Bitkilerde Azotlu Maddelerin Oluşumu Depolanması ve Azot Mekanizması

0

Bitkilerde azot mekanizması nedir, nasıl çalışır? Bitkilerde azotlu maddelerin oluşumu ve depolanması nasıldır, hakkında bilgi.

bitki

Bitkilerin yapısına pek fazla katılan ve birçok durumlarda yedek gıda olarak depo edilen bir üründe PROTEİN’dir. Fasulye, bakla, bezelye ve buğday gibi bitkilerde katılaşmış halde oldukça bol miktarda protein depo edilmiştir. Protein bitkilerde genel olarak erimiş veya kristalleşmiş biçimde bulunur. Katılaşmış ve kristalleşmiş biçimde proteine ALÖREN adı verilir. Proteinler azotlu bileşiklerdir. Genellikle AMİNOASİT’lerin kondansasyonu ile yapılırlar. Öyleki, bir aminoasidin amino grubu ile diğer aminoasidin karboksil grubu çift bir bağla birleşerek uzun peptid zincirlerini yaparlar. Bu peptid zincirlerinin uzunluğu ve yapısal özelliklerine göre çeşitli proteinler oluşur.

Amino asitler

En küçük protein molekülü, en az 100 kadar amino asit kapsar. Bitki proteinlerinin çoğu ise 300 – 3000 amino asitten yapılmışlardır. Son modern araştırma sonuçları protein sentezinin hücredeki ribo nukleik asidlerin (RNA), metabolik iş görücülükleri ile temelde ilişkin olduğunu ortaya koymuşlardır. Bu buluşlara göre, bir hücrede Protein sentezinin olabilmesi için birkaç çeşit RNA’nın fonksiyon bakımından işbirliği yapması gerektiği de anlaşılmıştır. Proteinlerin yapı taşları olarak kabul edilen amino asidlerin sentezinin, hücrede 0,02 μ çapında sferik yapıda ve ribozom diye anılan, kimyasal bileşimlerinin temeli RNA olan hücresel yapılarda oluştuğu öğrenilmiştir. Protein sentezine katıldıkları kabul edilen 20 kadar farklı amino asidin, ribozomlarda belirdikleri özel tipleriyle transfer RNA yı etkiledikleri saptanmıştır. Buna göre protein zincirine katılan amino asit spesifik tiplerinin, ribozom yüzeyini kuşatan özel mesajcı -RNA nın emirlerine bağlı olarak beliren «baz» gruplarının tipine bağlıdır.

Bu kısa ömürlü mesajcı RNA hücre çekirdeğinde dez -oksiribonükleik asidin (DNA) özel lokusunda (gen) meydana gelip, göç ederek ribozom yüzeyine ulaşır. Bunun için RNA ların baz grupları tipleri de, DNA daki baz gruplarının tipine göre verilen emirlerle belirlenirler. Şöyle ki: A tipi baz DNA nın «T» ve RNA nın anolog «U» tipi «baz’ı» ile bağlantı kurabilir. Onun için eğer DNA da AGC tipi bazlarının bağıntısı kabul edilirse bu DNA yüzeyinde teşkil olunan mesajcı — RNA bazlarının da bunları tamamlayıcı UCG tipte olması beklenir.

Aynı şekilde ribozom yüzeyini örten mesajcı — RNA ancak tamamlayıcı bazlar arasında bağıntı kurulmasını etkileyici özelliği dolayısı ile transfer —RNA daki baz grupları bağlanışını ve dolayısı ile transfer —RNA yapısını belirler. Görülüyor ki DNA m 3 baz grubu mesajcı —RNA gibi, belli tipte amino asidlerinin bağlanışı ve dolayısı ile yapılayıcı protein tipini etkileyip belirler. Çünkü belli amino asitlerin bağıntı kurmalarını sağlayan transfer —RNA nın aynı yolla belirleyen baz grupları da, amino asit tip bağıntılarım etkiler. Bu yolla belli emirler altında belli tipte bir amino asidin birleşmesi sonucu çeşitli proteinlerin sentezi sağlanmış olur.

Protein sentezi iş görüyor

Bu açıklanan işlevin protein sentezinde iş gördüğünün temel delili, santrifüjle hücrede ayrılan ribozomların hücre dışında belli durumlarda amino asidlerden proteinlerin yapılabildiklerini deneysel olarak gösterilmiş olmasıdır. Ribozomlarda oluşumu açıklanan bu protein sentezi mekanizmasının mitokondrium, kloroplast gibi diğer hücre organellerinde de aynen olabileceği bu gün kabul edilmektedir.

krebs çemberi

krebs çemberi

Bu proteinler çeşitli enzimlerin etkisiyle hidrolize olarak yeniden daha basit peptitlere parçalanabilir. Çeşitli bitki organlarında depo edilmiş proteinlerin varlığı nitrik asit etkisi ile sarı rengin oluşumu ile. (KSANTOPROTEİN REAKSİYONU) veya MİLLON REAKTİFİ norumla tuğla kırmızı rengi meydana gelişi ile anlaşılabilir. İşte proteinler gibi çok önemli hayatsal olan bu tür maddelerin yapı taşları olduklarından amino asidler de çok önemlidirler. Proteinlerin çeşitliliği ve özelliklerine bağlıdır. Aminoasitler ise \displaystyle N{{H}_{2}} (AMİNO) grubu taşıyan karbonhidratlı bileşiklerdir. Aminoasitler, solunum esnasında çeşitli kademelerde meydana gelen karbonhidrat parçalanması ve belki de KREBS çemberinde oluşan organik asitlere özel kimyasal reaksiyonlarla bir \displaystyle N{{H}_{2}} grubu eklenerek yapılabilirler. İşte azotun da bitki hayatı için büyük olan değeri, bilhassa proteinlerin yapı taşları olan aminoasitlerin yapısına girmesi ve onların oluşumuna kesinlikle katılmasından ileri gelmektedir. Bunun için de bitkilerin azot metabolizmasını kısaca öğrenmemiz gerekir.

AZOT METABOLİZMASI

Bitki hayatı için temel olan ve daha önce su kültürleri ile de belirlediğimiz azotun önemi, biraz da proteinlerin oluşumunda temelli bir eleman olmasındandır. Azot, genel olarak kökler tarafından amonyum veya nitrat iyonları olarak alınır. Su kültürlerinden de hatırlayabileceğimiz gibi, CA \displaystyle \left( {N{{O}_{3}}} \right) ve \displaystyle KN{{O}_{3}} yüksek bitkiler için en uygun azot kaynağıdır. Bunun gibi bazı (HN4)2SO4 tuzlarından da bitkiler azot kaynağı olarak faydalanabilirler. Bitkilerde azot varlığım ve bilhassa çöplük bitkilerinin dokularında difenilamin dökülerek beliren tipik mavi renkle ispatlayabiliriz.

Gerek amonyum ve gerek nitrat tuzlarını bitkide, ekseriya az miktarda bulabilir. Ancak, azot tuzlarını bitkilerin bu yararlanabilecekleri şekle sokan nitrifikasyonu yapan organizmalardır. Bu organizmalar toprağa bol miktarda amonyak olarak karışan azotlu bileşikleri, bitkilerin üstün tuttukları nitratlara dönüştürürler. Bundan dolayı denilebilir ki; nitratlar, bitkilerin toprakta buldukları en örnek ve faydalanılabilir azot tuzlarıdır. Kökler tarafından topraktan alman nitrat halindeki bu azot, bitkide amino asitlere bağlanmazdan evvel çok kısa bir an için amonyağa dönüştürülür ve amino grupları halinde organik asitlere bağlanır. Bu dönüşüm aşağıdaki formüle göre düşünülmektedir.

\displaystyle HN{{O}_{3}}+8H\to N{{H}_{3}}+3{{H}_{2}}O

Bu çevrilişte nitrat redüksiyonu için gerekli hidrojenlerin, aktif grubu molibden olan nikotinamid adenin dinoukleotid fosfat yakalayıcısı tarafından iletildiği ve olaya «NİTRAT REDÜKTAZ» enziminin yardım ettiği son yıllarda ispatlanmıştır. Redüksiyon için gerekli hidrojenlerin solunum kademelerinde bu özel enzim yardımı ve özel «H» taşıyıcısı aracılığı ile özellikle krebs çemberinden sağlandıkları bilinmektedir. Ayrıca alman nitratların amonyak şekline dönüşmesinde nitritlerin ara kademe olduğu düşünülmüştür. Bu çevrilişte oluşan amonyak da organik asitlerle birleşerek amino asitleri yapar. Burada ilginç olan nokta amonyak’m hiç bir zaman bitki hücresine zarar verecek kadar birikmemesidir. Olay bu kadar bilinmekle beraber mekanizmanın tamamı aydınlanmamıştır.

Şu görüşlere göre \displaystyle N{{O}_{3}} ın \displaystyle N{{H}_{3}} a redüksiyonunun, hiponitroz asid ve hidroksilamin \displaystyle \left( {N{{H}_{2}}.OH} \right) oluşumunu sağlayan ara kademeler olduğu kabul edilmektedir.

HAVANIN AZOTUNDAN FAYDALANMA

Daha evvel de (bir vesile ile söylediğimiz gibi, havada oldukça bol miktarda serbest azot bulunduğu halde, bitkiler genel olarak bundan yararlanamazlar. Bu durumu azot verilmeyen su kültürlerinin gayet bol azot kapsayan havada yetiştirilmelerinde bile o bitkinin iyi gelişmemesiyle kolayca ispatlayabiliriz. Havanın serbest azotu şimşeklerle okside olunarak yağmurlarla toprağa karışması durumunda bitkiler için yararlı olabilir. (Bu ise dünyada varolan bitkilerin azot gereklerine oranla çok az bir miktar oluşturur. Fakat derhal ekleyelim ki, bitkilerin bazıları havanın serbest azotundan yararlanabilirler. Bitkiler arasında bu yetenek bakımından en önemli grubu, baklagiller (LEGUMİNOSAE) oluşturur. Bu bitkiler köklerinde yaşayan özel bakterilerle havanın serbest azotunu okside ederek bağlayabilirler ve bu serbest hava azotundan yararlanabilirler.

Rizobiyum

Rizobiyum

Rizobiyum

Baklagillerin köklerinde serbest azotu bağlayan bu mikroorganizma RHİZOBİUM’dur. Aynı şekilde çok miktarda havanın serbest azotunu bağlayabilen bir bakteri de AZOTOBACTER’dir. Görülüyor ki, az da olsa bazı bitki grupları havanın serbest azotundan belli derecede yararlanabilir. Bu bitkiler, bağlanan havanın serbest azotu bakımından zengin kök yumrucuklarını (NODÜLLER) yaparlar. Temelde azotu bağlayan bakteri, toprakta bulunur. Toprakta yaşayan bu bakteri kök tüyleri yoluyla kök dokusuna girer ve kökte yerleşir. Böylece kendisi için rahat bir sığmak bulmuş ve serbest azotu bağlayarak bitkiye yararı dokunmuş olur. Böylece organizma ile yüksek bitki arasında bir çeşit ortaklaşa hayat devam ettirilir. Kökte yerleşmiş bakteriler, kendileri için çok iyi bir ortam olan kök dokusunda çok çabuk ürerler ve kök hücrelerinin anormal bölümlerini hızlandırarak yumrucukların oluşumuna neden olurlar. Bu yumrularda da bol miktarda azot birikir. Bundan dolayı baklagiller tarımda önem kazanmışlardır.

Simbiyotik Azot Bağlanışı

Çünkü azot bakımından fakir topraklar böylece zenginleştirilebilirler. Sterilize edilmiş topraklara ekilmiş baklagiller azot bağlayamamışlardır. Bu da bize, azotu bakterilerin bağladığını ve bakterinin topraktan elde edildiğini ispatlar. Bu tür azot bağlanışına SİMBİOTİK AZOT BAĞLANIŞI adı da verilir. Bu azot bağlanışının enerjitik bir olay olduğu, bir kaç kimyasal reaksiyon kademesinden sonra bağlanmanın tamamlandığı ve reaksiyon kademelerine, hemoglobine benzer organik demirli maddelerin (LEGHEMOGLOBİN), katalizatör olarak katıldıkları bilinmekte ise de, kesin olarak bu olayda enerjinin nasıl ve hangi yollarla sağlandığı ve bağlanışın hangi kademelerde tamamlandığı bilinmemektedir.

Yalnız burada da solunumdan sağlanan enerji ile, solunum kademelerinde yaratılan hidrojenler arası ile havanın serbest azotunun evvela kısa bir an için \displaystyle N{{H}_{4}} haline çevrilişi ve bazı enzimlerin (Özellikle NİTROGENAZ) yardımı ile bilinmeyen bazı kimyasal reaksiyonlar kademesinden sonra da en sonunda serbest hava azotunun bitkide fiksasyonun tamamlandığı düşünülmüştür. Diğer yandan baklagillerdeki bu özel kalıtsal yeteneğin, gen mühendisliği araştırmaları ile buğday vs. gibi tarımı yaygın yapılan bitki .gruplarına aktarılması imkânı doğmuştur. Böylece tarımsal üretimde önemli bir etmen olan azotun çöl alanlarının da tarımsal üretime sokulması gibi geniş bir imkân insanlığın emrine girmiş olacaktır.


Bir Yorum Yazmak İster misiniz?