Fotosentez Reaksiyonları Özellikleri ve Faydaları Nelerdir?

Fotosentez Reaksiyonları

Fotosentez reaksiyonları, iki temel evreden oluşmaktadır. Bunlar; ışığa bağımlı tepkimeler (ışıklı evre reaksiyonları) ve karanlık evre reaksiyonları (karbon tutma reaksiyonları) şeklindedir. Işığa bağımlı tepkimeler, ışık enerjisi kullanılarak ATP ve NADPH üretilen reaksiyonlar olup, bu evrede klorofil hem elektron verici hem de elektron alıcı olarak görev yapar. Karanlık evre reaksiyonları ise, ışık olsa da olmasa da yürütülebilen, enzimlerin daha yoğun kullanıldığı sentez reaksiyonlarıdır. Ancak, karanlık devre reaksiyonlarının gerçekleşebilmesi için ışık reaksiyonlarının mutlaka önce gerçekleşmesi gerekir.

Işığa Bağımlı Tepkimeler (Işıklı Evre Reaksiyonları)

Işığa bağımlı tepkimelerde, ışık fazı, aydınlık evre veya fotokimyasal evre olarak adlandırılır.
Bu reaksiyonlarda NADP, H₂O, P_i ve ADP kullanılarak NADPH₂ ve ATP üretilir.
Gerçekleşmesi için mutlaka klorofil ve ışık gerekmektedir.
Kloroplastın grana bölümünde gerçekleşir.
Fotokimyasal özellikte olan bu reaksiyonlar, metabolik enzim kullanımı gerektirmez ve bu nedenle ısıya duyarlı değildir.

Işık reaksiyonları, klorofilden ayrılan elektronun tekrar klorofile dönüp dönmemesine göre devirli ve devirsiz fotofosforilasyon şeklinde iki aşamadan oluşmaktadır.

Devirli Fotofosforilasyon

Klorofilin FS I'in merkezinde bulunan elektronu ışık tarafından uyarılması ile önce ilk alıcıya aktarılmaktadır.
Elektron taşıma sistemine aktarılmış elektronlar önce ferrodoksin, daha sonra sitokrom ve plastosiyanin üzerinden klorofile tekrar döner.
Bu nedenle, klorofil kaybettiği elektronu tekrar aldığı için gerçekleşen bu olaya devirli fotofosforilasyon adı verilir.
Elektronların serbest kalan enerjisinden geri dönüş sırasında yararlanılarak ADP moleküllerine fosfat grubu eklenerek ATP üretilmektedir.

Devirsiz Fotofosforilasyon

FS II'nin tepkime merkezinde yer alan klorofilin ışık tarafından uyarılan elektronu ilk alıcıya ulaştırılır. Daha sonra ise plastosiyonin, sitokromlar ve plastokinon aracılığı ile FS I'e aktarılmaktadır. Açığa çıkan enerji, ATP'nin sentezlenmesinde kullanılmaktadır. Işığı soğurmasıyla FS I'in tepkime merkezinde bulunan klorofil elektronları ilk alıcıya aktarılır. Aktarılan ilk alıcı, elektronu ferrodoksine aktarmaktadır. Stromada yer alan bir enzim yardımıyla ferrodoksin, elektronu NADP'ye göndererek yükseltgenir. Elektronların tilakoit zarında yer alan ETS'den geçişi sırasında stromada bulunan protonların (H⁺) tilakoit boşluğa pompalanmasını sağlamaktadır. Protonlar, tilakoit boşluğundaki suyun ayrışmasıyla oluşmaktadır.

Karanlık Evre Reaksiyonları (Karbon Tutma Reaksiyonları)

Karanlık evre reaksiyonları, Calvin Döngüsü olarak da bilinir. Bu evre, ışık bağımsız olarak gerçekleşebilir. Ancak, ışığa bağımlı tepkimelerde üretilen ATP ve NADPH bu evrede kullanılır. Bu evrede, atmosferik CO₂ molekülleri, ribuloz-1,5-bifosfat (RuBP) ile birleşerek 3-fosfogliserat (3-PGA) moleküllerine dönüşür. Daha sonra bu moleküller ATP ve NADPH kullanılarak gliseraldehit-3-fosfat (G3P) moleküllerine dönüştürülür. G3P molekülleri ise glikoz ve diğer organik bileşiklerin sentezinde kullanılır.

Özet

Fotosentez reaksiyonları, bitkilerin, alglerin ve bazı bakterilerin güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürdüğü karmaşık bir süreçtir. Işığa bağımlı tepkimelerde ışık enerjisi kullanılarak ATP ve NADPH üretilir, karanlık evre reaksiyonlarında ise bu moleküller kullanılarak karbonhidratlar sentezlenir. Bu süreç, yaşam için gerekli olan enerjinin temel kaynağıdır ve ekosistemlerin işleyişinde kritik bir rol oynar.