Fotosentezin Karanlık Reaksiyonları (Calvin Döngüsü)

Fotosentezin karanlık devre reaksiyonları nedir, şeması, açıklaması, ürünleri, nasıl gerçekleşir? Calvin döngüsü açıklaması

Fotosentezin Karanlık Reaksiyonları (Calvin Döngüsü)

Işık reaksiyonlarında özetle; su parçalandı, suyun oksijeni havaya verildi, iki hidrojeni tutan NADP den, $\displaystyle NADP\cdot {{H}_{2}}$ oluştu ve fotofosforilasyonla ATP ler üretildi. Fotosentezde kullanılan $\displaystyle C{{O}_{2}}$ (karbondioksit) ise reaksiyonlara karanlık evrede katılır.

Fotosentezin karanlık reaksiyonlarında oluşan bileşikleri saptayabilmek için, Melvin Calvin 1961 yılında radyoaktif kartonu ( $\displaystyle {{C}^{14}}$ ) olan karbondioksit gazı ( $\displaystyle {{C}^{14}}{{O}_{2}}$ ) kullandı.

Calvin, fotosentez yapmakta olan yeşil alglerin ortamına, karbonu radyoaktif olan karbondioksit gazı bıraktı. Yeşil algin fotosentez sırasında aldığı karbondioksitte bulunan radyoaktif maddenin ışınımlarını “Geiger” sayacı ile saptayabileceğini düşündü. Böylelikle, karbondioksitin hangi madde ile reaksiyona girip hangi maddeyi oluşturduğunu bulacaktı. Calvin, bu düşünceden giderek yaptığı deneylerde, fotosentezde ilk oluşan kararlı maddenin üç karbonlu PGA (fosfogliserikasit) olduğunu buldu. Fotosentez arasında oluşan birleşiklerden biri de budur. Calvin araştırmalarına göre fotosentezin karanlık reaksiyonları şöyle olmaktadır:

Karanlık reaksiyonlar $\displaystyle C{{O}_{2}}$ in. 5 karbonlu iki fosfat gruplu bir şeker olan RDP [ribüloz difosfat) ile birleşmesiyle başlar. Böylece ,6 karbonlu bir bileşik oluşur. Bu bileşiğe kararsız bileşik denir. Çünkü bu bileşik oluştuğu anda hemen ikiye parçalanarak 2 molekül PGA (fosfogliserik asit) oluşturur. PGA fotosentezde oluşan ilk kararlı bileşiktir.

PGA lardan herbiri, ışık reaksiyonunda oluşan ATP lerden birer fosfat grubu alınca, iki molekül di fosfogliserik asit oluşur. (2 ATP den 2 ADP oluştu). Difosfogliserik asitlerden her biri, bir $\displaystyle NADP\cdot {{H}_{2}}$ ile reaksiyona girer. Reaksiyonda $\displaystyle NADP\cdot {{H}_{2}}$ deki iki hidrojen, difosfogliserik asite geçer. NADP ve triyoz fosfat (3 karbonlu fosfat gruplu şeker) oluşur. İki triyozfosfatın birleştirilmesiyle de hekzoz difosfat oluşur.

Hekzoz difosfat iki fosfat grubunu kaybedince hekzoz (glikoz, fruktoz) oluşur.

Böylece fotosentezin karanlık reaksiyonu tamamlanmış olur. Oluşan glikozla fruktoz daha sonra bitkinin çeşidine ve gereksinimine göre öteki karbonhidratlara, yağlara, proteinlere vb. dönüştürülebilir.

Karanlık reaksiyonun bir kez yapılması bir tek $\displaystyle C{{O}_{2}}$ in kullanılmasını sağlar. Bu duruma göre havadan alınan çok sayıdaki $\displaystyle C{{O}_{2}}$ in kullanılması, çok sayıda karanlık reaksiyon yapılmasını gerektirir. Her karanlık reaksiyon başlangıcında bir RDP kullanıldığına dikkat edersek RDP ların bitebileceğini görürüz. Bu yüzden çok sayıdaki karanlık reaksiyon sırasında oluşan triyozfosfatların bir bölümü yeniden RDP yapımında kullanılır.

Karanlık reaksiyonu bir kez yapabilmek için, şekilden de görülebileceği gibi $\displaystyle 2NADP\cdot {{H}_{2}}$ ve 3 ATP ye gereksinim vardır. Bu yüzden “karanlık reaksiyonları başlatabilmek için en az $\displaystyle 2NADP\cdot {{H}_{2}}$ ve 3 ATP ye gereksinim vardır”, diyebiliriz.

İlk heterotroflardan bazıları, anlatılan şekilde veya daha basit biçimde fotosentez yapmaya başladılarsa, heterotrofların yanında ototrofların da oluştuğunu söyleyebiliriz. Ayrıca fotosentez yüzünden atmosferde oksijen ve ozon birikmeye başlamış olmalıdır. Bu da ilk atmosferden günümüz atmosferine geçişi sağlamıştır.