayamayacağımız kadar küçük bir mesafe aralığında hareket eder, hem de bilinen en büyük hıza sahiptir. Ayrıca hem dalga olarak hem de foton denilen tanecikler şeklinde hareket ettiği için maddeleri oluşturan atomlara çarparak kimyasal reaksiyonlara sebep olma özelliğine de sahiptir. (Yani ışık hızına çıkılmış oluyor.)
Bu kadar kompleks bir yapıya sahip olan ışık büyük mesafeler katedip bitkiye ulaştığında, özel bir anten sistemi tarafından algılanır. Bitkide bulunan bu anten sistemi o kadar hassas bir yapıya sahiptir ki, sadece bu çok küçük bir dalga aralığında bulunan ışığı yakalayacak ve bu ışığı işleyecek sistemleri başlatacak şekilde yaratılmıştır. Eğer ışık herhangi başka bir değere, hıza veya frekansa sahip olsaydı, pigment (bitkinin anteni) bu ışığı göremeyecek ve işlem daha başlamadan sona erecekti. Pigment ve ışık arasındaki uyum, çok sık karşılaştığımız özel yaratılış örneklerindendir. Örneğin kulak ve ses dalgası, göz ve ışık, besinler ve sindirim sistemi gibi sayısız uyumlu yaratılış örneği mevcuttur. Ne ışık kendi dalga boyunu ayarlar ne de pigment algılayabileceği ışık boyunu seçme şansına sahiptir. Açıktır ki, ikisi de bu sistem için özel olarak yaratılmışlardır.
3.2. RENKLİ BİR DÜNYADA YAŞAMAMIZI SAĞLAYAN MUCİZE!
Işığı emen bütün maddelere pigment adı verilir. Pigmentlerin renkleri, yansıtılan ışığın dalga boyundan, başka bir deyişle madde tarafından emilmeyen ışıktan kaynaklanır. Bütün fotosentetik hücrelerde bulunan ve bir tür pigment olan klorofil, yeşil dışında, görünen ışığın bütün dalga boylarını emer.
Fotosentez işleminde görev alan anten, yüzlerce klorofil ve karotenoid molekülünden ve reaksiyon merkezi olan klorofil a molekülünden oluşur.
Yaprakların yeşil olmasının sebebi yansıtılan bu ışıktır. Siyah pigmentler kendilerine çarpan ışığın bütün dalga boylarını emerler. Beyaz pigmentler ise kendilerine çarpan ışığın neredeyse bütün dalga boylarını yansıtırlar.
(Sanırım ufolarda da diğer tüm ışıkları yansıtan bir metal ve renk kullanılıyor. Bu renk yeşil yada beyaz olabilir. Ufo sadece gerekli olan ışığı emiyor ve gerisini yansıtıyor. )
Örneğin bitkilerdeki klorofil ismi verilen pigmentler hem yeşil rengin oluşmasını sağlayan, hem de fotosentezin gerçekleştiği yerlerdir. Pigment, karbon, hidrojen, magnezyum, nitrojen gibi atomların biraraya gelerek oluşturdukları moleküllerin gerçekleştirdikleri bir yapıdır. İşte bu tür bir pigment olan klorofil hayatın devamında çok önemli bir role sahip olan fotosentezi, hiç durmaksızın gerçekleştirir. Klorofil pigmentinin boyutlarını düşündüğümüzde konunun ne kadar ince ve hassas hesaplar üzerine kurulu olduğu daha iyi anlaşılacaktır.
250-400 kadar klorofil molekülü gruplar şeklinde organize olarak, "fotosistem" adı verilen ve çok hayati işlemler gerçekleştiren bir yapı oluştururlar. Bir fotosistem içindeki bütün klorofil molekülleri, ışığı emme özelliğine sahiptirler; ama her fotosistemde sadece bir klorofil molekülü gerçekten ışıktan elde edilen kimyasal enerjiyi kullanır. Enerjiyi kullanan molekül, fotosistemin ortasına yerleşerek, sistemin reaksiyon merkezini tespit eder. Diğer klorofil molekülleri "anten pigmentler" olarak adlandırılırlar. Klorofil a olarak adlandırılan reaksiyon merkezinin çevresinde anten benzeri bir ağ oluşturarak reaksiyon merkezi (yani klorofil a) için ışık toplarlar. Reaksiyon merkezi 250'den fazla anten molekülünün birinden enerji aldığında, elektronlarından biri daha yüksek bir enerji seviyesine çıkarak bir alıcı moleküle transfer olur. Yani klorofil a'ya ait olan bir elektron, etrafta dizilmiş bulunan diğer klorofil moleküllerine geçer. Bu sayede zincirleme bir reaksiyon ve elektron akışı dolayısıyla fotosentez de başlamış olur. Bu yüzden pigment dediğimiz organlar fotosentez işlevi içinde hayati bir rol oynamaktadırlar. Bu çok özel yapılı moleküller aynı zamanda çevremizdeki yeşil bitki dünyasını oluşturmaktadırlar.
Not: İleride tarif edilen ufolarda reaktör merkezi olarak üst üste dizilmiş madeni para şeklindeki turuncu plakaların burada tarif edilen granaların olduğunu düşünmekteyim.
3.3. IŞIĞIN SÜRESİ VE ŞİDDETİ
Fotosentez, ışığın şiddeti ve süresine bağlı olarak değişir. Ayrıca, ışığın doğrudan ya da dağılmış olarak gelmesi de fotosentez açısından önemlidir. Doğrudan veya direkt ışık ile bulut, sis ve diğer cisimlere çarparak yayılan ışık arasında önemli farklar bulunur. Doğrudan gelen ışınlar toplam ışığın %35'ini, yayılan ışık ise %50-60'ını oluşturur. Yayılan ışığın fizyolojik kalitesi daha yüksek olduğu için bitkilerin ihtiyacı olan ışık açığı karşılanmış olur.
Bitkilerin fotosentez yapabilmeleri ve hayatlarını sürdürebilmeleri için ısıya ihtiyaçları vardır. Belirli bir sıcaklıkta tomurcuklarını patlatarak çiçek açan, yapraklanan bitkiler, ısı belli bir sıcaklığın altına düştüğünde yaşamsal faaliyetlerini sona erdirirler. Örneğin, genelde ısı 10 derecenin üzerinde olduğunda orman ağaçları büyüme devresine girerler. Tarımda ise bu sınır 5 derecedir. Isı arttıkça kimyasal işlemler de iki ya da üç misli artar. Ancak ısı, 38-45 dereceyi aştığında, bitkinin büyümesi türüne göre yavaşlar, hatta durur.
3.4. FOTOSENTEZİN AŞAMALARI
Bilim adamları kloroplastların içinde gerçekleşen fotosentez olayını uzun bir kimyasal reaksiyon zinciri olarak tanımlamaktadırlar. Ancak, önceki sayfalarda da belirtildiği gibi, bu reaksiyonun olağanüstü hızlı gerçekleşmesi nedeniyle, bazı aşamaların neler olduğunu tespit edememektedirler. Anlaşılabilen en açık nokta, fotosentezin iki aşamada meydana geldiğidir. Bu aşamalar "aydınlık evre" ve "karanlık evre" olarak adlandırılır. Sadece ışık olduğu zaman meydana gelen aydınlık evrede fotosentez yapan pigmentler güneş ışığını emerler ve sudaki hidrojeni kullanarak kimyasal enerjiye dönüştürürler. Açıkta kalan oksijeni de havaya geri verirler. Işığa ihtiyaç duymayan karanlık evrede, elde edilen kimyasal enerji şeker gibi organik maddelerin üretilmesi için kullanılır.
3.4.1. AYDINLIK EVRE
Fotosentezin ilk aşaması olan aydınlık evrede, yakıt olarak kullanılacak olan NADPH ve ATP ürünleri elde edilir.
Fotosentezin ilk aşamasında görev yapan ve ışığı tutmakla görevli olan anten grupları büyük bir öneme sahiptirler. Daha önce de gördüğümüz gibi, kloroplastın bu görev için tasarlanmış bir parçası olan bu antenler, klorofil gibi pigmentlerden, protein ve yağdan oluşur ve "fotosistem" adını alır. Kloroplastın içinde iki adet fotosistem vardır. Bunlar 680 nanometre ve altında dalga boyundaki ışıkla uyarılan Fotosistem II ve 700 nanometre ve üstünde dalga boyuyla uyarılan Fotosistem I'dir. Fotosistemlerin içinde ışığın belirli bir dalga boyunu yakalayan klorofil molekülleri de P680 ve P700 olarak adlandırılmışlardır.
Işığın etkisiyle başlayan reaksiyonlar bu fotosistemlerin içinde gerçekleşir. İki fotosistem, yakaladıkları ışık enerjisiyle farklı işlemler yapmalarına rağmen, iki sistemin işlemi tek bir reaksiyon zincirinin farklı halkalarını oluşturur ve birbirlerini tamamlarlar. Fotosistem II tarafından yakalanan enerji, su moleküllerini parçalayarak, hidrojen ve oksijenin serbest kalmasını sağlar. Fotosistem I ise NADP'nin hidrojenle indirgenmesini sağlar.
Bu üç aşamalı zincirde ilk olarak suyun elektronları Fotosistem II'ye, daha sonra Fotosistem II'den Fotosistem I'e son olarak da NADP'ye taşınır. Bu zincirin ilk aşaması çok önemlidir. Bu süreçte tek bir fotonun (ışık parçası) bitkiye çarptığı anda meydana gelen olaylar zincirini inceleyelim. Söz konusu foton bitkiye çarptığı anda, kimyasal bir reaksiyon başlatır. Fotositem II'nin reaksiyon merkezinde bulunan klorofil pigmentine ulaşır ve bu molekülün elektronlarından birini uyararak daha yüksek bir enerji seviyesine çıkartır. Elektronlar, atom çekirdeğinin etrafında belirli bir yörüngede dönen ve çok az miktarda elektrik yükü taşıyan son derece küçük parçacıklardır. Işık enerjisi, klorofil ve diğer ışık yakalayan pigmentlerdeki elektronları iterek yörüngelerinden çıkartır. Bu başlangıç reaksiyonu fotosentezin geri kalan aşamalarını devreye sokar; elektronlar bu sırada saniyenin milyonda biri kadar bir zamanda yankılanma veya sallamadan kaynaklanan bir enerji verirler. İşte ortaya çıkan bu enerji, bir sıra halinde dizili bulunan pigment moleküllerinin birinden diğerine doğru akar.
Bu aşamada, bir elektronunu kaybeden klorofil, pozitif elektrik yüklü hale gelir, elektronu kabul eden alıcı molekül ise negatif yük taşımaktadır. Elektronlar, elektron transfer zinciri adı verilen ve taşıyıcı moleküllerden oluşan bir zincire geçmiş olur. Elektronlar bir taşıyıcı molekülden diğerine, aşağı doğru ilerlerler. Her elektron taşıyıcısı bir öncekinden daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir, sonuç olarak elektronlar zincir boyunca bir molekülden diğerine akarken kademeli olarak enerjilerini serbest bırakırlar.
Sistemin çalışabilmesi için suyun, tilakoidlerin iç tarafındaki alanda parçalanması gerekmektedir. Bu sayede elektronlarını zar boyunca ileterek stromaya ulaştıracak ve orada NADP+'ye (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat fotosentez sırasında, Fotosistem I için elektron alan yüksek enerji yüklü bir molekül) indirgenecektir Ancak su kolay kolay parçalanmadığı için bu bölgede güçlü bir organizasyon ve işbirliğine ihtiyaç vardır. Bu işlem için gerekli olan enerji, yol boyunca iki noktada devreye giren güneş enerjisinden sağlanır. Bu aşamada suyun elektronları iki fotosistemden de birer "itme" hareketine maruz kalırlar. Her bir itişin ardından, elektron taşıma sisteminin bir hattından geçerler ve bir parça enerji kaybederler. Bu kaybedilen enerji fotosentezi beslemek için kullanılır.
3.4.1.1. FOTOSİSTEM I VE NADPH OLUŞUMU
Fotosistem I'e çarpan bir foton, P700 klorofilinin bir elektronunu daha yüksek bir enerji seviyesine çıkartır. Bu elektron, elektron taşıma sisteminin NADPH hattı tarafından kabul edilir. Bu enerjinin bir kısmı, stromadaki NADP+'nın NADPH'ye indirgenmesi için kullanılır. Bu işlemde NADP+ iki elektron kabul ederek sistemden çıkar ve stromadan bir hidrojen iyonu alır.
3.4.1.2. FOTOSİSTEM 2 – FOTOSİSTEM 1
Elektronun yörüngesinden çıkması, elektron alıcısına ulaşması ve bunu takip eden birçok işlem, fotosentez için gerekli olan enerjiyi sağlar. Fakat bu işlemin bir defa gerçekleşmesi tek başına yeterli değildir. Fotosentezin devamı için bu işlemin, her an, tekrar tekrar gerçekleşmesi gerekmektedir. Bu durumda ortaya büyük bir sorun çıkmaktadır. İlk elektron yörüngesinden çıktığı zaman, onun yeri boş kalmıştır. Buraya yeni bir elektron yerleştirilmeli, sonra gelen foton bu elektrona çarpmalı, yerinden fırlayan elektron alıcı tarafından yakalanmalıdır. Her defasında da fotonu karşılayacak bir elektrona ihtiyaç vardır.
Bu aşamada P700'ün kaybettiği elektronun yerine yenisi konur ve stromada bulunan hidrojen iyonu (H+) tilakoidin içine taşınır. Bir foton Fotosistem II'de P680'in bir elektronuna çarparak enerji seviyesini arttırır. Bu elektron diğer elektron taşıma sistemine geçer ve Fotosistem I'de P700'e kadar ulaşarak kaybedilen elektronun yerini alır. Elektron bu taşıma zinciri boyunca hareket ederken, fotondan aldığı enerji, hidrojen iyonunun stromadan, tilakoidin içine taşınması için kullanılır. Bu hidrojen daha sonra ATP üretiminde kullanılacaktır. Bütün canlıların hayatta kalmak için kullandıkları yakıt olan ATP, ADP'ye (adenozin difosfat – canlılarda bulunan bir kimyasal) bir fosfor atomu eklenmesiyle elde edilir. Sonuçta elektron, elektron transferini gerçekleştiren taşıyıcı moleküller, Fotosistem II'nin elektronlarını Fotosistem I'e ulaştırarak, P700'ün elektron ihtiyacını karşılar ve sistem mükemmel bir şekilde işlemeye devam eder.
3.4.1.3. SU-FOTOSİSTEM 2
Ancak bu karmaşık tablo burada bitmez. Elektronlarını P700'e veren P680 bu aşamada elektronsuz kalmıştır. Ancak onun ihtiyacı olan elektronun karşılanması için de ayrı bir sistem kurulmuştur. P680'in elektronları, köklerden yapraklara taşınan suyun, hidrojen, oksijen iyonları ve elektronlar şeklinde parçalanmasıyla elde edilecektir. Sudan gelen elektronlar Fotosistem II'ye akarak P680'nin eksik elektronlarını tamamlarlar. Hidrojen iyonlarının bazıları, elektron taşıma zincirinin sonunda NADPH üretmek için kullanılır, oksijen ise serbest kalarak atmosfere geri döner. Bu kompleks ve üstün tasarım sayesinde kloroplast ve hücrelerin zararlı miktardaki ısı artışından korunması sağlanmış, ayrıca bitkinin NADPH ve ATP gibi asıl ürünleri oluşturması için gerekli olan vakit kazanılmış olmaktadır. Fotosentezin ilk aşaması olan aydınlık evre, bu kadar üstün sistemlerle çalışmasına rağmen aslında bir hazırlık aşamasıdır. Bu aşamada üretilen yakıt niteliğindeki maddeler asıl işlemlerin gerçekleştiği karanlık evrede kullanılacak, böylece bu tasarım harikası sistem tamamlanacaktır.
3.4.2. KARANLIK EVRE
Aydınlık evre sonucunda ortaya çıkan enerji yüklü ATP ve NADPH molekülleri, karanlık evrede kullanılan karbondioksiti, şeker ve nişasta gibi besin maddelerine dönüştürürler.
Karanlık evre dairesel bir reaksiyondur. Bu devre, sürecin devam edebilmesi için reaksiyonun sonunda yeniden üretilmesi gereken bir molekülle başlar. Kelvin devri de denilen bu reaksiyonda NADPH'yle bitişik olan elektronlar ve hidrojen iyonları ve ATP'yle bitişik olan fosfor kullanılarak glikoz üretilir. Bu işlemler kloroplastın "stroma" diye adlandırılan sıvı bölgelerinde gerçekleşir ve her aşama farklı bir enzim tarafından kontrol edilir. Karanlık evre reaksiyonu gözenekler yoluyla yaprağın içine girerek stromada dağılan karbondiokside ihtiyaç duyar. Bu karbondioksit molekülleri stromada, 5-RuBP adı verilen şeker moleküllerine bağlandıklarında dengesiz 6-karbon molekülü oluştururlar ve böylece karanlık evre başlamış olur. Kelvin dairesel reaksiyonunu inceleyelim:
Karbondioksitin stromaya girmesiyle Kelvin devri başlar. (1) Karbon molekülleri, 5-RuBP adı verilen şeker moleküllerine bağlandıklarında dengesiz 6-karbon molekülü oluştururlar. (2) Bu 6-karbon molekülü hemen ayrılır ve ortaya iki tane 3-fosfogliserat (3PG) molekülü çıkar. (3) Her iki moleküle de ATP tarafından fosfat eklenir ve bu işleme fosforilasyon denir. Fosforilasyon sonucunda iki bifosfogliserat (BPG) molekülü oluşur. (4) Bunlar NADPH tarafından parçalanır ve ortaya iki gliseral-3-fosfat (G3P) molekülü çıkar. (5) Bu son ürünün bir kısmı kloroplastı terk ederek sitoplazmaya gider ve glikoz üretimine katılır. (7-8) Diğer kısmı ise Kelvin devrine devam eder ve tekrar fosforilasyona uğrar. Böylece devrin en başındaki 5-RuBP molekülüne dönüşür.
Bu 6-karbon molekülü hemen ayrılır ve ortaya iki tane 3-fosfogliserat (3PG)molekülü çıkar. Her iki moleküle de ATP tarafından fosfat eklenir ve bu işleme fosforilasyon denir. (bkz. yukarıdaki şekil, 2. aşama) Fosforilasyon sonucunda iki bifosfogliserat (BPG) molekülü oluşur. Bunlar NADPH tarafından parçalanır ve ortaya iki gliseral-3-fosfat (G3P) molekülü çıkar. (bkz. yukarıdaki şekil, 3-4. aşamalar) Bu son ürün artık kavşak noktasındadır ve bir kısmı sitoplazmaya giderek glikoz üretimine katılmak için kloroplastı terk eder. (bkz. yukarıdaki şekil, 5. aşama) Diğer kısmı ise Kelvin devrine devam eder ve tekrar fosforilasyona uğrar. Böylece devrin en başındaki 5-RuBP molekülüne dönüşür. (bkz. yukarıdaki şekil, 7-8. aşamalar) Bir glikoz molekülü oluşturmak için gerekli olan G3P molekülünün üretilebilmesi için bu devrin 6 kez tekrarlanması gerekir.
Fotosentezin her aşamasında olduğu gibi bu aşamasında da enzimler önemli görevler üstlenmişlerdir. Bu enzimlerin ne kadar hayati öneme sahip olduklarını anlamak için bir örnek verelim. Fotosentezin özellikle bu aşamasında etkili olan karboksidismütaz (ribuloz 1,5 difostaz karboksilaz) adlı enzim 0,00000001 milimetre (milimetrenin yüzmilyonda biri) büyüklüğünde olmasına rağmen asitleri ayrıştırır, oksitleme işlerini katalize eder.
Bu ne işe yarar? Eğer karbonhidratlar (trioz-heksoz moleküller) hücre içinde belirli bir oranda ve belirli bir yapıda depolanmazlarsa, hücre içi basıncı artırır ve en sonunda hücrenin parçalanmasına yol açarlar. Bu yüzden bu depolama, sıvılardan kaynaklanan iç basıncı etkilemeyen nişasta makromolekülleri şeklinde gerçekleşir. Bu ise enzimlerin 24 saat boyunca yaptıkları sıradan işlerden biridir.
Daha önce de belirtildiği gibi geriye kalan 5 RuBP molekülü ise sistemi yeniden başlatmak için gerekli olan madde ihtiyacını karşılayarak, kesintisiz bir reaksiyon zincirinin kurulmasını sağlamış olur. Karbondioksit, ATP ve NADPH mevcut olduğu sürece bu reaksiyon bütün kloroplastlarda devamlı olarak tekrarlanır. Bu reaksiyon sırasında üretilen binlerce glikoz molekülü bitki tarafından oksijenli solunum ve yapısal malzeme olarak kullanılır ya da depolanır.
3.4.3. ATP (ADENOZİN-TRİFOSFAT NEDİR?
Hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphate'dan ATP olarak kısaltılır, en önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu (respirasyonu) sırasında oluşur. ATP, bunun yanısıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır.
Not: ATP ile yaşayan bir organizma olduğunu düşündüğüm ufonun (İngilizce de critter deniyor) heryerinde, makinenin çalışmasını sağlayan sinyallerin aktarıldığını düşünmekteyim.
Kimyasal Özellikleri
ATP, adenozin ve üç fosfat grubundan oluşur. Adenozinden itibaren sayınca ikinci ve üçüncü fosfat grupları arasındaki bağın enerjisi çok yüksektir. Bu bağın kırılmasıyla ATP, ADP'ye dönüştüğü zaman meydan gelen enerji değişimi, hücre içinde -12 kCal/mol, labortuvar şartlarında ise -7,3 kcal/mol'dür. Açığa çıkan bu büyük enerji miktarı, biyokimyasal reaksiyonlarda ATP'nin bir kimyasal enerji deposu olarak kullanılmasına yarar.
3.4.4. FOSFOR NEDİR? NERELERDE KULLANILIR?
Fotosentez işlemi sırasında da ATP’de kullanılan fosfat, yapay gübre ve bazı ilaçların yapımında kullanılan fosforik asidin tuzu veya esterine deniyor.Atom numarası 15, atom ağırlığı 30.97 olan fosfor, periyodik tablonun 5. grubunda bulunmaktadır. Oksijene olan afinitesinin çok yüksek olması nedeniyle litofil bir elementtir. Ayrıca C, H, N, O gibi canlı bünyelerin önemli bir yapı elementi olması nedeniyle de biyolojik önemi vardır. Bu nedenlerle tabiatta asla serbest halde bulunmaz; fosforik asidin tuzu ve esterleri alinde bulunur. Çabuk alev alan, karanlıkta parlayan basit cisimdir. Yunanca «phos», ışık ve «phoros», taşıyan sözcüklerinden. Beyaz fosfor, çok şiddetli bir zehirdir; balmumu gibi yumuşak olan bu madde suda erimez ve açıkhavada öylesine çabuk alev alır ki, su içinde saklamak zorunluluğu vardır. Kırmızı fosfor, beyaz fosforun ısıtılmasıyla elde edilir. Daha az tehlikeli olduğundan kibrit ve havai fişek yapımında kullanılır. Canlı organizmaların işlemesinde önemli bir rol oynayan fosfor, özellikle kemiklerde, sinir dokusunda ve beyinde bulunur. Fosforun eczacılık, metalürji, tıp ve nükleer fizik alanlarında kullanımı daha sonra başladı.
Fosforışı (Fosforesans)
Beyaz fosfor havada bırakılacak olursa, hafif bir mavi ışık çıkartır. Bu olay, oksijenden hemen etkilenen fosforun, ışık çıkartarak ağır ağır yanmasından ileri gelir: fosforışı denilen işte budur. Bu terim, yaygınlaştırılarak, zayıf bir ışık çıkartan bütün cisimler (hattâ suyosunları, deniz anaları ve ateşböcekleri) için kullanılmıştır.
Günümüzde floresan lambaların içinde kullanılan fosfor, gaz sayesinde olur.içinde bulunan civa gazının Flamanlarca ısıtılarak buharlaştırılması sonucu oluşan gözle görülmez ışımanın camın iç yüzeyine kaplanmış olan floresan adı verilen madde sayesinde parlak, gözle görülebilir bir ışık üretiyor.
Floresan lambalarda, elektrik düğmesine basıldığında, trans-formerden geçen elektrik, tüpün bir ucundaki elektrottan diğerine bir ark oluşturur. Bu arkın enerjisi tüpün içindeki cıvayı bu-harlaştırır. Bu buhar elektrik yüklenerek gözle görülmeyen ült-raviyole ışınları saçmaya başlar. Bu ışınlar da tüpün iç yüzeyine kaplanmış olan fosfor tozlarına çarparak görülen parlak ışığı oluşturur.18 Watt'lık bir floresan lamba, 75 Watt'lık bir ampul kadar ışık verebilir. Yani floresanlar daha az enerji harcayıp, daha çok ışık verirler, yaklaşık yüzde 75 enerji tasarrufu sağlarlar. Işık tek bir noktadan değil de tüpün her tarafından geldiği için daha fazla dağılır. Mavimsi ışıkları daha yumuşaktır ve gözleri yormaz. İleride fosforun ve floresan lambanın ufolarla ne gibi bir ilgisi olduğu üzerinde teoriler yapacağız
Cüneyt AKTAN
cu_aktan@hotmail.com