Ana içerik

Biyoloji Kütüphanesi

Konu: Biyoloji Kütüphanesi > Ünite 13

Ders 4: Fotosolunum : C3, C4 ve CAM Bitkileri

Fotosolunum

Fotosolunum, Calvin Döngüsü'yle rekabet halinde olan ama pek de verimli olmayan bir solunum türüdür. Rubisco'nun karbondioksit yerine oksijen olarak davranması ile başlar.

Giriş

Çok havalı olup da, kötü diyebileceğimiz bazı alışkanlıkları olan arkadaşlarınız var mı? Kötü alışkanlık derken her şeyi uzun uzadıya düşünmek, doğum günlerini unutmak ya da dişlerini hiç bir zaman fırçalamamak gibi alışkanlıklardan bahsediyorum. Bu sebeplerden ötürü bu insanlarla olan arkadaşlığınızı bitirmezsiniz ama zaman zaman içinizden keşke böyle olmasalardı diye düşünüyor olabilirsiniz.

Fotosentezin en önemli enzimlerinden biri olan RuBP oksigenaz-karboksilaz (rubisco), kötü alışkanlığı olan iyi bir arkadaşa verilecebilecek güzel örneklerden biridir. Rubisco, karbon sabitlenmesi (fiksasyonu) sürecinde, Calvin döngüsünün ilk aşamasında, karbondioksiti (

{CO}_{2}

), organik bir moleküle ekler. Rubisco, bir bitki yaprağındaki çözünebilir proteinlerin

% 30

'u hatta daha fazlasını oluşturduğu için bitkiler açısından ayrıca önemlidir. Tüm bunlara rağmen, rubisconun çok büyük bir kusuru da var: substrat olarak her zaman

{CO}_{2}

'yi kullanmak yerine, zaman zaman

O_{2}

'yi kullanır.

Bu yan tepkime, fotosolunum adı verilen ve karbon sabitlemek yerine, zaten sabitlenmiş olan karbonun

{CO}_{2}

olarak kaybedildiği bir patikayı başlatır. Fotosolunum, enerji kaybına yol açarak şeker sentezini azalttığı için, rubisconun bu patikayı başlatması, moleküler bir hatadır.

Bu makalede, fotosolunumun neden gerçekleştiği, gerçekleşmesi için en uygun koşulların ne olduğu (ki bu konuda, sıcak ve kuru koşulları düşünmelisiniz) ve nasıl işlediği üzerinde duracağız.

Rubisco ya ${CO}_{2}$ ‍'yi ya da $O_{2}$ ‍'yi bağlar

Giriş bölümünde bahsettiğimiz gibi, rubisco enzimi substrat olarak ya

{CO}_{2}

ya da

O_{2}

'yi kullanır. Rubisco, bağladığı molekül hangisi olursa olsun, onu beş karbonlu bir bileşik olan ribüloz-1,5-difosfat (RuBP)'ye ekler.

{CO}_{2}

kullanan tepkime, Calvin döngüsünün ilk adımıdır ve şeker üretilmesi ile sonuçlanır.

O_{2}

kullanan tepkime ise, fotosolunum patikasının ilk adımıdır ve enerji kullanarak, Calvin döngüsünün ortaya koyduklarını tersine çevirir

^{2}

Substatların hangisinin hangi sıklıkla "seçildiğini" ne belirler? Bunda rol oynayan faktörler,

O_{2}

{CO}_{2}

'nin göreli konsantrasyonları ile sıcaklıktır.

Bitki stromatalarını yani yapraklarında bulunan delikleri açtığında,

{CO}_{2}

içeri girer,

O_{2}

ve su buharı da dışarı çıkar ve fotosolunum en az düzeye iner. Ancak bir bitki stromatalarını, örneğin buharlaşma sebebi ile su kaybını engellemek isteyerek kapadığında, fotosentezde elde edilen

O_{2}

, yaprağın içinde birikmeye başlar. Bu koşullar altında yani

O_{2}

'nin,

{CO}_{2}

'ye göre oranının artması sonucu, fotosolunum da artar.

Bunlara ek olarak, rubisco'nun

O_{2}

ilgisi, sıcaklıkla birlikte artmaktadır. Ilık olarak nitelendirilebilecek sıcaklıklarda, rubisco'nun

{CO}_{2}

'ye olan ilgisi ya da bağlanma eğilimi,

O_{2}

'ye olan ilgisinin neredeyse

80

katıdır. Yüksek sıcaklıklarda, rubisco bu iki molekülü çok fazla ayırt edemez hale gelir ve oksijeni çok daha sık yakalamaya başlar

^{4}

Özetlemek gerekirse, sıcak ve kuru koşullar, bitkiler eğer sorunu minimuma indirmelerini sağlayacak özelliklere sahip değillerse, fotosolunumu arttırmaktadır. Bu konuda bitkilerin buldukları incelikli çözümleri, C4 bitkileri ve CAM bitkileri ile ilgili bu videolarda izleyebilirsiniz.

Fotosolunum enerjiyi boşa harcar ve karbon çalar

Fotosolunum, rubisco bir oksigenaz tepkimesinde,

O_{2}

'yi RuBP'ye bağladığında kloroplastlarda başlar. Bunun sonucu olarak iki molekül elde edilir: üç karbonlu bir bileşik olan 3-PGA ve iki karbonlu bir bileşik olan fosfoglikolat. 3-PGA, Calvin döngüsünün normal bir ara ürünüdür ancak fosfoglikolat döngüye katılamadığı için, döngüden iki karbon ayrılır ya da "çalınır"

^{5}

Kayıp karbonun bir kısmını geri almak adına, bitkiler fosfoglikolatı, çeşitli organeller arasında taşınma içeren bir tepkime dizisine tabi tutarlar. Fosfoglikolat olarak bu patikaya giren karbonların dörtte üçü geri alınır ancak dörtte biri

{CO}_{2}

olarak kaybedilir.

^{5}

[Bu patikanın detaylarını görmek için tıklayın]

Aşağıdaki şemada, rubisco tarafından sırası ile

6

{CO}_{2}

ya da

6

O_{2}

yakalandığında, sabitlenen karbonlardan kaç tane kazanıldığı ya da kaybedildiğini gösteren, fotosolunum ile normal Calvin döngüsü arasındaki karşılaştırmayı bulabilirsiniz. Bu koşullar altında fotosolunumda

3

sabit karbon atomu kaybedilirken, Calvin döngüsünde

6

sabit karbon atomu kazanılır.

Fotosolunum, karbon sabitlenmesi açışından bir zafer olarak kabul edilemez ancak bitkiler açısından başka faydaları bulunmaktadır. Fotosolunumun, fotokoruma yani fotosentezde rol alan moleküllerin ışık sebebiyle hasar görmesini engelleyen, hücrelerdeki redoks dengesinin korunmasını sağlayan ve bitkilerin bağışıklıklarını destekleyen etkileri olabileceğine dair bazı kanıtlar bulunmaktadır

^{8}

[Açıklama ve Kaynaklar]

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Giriş Yap

Sıralama ölçütü:

Henüz gönderi yok.