Fotosentez: Kalvin Döngüsü

Kalvin Döngüsü veya ışıktan bağımsız (karanlık) reaksiyonlar

Bence artık karanlık reaksiyonlar hakkında bir şeyler

Bence artık karanlık reaksiyonlar hakkında bir şeyler

öğrenmeye hazırız.

Ancak fotosentez düzeninde nerede olduğumuzu hatırlamak

için, fotonlar klorofildeki elektronları aktifleştirmeye

gelmişlerdi.

Bu fotonlar gittikçe daha düşük enerji seviyelerine

indikçe-- önceki videoda tam burada görmüştük-- daha

düşük enerji seviyelerine indikçe, bunların hepsi

buradaki tilakoid zarında oluyordu.

Hayal edebilirsiniz-- başka bir renkte yapmama izin verin.

Burada gerçekleştiğini hayal edebilirsiniz.

Daha düşük enerji seviyelerine indikçe, iki

şey gerçekleşti.

Bir, açığa çıkan enerji hidrojenleri zar boyunca iletme

yetisindeydi.

Ve burada yüksek yoğunlukta hidrojen olduğunda,

ATP sintazdan geri dönecekler ve ATP üreten motoru

çalıştıracaklar ve ATP üretecekler.

Ve sonra son elektron alıcısı, veya hidrojen alıcısı,

nasıl görmek istediğinize bağlı.

Tüm hidrojen atomu NAD artıydı.

Yani iki yan ürün veya bizim ışık döngüsünde fotosentezde

kullanmaya devam edeceğimiz iki yan ürün,

ışık reaksiyonlarında kullanacağımız.

Işık döngüsü dememeliyim-- burada-- buraya

yazdım-- ATP ve NADPH.

Ve sonra yan ürünü ilk aktive edilmiş elektronu

yenilemek için kullanıyoruz.

Yani sudan alıyoruz.

Ve böylece oksijen de üretmiş oluyoruz ki bu reaksiyonun

çok değerli bir yan ürünü.

Ama şimdi ATP ve NADPH olduğuna göre karanlık

reaksiyonlara geçmeye hazırız.

Ve yeniden altını çizmek istiyorum ki her ne kadar karanlık

reaksiyonlar denilse de bu gece oldukları anlamına gelmiyor.

Aslında ışık reaksiyonlarıyla aynı zamanda gerçekleşiyor.

Güneş varken gerçekleşiyor.

Karanlık reaksiyonlar denilmesinin sebebi ise ışığa

bağlı olmamaları.

Foton gerektirmiyorlar.

Sadece ATP, NADPH ve karbondioksit.

Şimdi burada neler olduğunu biraz daha iyi

anlayalım.

Temiz alanım olan şuraya gitmeme

izin verin.

Işık reaksiyonlarımız vardı.

Işık reaksiyonlarımız ...

Ve bunlar-- bunu henüz gözden geçirdim-- ATP ve

biraz da NADPH üretiyorlar.

Ve şimdi atmosferden biraz karbondioksit

alacağız.

Atmosferden gelen karbondioksit.

Ve bunların hepsi buraya-- Ben buna ışıktan bağımsız

reaksiyonlar diyeceğim.

Çünkü karanlık reaksiyonlar ismi yanlış yönlendirici.

Yani ışıktan bağımsız reaksiyonlar, asıl mekanizması

Kalvin Döngüsü'dür.

Ve bu videonun asıl konusu da budur.

Kalvin döngüsüne giriyor ve dışarıya-- siz PGAL da demek

isteyebilirsiniz-- ilk videoda konuşmuştuk--

veya G3P.

Bu gliseraldehit 3-fosfat.

Bu da fosfogliseraldehit. İkisi de aynı moleküller

sadece farklı isimler.

Ve bunu 3-karbon zincirli bir fosfat grubu olarak

düşünebilirsiniz.

Ve daha sonra bu başka karbonhidratlar oluşturmak için kullanılabilir.

Bunların ikisini bir araya koyarsanız glukoz elde edersiniz.

Glikolizin ilk aşamasını hatırlayabilirsiniz veya

ilk kez bir glukozu kestiğimizde iki adet fosfogliseraldehit

molekülü elde etmiştik.

Glukoz 6 karbona sahip.

Bu 3 taneye.

Kalvin döngüsünü biraz daha detaylı

inceleyelim şimdi.

Diyelim ki ışık reaksiyonlarından çıkınca--

6 karbondioksitle başlayalım.

Bu ışık reaksiyonlarından bağımsız.

Ve size neden bu sayıları kullandığımı göstereceğim.

Bu sayıların aynısını kullanmak zorunda değilim.

Diyelim ki 6 tane CO2 ile başladım.

Ve bir CO2 yazabilirim çünkü karbona ne olduğunu

önemsiyoruz.

Bunu sadece iki oksijene sahip bir karbon şeklinde

yazabiliriz ki bunu çizebilirim.

Ancak şimdi çizmeyeceğim.

Çünkü size gerçekte karbonlara neler olduğunu

göstermek istiyorum.

Belki de bunu sarıyla çizmeliyim.

Sadece size karbonları belli etmek için.

Burada size oksijenleri göstermiyorum.

Ve olan şey ise CO2, altı CO2, temel olarak tepkimeye--

Bu tepkime hakkında birazdan daha fazla konuşacağım--

6 molekülle tepkimeye giriyorlar-- ve bu biraz tuhaf gözükebilir

-- bu 6 moleküle ise

RuBP diyebilirsiniz.

Ribuloz bifosfatın kısaltması.

Bazen ribuloz-1 5-bifosfat da denir.

Böyle denmesinin sebebi ise 5 karbonlu bir

molekül olmasıdır.

Yani, üç, dört, beş.

Birinci ve beşinci karbonlarında ise fosfat grupları var.

Bu ribuloz bifosfattı.

Veya bazen, ribuloz-1-- bunu yazmama izin verin--

bu ilk karbon.

5-bifosfat.

İki fosfatımım var.

Yani bu da ribuloz-1 5-bifosfat.

Şık bir isim, ama sadece 5-karbonlu zincirde 2 tane

fosfat var.

Bu ikisi beraber tepkimeye girerler.

Ve bu bir baside indirgeme.

Bu ikisi beraber tepkimeye girerler.

Burada olan biten daha çok şey var ancak sadece

genel resmi görmenizi istiyorum.

12 PGAL molekülü oluşturmak için veya

gliseraldehit 3-fosfat PGAL, başka bir şey olarak da

görebilirsiniz-- 3 karbonu var ve bir da fosfat grubu.

Ve sadece karbonlarımızı düzgün açıkladığımızdan emin

olmak için ne olduğunu düşünelim.

Bu arkadaşlardan 12 tane var elimizde.

Elimizde -- 12 çarpı 3-- 36 karbon

olduğumuzu düşünebilirsiniz.

Şimdi 36 karbonla mı başlamıştık?

6 çarpı 5 tane karbonumuz var.

Bu da 30 eder.

Artı buradaki 6 tane daha.

Yani, evet.

36 karbonumuz var.

PGAL oluşturmak için birbirleriyle tepkimeye giriyorlar.

Bu moleküldeki bağlar veya elektronlar bu moleküldeki

elektronlardan daha yüksek enerji seviyesindeler.

Yani bu reaksiyonun olması için enerji

eklememiz gerekli.

Bu aniden olan bir şey değil.

Ve bu reaksiyon için olan enerji, eğer 6 ve 6 sayılarını

burada kullanırsak, bu reaksiyonun enerjisi 12 ATPden

gelecek-- her karbon ve her ribuloz bifosfat molekülü

için 2 ATP olarak da düşünebilirsiniz

ve 12 NADPH.

Kafanızı karıştırmak istemem-- NADH'a çok benzer,

ancak kafanızı solunumda olan şeylerle karıştırmak

istemiyorum.

Ve bu geriye 12 ADP artı 12 fosfat grubu bırakıyor.

Sonra da 12 NADP artınız olacak.

Ve bunun enerji kaynağı olmasının sebebi ise

NADPHdaki elektronlar, veya elektrona sahip hidrojenler

de diyebilirsiniz, daha yüksek enerji seviyesindeler.

Yani daha düşük seviyelere gittikçe, bir reaksiyon

oluşmasını sağlıyor.

Ve tabii ki ATPler, fosfat gruplarını kaybettiklerinde,

daha yüksek enerji seviyesindeki elektronlar, düşük

enerji seviyelerine girerler, reaksiyonun oluşmasını,

reaksiyona enerji girmesini sağlarlar.

Ve sonra bu 12 PGAL'ımız var.

Kalvin döngüsü denmesinin sebebi ise-- tahmin

edebileceğiniz üzere-- Kreb döngüsünü gördük.

Döngüler ürünleri tekrar kullanır.

Kalvin döngüsü denmesinin sebebi bu PGAL'ların

çoğunu yeniden kullanırız.

12 PGAL içinden 10 tanesini--

şöyle anlatmama izin verin.

10 PGAL olacak.

Ribuloz bifosfatı yeniden yaratmak için kullanacağımız

10 fosfogliseraldehit, 10 PGAL.

Ve sayım işe yarıyor.

Çünkü on tane 3 karbonlu molekülümüz var.

Bu 30 karbon eder.

Ve sonra altı tane 5-karbonlu molekülümüz.

30 karbon.

Ancak bu, yine, enerjiye malolacak.

Altı ATP'nin enerjisini kullanacak.

Yani altı ATP temel olarak fosfat gruplarını

kaybedecek.

Elektronlar düşük enerji seviyelerine girerse

tepkimeleri tetiklerler.

Ve 6 ADP'ye ek olarak 6 salınmış fosfat grubunuz

olacak.

Ve bunu bir döngü olarak görürsünüz.

Ancak soru şu ki, ah aslında bunun hepsini kullandım.

Bundan ne elde ederim?

12 PGAL'dan yalnızca 10 tanesini kullandım.

Yani 2 PGAL daha var.

2 PGAL daha.

Ve bunlar sonrasında kullanılabilir-- ve 6 ve 6 kullanmamın

nedeni ise burada 12 tane elde etmem.

Ve burada da 2 tane.

Burada 2 tane PGAL olmasının nedeni ise 2 PGAL

glukoz yapımında kullanılabilir.

Ki bu da 6-karbonlu bir moleküldür.

Formülü, daha önce gördüğümüz üzere, C6H12O6.

Ancak sadece glukoz olması gerekmediğini hatırlamanız

önemli.

Sonrasında gidip daha uzun zincirli karbonhidratlar ve

nişastalar oluşturabilir, karbon bazlı ne

olursa olsun.

Yani işte budur.

Bu karanlık reaksiyondu.

Işık reaksiyonunun yan ürünlerini, ATP ve NADHları alıp

--burada biraz da ATP var-- ve karbon birleştirmek

için kullanabildik.

Buna karbon fiksasyonu(birleştirmesi) denir.

Karbonu gaz formunda alıp katı bir yapıya sokarsınız

buna karbon birleştirmesi denir.

Kalvin döngüsü sayesinde karbonu ve

ışık reaksiyonlarındaki moleküllerden gelen enerjiyi

birleştirebildik.

Ve tabii ki, bu bir döngü çünkü bu PGAL'ları

üretiyoruz ve bunlardan bazıları glukoz üretiminde

kullanılabilir veya diğer karbonhidratların üretiminde

ribuloz bifosfatlara geri dönüştürülebilirler, ki yine karbon

dioksitle tepkimeye girebilsin diye.

Ve bu döngüyü tekrar tekrar oluşurken görüyorsunuz.

Havasız bir ortamda olmadığını söyledik.

Aslında bunun oluştuğu ortamı bilmek isterseniz,

hepsi stroma'da oluşuyor.

İçerideki akışkan ise kloroplastın içinde ancak

tilakoidin dışında.

Yani stromanızda, reaksiyonların oluştuğu asıl yer

burası.

Ve sadece ADP ile NADPH'la da olmuyor.

Bunu sağlayan uygun ölçülerde şekillenmiş enzimler veya

proteinler var.

Bu karbondioksidin belli noktalarda bağ oluşturmasına

izin veriyor ve ribuloz bifosfat ile ATP'nin belli noktalarda da

tepkimeye girmesine, temel olarak bu ikisini birbiriyle

etkileştirmek için.

Ve bu enzim, RuBisCo, neden RuBisCo dendiğini

anlatacağım.

İşte bu RuBisCo.

Yani-- harfleri doğru yazayım--

ribuloz bifosfat rub-- bis-- co-- karboksilaz.

Ve böyle görünüyor.

Yani büyük bir protein enzimi molekülü.

Ribuloz bifosfatın bir noktada bağ yaptığını hayal

edebilirsiniz.

Diğer bir noktada da karbondioksit bağ yapmakta.

Hangi noktalar olduklarını bilmiyorum.

ATP de başka bir noktada bağ yapar.

Etkileşir.

Bu şeyin belli yollarda dönmesini ve kıvrılmasını sağlar

böylece ribuloz bifosfat karbondioksitle etkileşebilir.

NADPH diğer parçalarda etkileşiyor olabilir.

Ve Kalvin döngüsünü sağlayan asıl şey budur.

Ve -- size burada söyledim-- bu R U B P,

bu ribuloz-1 5-bifosfat.

Bu RuBisCo, ribuloz-1 5-bifosfat karboksilazın

kısaltılmışı bu.

Hepsini yazmayacağım; kendiniz bakabilirsiniz.

Ama size sadece şunu söylüyor, bu karbon ve ribuloz

bifosfatı etkileştirmekte kullanılan bir enzim.

Ancak şimdilik tamamız.

Fotosentezle olan işimiz bitti.

Fotonlarla ve suyla ATP ve NADPH üretebildik çünkü

aktive edilmiş elektronlarımız vardı ve tüm kemiozmozu

ATP üretimi için-- ATP sintazı tetiklemek ve ATP

üretmek için kullandık.

NADPH son elektron alıcısıydı.

Bunlar sonra Kalvin döngüsünde yakıt görevi gördü,

karanlık reaksiyonda.

Ki kötü isimlendirilmiş, ışıktan bağımsız reaksiyonlar

denmeliydi.

Çünkü ışıkta gerçekleşiyor.

Işık reaksiyonlarından biraz karbon dioksitle yakıtınızı

alıyorsunuz ve bunu Kalvin döngüsündeki RuBisCo

enzimiyle birleştirebiliyorsunuz.

Ve sonunda gliseraldehit 3-fosfat denen

fosfogliseraldehitlerle kalırsınız ki bunlar sonrasında

bizim yiyeceğimiz olan ve vücutlarımızın yakıtı glukozun

üretimi için kullanılırlar.

Ya da hücresel solunumda öğreneceğimiz gibi ihtiyacımız

olduğunda ATP'ye de çevrilebilirler.