12 Sınıf Biyoloji Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında suyun fotolizi ve oksije v 2

Fotosentez iki aşamalıdır: ışığa bağımlı reaksiyonlar ve ışığa bağımsız reaksiyonlar (Calvin döngüsü). Bu derste ışığa bağımlı aşamada, yani tilakoid zarlarında gerçekleşen suyun fotolizi ve oksijen üretim sürecini detaylı olarak ele alıyoruz. Fotosistem II (PSII) ve fotosistem I (PSI) adı verilen pigment-protein kompleksleri ışığı yakalayarak elektronları uyartır. Başlangıçta PSII’de P680 klorofil a molekülü ışığı soğurur, elektronlarının enerjisi yükselir ve bu yüksek enerjili elektronlar bir taşıyıcı zinciri boyunca iletilir. Bu süreçte plastokinon (PQ), sitokrom b6f kompleksine elektron taşır. Bu iletim esnasında protonların (H+) stroma’dan tilakoid lümenine pompalanması, lümeni asitleştirir ve proton gradyanı oluşur. Aynı zamanda, su molekülleri PSII yakınında fotoliz adı verilen reaksiyonla ayrıştırılır. Bu reaksiyon şu basitleştirilmiş denklemla gösterilir: 2 H2O → 4 H+ + 4 e- + O2. Su, PSII reaksiyon merkezinden eksilen elektronları “tamamlamak” için kullanılır ve oksijen bu sürecin bir yan ürünü olarak açığa çıkar. Oksijen çıktığı için kloroplastlar aslında “hafif nefes alan” hücre organelleri sayılabilir; bu yüzden bir bitki dışarıya O2 verirken, canlıların çoğu O2 tüketir ve CO2 üretir. Lümen birikiminde yükselen proton yoğunluğu, ATP sentaz enzimi aracılığıyla ADP’den ATP sentezine neden olur. Bu olay fotofosforilasyon adıyla bilinir. Ayrılan elektronlar PSI’ye (P700) geçer, burada ikinci bir ışık soğurma olur ve elektronlar daha da yüksek enerjiye çıkar. Sonunda NADP+, hemen hemen ışık bağımlı aşamada açığa çıkan protonlarla birlikte NADPH’a indirgenir. Bu ATP ve NADPH, Calvin döngüsünde glikoz sentezi için kullanılan enerji ve indirgeme güçlerini sağlar. Fotosentez ışık tepkisinin Z-şeması, PSII ve PSI’yi bir arada gösterir ve enerji adımlarını görselleştirir. Bunu yalnızca ATP üreten döngüsel fotofosforilasyon sürecinden ayırır; döngüsel yalnızca ATP üretir, NADPH veya O2 üretmez. Örnek: Bir sera dışarıya sıcak camla kapatıldığında içerideki CO2 tüketilse bile lümen içindeki H+ birikimi ATP üretmeye devam eder. Ancak ışık yoksa fotoliz durur, O2 çıkmaz, ATP ve NADPH oluşmaz. Günün en ışıklı saatlerinde ise PSII ve PSI birbirini tamamlayarak ATP, NADPH ve O2 üretir.