Fotosentez Reaksiyonları – Fotosentezin Evreleri Nelerdir?

Fotosentez olayı, ışığa bağımlı reaksiyonlar ve ışıktan bağımsız reaksiyonlar olarak iki evrede gerçekleşir.

a- Işığa Bağımlı Reaksiyonlar

Işığa bağımlı reaksiyonlar, kloroplastların granalarında gerçekleşir. Fotosentezde besin sentezlenebilmesi için ATP üretilmesi gerekir. Klorofilin ışığı soğurarak enerji kazanmasıyla ATP sentezi gerçekleşir. Işığı soğuran ve kimyasal enerjiye dönüştürülmesini sağlayan birimlere fotosistem denir. Fotosistemler tilakoit zarda bulunur.

Fotosistemde bulunan klorofil molekülünün ışık enerjisini soğurmasıyla elektronlar serbest kalır. Serbest kalan bu elektronu tu­tabilecek bir sistem gereklidir. Bu sistem, kloroplastlardaki granumda bulunan elektron taşıma sistemi (ETS)‘dir.

Klorofilden ayrılan elektronlar, indirgenme (redüksiyon) ve yükseltgenme (oksidasyon) kurallarına göre ETS’yi oluş­turan bir molekülden diğer moleküle doğru aktarılır. Bu aktarım sırasında elektronun kaybettiği enerji ile ATP üretilir (fotofosforilasyon).

Işık enerjisi yardımıyla su moleküllerinin elektron (e^–), proton (H⁺) ve O₂‘e ayrışması olayına fotoliz denir. Açığa çıkan hidrojenler ve elektronlar NADP+ (Nikotinamid Adenin Dinükleotit Fosfat) molekülüne aktarılır ve NADPH molekülü üretilir.

Sonuç olarak; fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında, ışıktan bağımsız reaksiyonlarında kullanılmak üzere ATP ve NADPH üretilir. Yan ürün olarak da suyun fotolizi sonucu oluşan O₂ atmosfere verilir.

b- Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar (Kalvin Döngüsü)

Işıktan bağımsız reaksiyonlar, ökaryot canlılarda kloroplastların stromasında ger­çekleşir. Bu reaksiyonlar enzimatik tepkimeler olduğu için sıcaklık değişimlerine karşı hassastır. Melvin Calvin (Melvin Kalvin) 1961’de ışıktan bağımsız reak­siyonlar üzerine yaptığı araştırmaların sonucunu açıklamış ve bu reaksiyonlara Kalvin Döngüsü adı verilmiştir. Bu evrede CO₂ kullanılarak başta glikoz olmak üzere tüm or­ganik maddeler üretilebilir.

Işıktan bağımsız tepkimeler sırasında ışık, doğrudan gerekli olmasa da ışığa bağlı tepkimelerde açığa çıkan ATP ve NADPH’a ihtiyaç duyulur. O nedenle ışıktan bağımsız tepkimeler de ışığın varlığında gerçekleşmek zorundadır. Enzimlerin kullanıldığı bu tepkimelerde klorofil ve ETS kullanılmaz. Kalvin döngüsü’nün altı kez tekrarlanmasıyla 6C’lu karbonhidrat veya diğer organik bileşikler üretilir.

Fotosentez reaksiyonları sonucunda üretilen 3C’lu bileşiğin bir kısmı, bir dizi aşamayla glikoza dönüşürken bir kısmı da yağ asidi, gliserol, amino asit, vitamin, nükleotit, hormon vb. organik bileşiklere dönüşür.

Genel olarak fotosentez ürünü olan glikoz bitkide nişastaya dönüştürülerek depo edilir. Bu durumun amacı, bitki hücresinin osmotik basıncını dengelemektir. Eğer glikoz şeklinde kalmış olsa suda çözünen glikozlar osmotik basıncı arttıracağından hücre çok fazla su alacak ve bu da aşırı şişmeye neden olacaktır. Nişasta suda çözünmediğinden osmotik basıncı artırmaz.

Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonları ile ışıktan bağımsız reaksiyonlarının arasındaki farklar aşağıdaki tabloda verilmiştir.