C4 karbon tutulumu mekanizması

C₄ karbon tutulumu mekanizması veya C₄ bitkileri kara bitkilerinin fotosentezinde karbondioksiti bağlayan ve şeker oluşturan C3 karbon tutulumu mekanizması ve CAM bitkileri mekanizmaları gibi işleyen biyokimyasal mekanizmalardan biridir.

CAM fotosenteziyle birlikte C4 fiksasyonun, bitkilerin çoğunda görülen ve daha basit olan C3 mekanizmasından farklı olduğu anlaşılmıştır. Her iki mekanizmada (Kalvin döngüsünde oluşan ilk enzim) olan RuBisCO'nun fotorespirasyonu veya karbon bileşiklerinden CO₂'in oksijen kullanılarak kırılması oluşan enerjiyi harcamak içindir.

Yine de C4 fiksasyonu ATP formundaki enerji girişine C3'ten daha çok ihtiyaç duyar. C4 bitkilerinde, rubisco mezofil hücrelerinde karbonu bağlayarak, oksaloasetatı ve malatı kullanarak atmosferik oksijenden ayırılır, bağlanmış karbonu rubiscoya taşınır ve Kalvin döngüsü enzimleri demet kını hücrelerinde izole edilir. Orta seviyeli bileşiklerin her ikisi de 4 karbon atomu içerir, bu yüzden de C4 olarak isimlendirilirler.

İşleyiş

C4 mekanizmasının işleyişi iki Avustralyalı araştırmacı M. D. Hatch ve C. R. Slack tarafından 1966'da bulunmuştur, mekanizma bu yüzden bazen Hatch-Slack yolu olarak adlandırılır.

C3 bitkilerinde fotosentezin karanlık devre reaksiyonları sırasında ilk adım olarak RuBisCo enzimiyle 3-fosfogliserat içinde CO₂ fiksasyonu yapılır. RuBisCo'nun karboksilaz / oksigenaz aktivitesiyle substrat miktarı enerji yok olması ve substrat ziyanıyla sonuçlanan ve fotorespirasyon olarak bilinen yola, karboksillenme oksitlenmeye tercih edilir. Fotorespirasyonu atlayan yolla C4 bitkileri CO₂'i RuBisCo enzimine etkileyici şekilde dağıtma yolunu geliştirmişlerdir.

C4 bitkilerinde iki fotosentez yolu birlikte çallıştığı için bu bitkilerin fotosentez kapasitesi fazladır. Oldukça düşük CO₂ yoğunluklarında ve stomaların kapalı olduğu durumlarda bile iyi fotosentez yapabilirler. C4 bitkilerinde CO₂'i yakalayan iki enzim bulunur. Metabolik yolunda;

I. döngü: mezofil hücreleri ve kloroplastlarda,
II. döngü: aynı yaprağın demet kını hücrelerinin kloroplastlarında gerçekleşir.

C4 bitkilerinde çok yüksek aktiviteye sahip olarak bulunan PEP karboksilaz enzimi CO₂'e çok duyarlıdır. Bu enzim substat olarak bikarbonat kullanır. PEP-karboksilazın bikarbonatla ilgisi RuBisCo enziminin CO₂'e olan ilgisinden çok fazladır. Bu yüzden bu enzim düşük CO₂ konsantrasyonlarında bile yüksek reaksiyon yapar. İşte bu yüzden C4 bitkilerinde çok düşük CO₂ derişimlerinde bile fotosentez hızı yüksektir.

Bu tür bitkilere örnek olarak; mısır, şeker kamışı, semiz otu, Sorghum ve Cyperus gösterilebilir.

C3 ve C4 bitkilerinin farkları

C3 bitkilerinde tek fotosentez yolu bulunurken, C4 bitkilerinde 2 fotosentez yolu bulunur.
C3 bitkilerinde CO₂'i ilk yakalayan ribuloz1,5difosfat, C4 bitkilerinde fosfoenol pirüvik asittir.
C3 bitkilerinin tümü ışık solunumu yaparken, C4 bitkileri çok az ışık solunumu yaparlar.
C4'te demet kını hücreleri bulunur, C3 bitkilerinin yapraklarında mezofil hücreleri vardır.
C3 bitkilerinde oluşan ilk ürün 3-fosfogliserikasit, C4 bitkileirnde ise malik asittir.
C4'te glikolat oksidaz enzimi ya yok ya da çok azdır. Bu verimi yükseltir.
C3 bitkileri tüm angiospermler, gymnospermler ve dikotiledonların çoğudur; C4 bitkileri şeker pancarı gibi bazı dikotiller ve Graminae familyası üyeleri ve çoğu monokotil bitkileridir.
Evcilleştiirlmiş, ekonomik yönden önemli tahılların birçoğu (buğday, arpa, çavdar, mısır, pirinç vs) C3 bitkiler sınıfındadır.

Ortak özellikler ATP ve nadph sentezlenme mekanizmaları aynıdır.

Kaynakça

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Sitoloji</span> Hücreleri inceleyen biyoloji dalı

Sitoloji veya hücre biyolojisi, kökü Yunancadaki kytos, barındırıcı kelimesidir), hücrelerin fizyolojisini, yapısını, içerdiği organelleri, bulunduğu ortamla olan ilişkisini, yaşam döngüsünü, bölünmesini ve ölümünü inceleyen bir bilim dalıdır. Bu işlem hem moleküler hem de mikroskobik ölçüde gerçekleştirilir. Sitoloji araştırmaları, bakteriler ve protozoa gibi tek hücreli organizmalardan, insan gibi çok hücreli organizmalara kadar büyük bir alana yayılır.

Fotosentez, bitkiler ve diğer canlılar tarafından, ışık enerjisini organizmaların yaşamsal eylemlerine enerji sağlamak için daha sonra serbest bırakılabilecek kimyasal enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir işlemdir. Bu kimyasal enerji, karbondioksit ve sudan sentezlenen şekerler gibi karbonhidrat moleküllerinde depolanır.

Bir ototrof, karbondioksit gibi basit maddelerden karbon kullanarak, genellikle ışıktan (fotosentez) veya inorganik kimyasal reaksiyonlardan (kemosentez) gelen enerjiyi kullanarak karmaşık organik bileşikler üreten bir organizmadır. Abiyotik bir enerji kaynağını organik bileşiklerde depolanan ve diğer organizmalar tarafından kullanılabilen enerjiye dönüştürürler. Ototroflar canlı bir karbon veya enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar ve karadaki bitkiler veya sudaki algler gibi bir besin zincirindeki üreticilerdir. Ototroflar karbondioksiti indirgeyerek biyosentez için organik bileşikler ve depolanmış kimyasal yakıt yapabilirler. Çoğu ototrof indirgeyici madde olarak su kullanır, ancak bazıları hidrojen sülfür gibi diğer hidrojen bileşiklerini de kullanabilir.

Kloroplast, fotosentezin gerçekleştiği sitoplazmik organeldir. Bitkilerin sadece yeşil kısımlarında bulunur. Bitkide besin ve oksijen üretilmesini sağlar. Genellikle yeşil renkli olduğu için bitkilerin çoğunun yeşil renkli olmasının temel sebebidir. Güneş enerjisini moleküler bağlar halinde saklayabilen tek yapı kloroplastlardır ve senede bu yolla dünyada 200 milyar ton organik madde üretilmektedir. Fotosentez yapma yeteneği kazanmış bir çekirdeksiz ve organelsiz ilkin hücre ve heterotrof (adrıbeslek) canlıların içerisine girerek simbiyoz yaşama uymuş bu şekilde kloroplastları meydana getirmiştir. Yani mavi algler kloroplastların evrimsel olarak atasıdır.

'Adenozin trifosfat, hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphateden ATP olarak kısaltılır. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur. ATP bunun yanı sıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır. 3 tane fosfattan oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Enzim</span> biyomoleküller

Enzimler, kataliz yapan biyomoleküllerdir. Neredeyse tüm enzimler protein yapılıdır. Enzim tepkimelerinde, bu sürece giren moleküllere substrat denir ve enzim bunları farklı moleküllere, ürünlere dönüştürür. Bir canlı hücredeki tepkimelerin neredeyse tamamı yeterince hızlı olabilmek için enzimlere gerek duyar. Enzimler substratları için son derece seçici oldukları için ve pek çok olası tepkimeden sadece birkaçını hızlandırdıklarından dolayı, bir hücredeki enzimlerin kümesi o hücrede hangi metabolik yolakların bulunduğunu belirler.

Ökaryotlar, hücrelerinde bir çekirdek ve –genellikle– organeller içeren bir canlılar grubu olup, bilimsel sınıflandırmada arkeler ve bakterilerle beraber tüm canlıları kapsayan üç ana gruptan biridir.

<span class="mw-page-title-main">Sakkaroz</span>

Sakkaroz veya diğer adlarıyla sükroz veya çay şekeri, C₁₂H₂₂O₁₁ formülüyle gösterilen ve bir glukoz ve bir fruktoz molekülünün bir araya gelmesiyle meydana gelen disakkarittir. Sakkarozun sistematik adı β-D-fruktofuranozil-(2→1)-α-D-glukopiranosit şeklindedir. İnsan beslenmesinde çok önemli bir yere sahip olan sükroz, sadece bitkiler tarafından üretilir. Sakkarozun dünyadaki toplam yıllık üretim miktarı 150 milyon tonun üzerindedir.

<span class="mw-page-title-main">Karanlık devre reaksiyonları</span>

Karanlık evre reaksiyonları, fotosentezde ışığa ihtiyaç duymadığı halde ışıklı devre reaksiyonlarının ürünlerine ihtiyaç duyan kimyasal reaksiyonlardır.

<span class="mw-page-title-main">Krassulasean asit metabolizması</span>

CAM veya Crassulaceae asit metabolizması bitkileri ya da CAM fotosentezi, bazı fotosentetik bitkilerde görülen karbon fiksasyonu yoludur.

Fotorespirasyon ya da fotosolunum (Oksidatif fotosentetik karbon döngüsü veya C₂ fotosentez olarak da bilinir) RuBP' nin RuBisCO enzimi tarafından oksitlendiği (oksijen ekleme-oksijenasyon) bir bitki metabolizması süreci. Bu süreçte fotosentez tarafından üretilen enerjinin bir kısmını israf edilir. Aslında arzu edilen reaksiyon, Calvin-Benson döngüsünün kilit bir basamağı olan RuBP'ye (karboksilasyon) karbon dioksit ilavesidir, ancak RuBisCO tarafından reaksiyonların yaklaşık %25'i bunun yerine RuBP'ye oksijen ekler (oksijenasyon) ve bu reaksiyonun sonucunda Calvin-Benson döngüsünde kullanılamayacak bir ürün (2-fosfoglikolat) oluşturur. Bu işlem, C3 bitkilerde fotosentez verimliliği azaltır. Fotorespirasyon, kloroplastlar, yaprak peroksizomları ve mitokondriler arasında metabolit alışverişinde bulunan karmaşık bir enzim reaksiyonları ağı içerir.

<span class="mw-page-title-main">C3 karbon tutulumu mekanizması</span>

C3 karbon tutulumu mekanizması, fotosentezdeki karbon tutulumu mekanizmalarından biridir.

Karbonik Anhidraz ya da karbonik dehidrataz, aktif bölgesinde çinko (Zn²⁺) iyonu içeren bir metaloenzim ailesidir ve yavaş bir reaksiyon olan karbondioksitin bikarbonat ve protona dönüşümünü katalizler. Karbonik anhidraz bu reaksiyonun hızını ileri derecede artırarak saniyede 10⁴ – 10⁶ reaksiyon hızına ulaştırır. Kırmızı kan hücrelerinde, hayvanların diğer kısımlarında ve bitkilerde bulunan, karbonik asidi karbondioksit ve suyla parçalayan enzim.

Dışbeslenen, dışbeslek, ardıbeslek ya da heterotrof canlılar; besinlerini kendi kendilerine sentezleyemeyen canlılardır. Yaşamlarını sürdürmek için gerekli enerjiyi bu sebeple diğer dışbeslenen ya da kendibeslek canlılardan alması gerekir. Heterotrof terimi mikrobiyoloji alanında ilk kez 1946 yılında, mikroorganizmaların beslenme tiplerine göre sınıflamasında kullanılmıştır. Bugün ise terim besin zincirinin tanımlanmasında birçok alanda kullanılmaktadır.

Jeokimya, paleoklimatoloji ve paleo okyanus biliminde δ¹³C bir izotopik imza değeridir, karbonun kararlı izotoplarının oranı ¹³C:¹²C 'nin binde (‰) olarak ifadesidir:

\text{[math]}

Biyokimyada metabolik yolak veya metabolik patika, hücre içinde meydana gelen bir dizi kimyasal tepkimedir; Bunlar toplu olarak metabolizmayı oluştururlar. Her bir yolakta belli bir kimyasal bileşik, enzimler tarafından değişime uğrar. Bazı metabolik yolaklarda pek çok bileşik ve enzim yer aldığı için bunlar çok karmaşık olabilir. Hücrelerde pek çok yolak bulunur, bunlar ortak bileşiklerde kesiştikleri için karmaşık ağlar oluşturabilirler, bunlara metabolik ağ denir. Metabolik yolaklar organizmalarda homeostaz sağlamakta rol oynar.

Diatom, ökaryotik su yosunlarının fitoplanktonları oluşturan temel gruplarındandır.

Karbon döngüsü, ekosistemdeki canlıların yapısını oluşturan en önemli elementlerden biri karbondur. Karbon, canlılardaki bütün organik bileşiklerin yapısında bulunur.

Biyoloji ve ekolojide abiyotik faktörler veya abiyotik bileşenler, canlıların ve ekosistemin işleyişini etkileyen; canlı olmayan, fiziksel veya kimyasal olarak çevrenin birer parçalarıdırlar. Abiyotik faktörler ve bunlarla ilişkili olaylar biyolojiyi desteklemektedir.

<span class="mw-page-title-main">Elysia chlorotica</span>

Elysia chlorotica, küçük ila orta boy bir yeşil deniz salyangozu türüdür. Özsuyu emen deniz salyangozları olan Sacoglossa soyunun bir üyesidir. Bu grubun bazı üyeleri, kleptoplasti olarak bilinen bir olay olan fotosentez için yedikleri alglerdeki kloroplastları kullanır. Deniz algi Vaucheria litorea'nın kloroplastları ile hücre altı endosimbiyotik bir ilişki içinde yaşar. Fotosentez yapabilen bilinen tek hayvandır.

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.