FOTOSENTEZİN IŞIKTAN BAĞIMSIZ TEPKİMELERİ (REAKSİYONLARI)

FOTOSENTEZİN IŞIKTAN BAĞIMSIZ TEPKİMELERİ (REAKSİYONLARI)
Kloroplastın stromasında karbondioksit (CO2), ATP (adenozin tri fosfat) ve NADPH + H kullanarak basit şekerler üretmektimine ışıktan bağımsız reaksiyonlar denilmektedir. Bu tepkimelerde ışık doğrudan kullanılmamaktadır.

ATP ve NADPH + H‘ları hücre depolayamaz ve sürekli üretilmek zorundadır. Bu işlemi tabi ki yukarıda ifade ettiğimiz ışığa bağımlı reaksiyonlar gerçekleştirir. Ayrıca ışıktan bağımsız reaksiyonlarda yer alan bazı enzimlerin karanlıkta aktif olmadığı bilgisini sizlerle paylaşmamda fayda var.

Kloroplastın içerisindeki stromada gerçekleşen ışıktan bağımsız tepkimelerin başlangıç maddesi reaksiyonun sonunda tekrar üretildiği için bir döngü oluşmaktadır. Biyoloji biliminde bu olayı Melvin Calvin (Melvin Kalvin) adlı bilim insanı bulduğu için buna Calvin Döngüsü denilmektedir.

Işıktan bağımsız reaksiyonlar 5 C (karbonlu) ribuloz bifosfat (RuBP) molekülüne CO2 bağlanması ile start ve son ürün olarak calvin döngüsünden 3C karbonlu fosfogliseraldehit (PGAL) ortaya çıkar. PGAL yani fosfogliseratdehit molekülünden glikozi früktoz ve nişasta gibi organik bileşikler sentezlenmiş olur.

Şimdi ışıktan bağımsız reaksiyonları karbon bağlama, indirgenme ve CO2 (karbondioksit) alıcısının (RuBP) yenilenmesi başlığı altında biraz daha detaylı inceleyelim.

1.KARBON BAĞLANMASI

Işıktan Bağımsız reaksiyonlar 5 C (karbonlu) ribuloz bifosfat (RuBP) molekülü ile başlamaktadır.
Daha sonra 5C (karbonlu) ribuloz bifosfat (RuBP) molekülüne ribuloz bifosfat karboksilaz (rubisko) enzimin katalize etmesi sonucu karbondioksit (CO2) bağlanır.

2.İNDİRGENME

Karbon bağlanması sonucunda 6C (karbonlu) oluşur. Oluşan bu molekül çok kararsız olduğu için hızlı bir şekilde 3C (karbonlu fosfogliserik asit (PGA) molekülüne parçalanır.

2 adet 3C (karbonlu) fosfogliserik asit (PGA) molekülünün her birine ayrı ayrı ATP’den fosfat bağlanması ile 2 adet 1,3 difosfogliserik asit (DPGA) oluşur.

NADPH + H elektronlarını kullanarak indirgenen DPGA (1,3 difosfogliserik asit), fosfat grubu kaybederek fosfogliseraldehit (PGAL) molekülüne dönüşür. Sonuç olarak 6 karbonlu sayısına ulaşmış iki adet Üç karbonlu PGAL oluşmuştur.

5 karbonlu RuBP molekülünün sentezlenmesi için toplam 6 karbon yetmemektedir. Bunun için toplam karbon sayısının 18 olması gerekmektedir. Bir adet PGAL ve döngüyü başlatan RuBP molekülünün sentezlenmesi için tepkime 3 defa tekarlanır. Bu olay sonucunda bir adet PGAL çıkarken üç adette RuBP senteznecek kadar karbon üretilmiş olunur.

Yani kısaca konuyu özetlersek ; bir adet 3 karbonlu PGAL molekülünün döngüden çıkabilmesi için döngünün 3 kez tekrarlanması gerekirken, bir altı karbonlu glikoz molekülünün sentezlenmesi için döngünün 6 kez tekrarlanması gerekmektedir.

3. CO2 (Karbondioksit) ALICISININ (RuBP) YENİLENMESİ

Döngü tekrarlanması sonucu meydana gelen gelen 6 adet 3 karbonlu PGAL molekülünün bir tanesi döngü içerisinden çıkarken, döngü içerisinde 5 adet 3 karbonlu PGAL molekülünden 5 karbonlu RuBP sentezlenir. Bu işlem için, öncelikle 5 adet 3 karbonlu PGAL molekülü içerisindeki karbon iskeleti 3 tane ribuloz monofasfat (RuBP) molekülünü oluşturacak şekilde yeniden dizayn edilir. Bir sonraki aşamada ise 3 tane ribuloz monofasfat (RuBP) moleküllerine ATP’den fosfat aktarılmasıyla 3 tane 5 karbonlu RuBP oluşmuş olur. Böylecek döngü tamamlanmış olur ve 5C RuBP yeniden sentezlenmiş olur. Calvin döngüsünden uzaklaşan PGAL’den glikoz ve diğer organik moleküllerin sentezi sağlanır. Işıktan bağımsız tepkimelerde bir molekül karbondioksit (CO2) döngüye girebilmesi için ışığa bağımlı reaksiyonlardan 3 ATP ve 2 NADPH + H üretilmiş olunur.