Klorofilde Sırlı Yapı

Ahmet Pınar - Zir. Yük. Müh. Harun Avcı

Hayat, yeşil bitkilerde ışığın tutulmasına ve harikulade bir kimyevî reaksiyonun cereyanına bağlıdır. Bilindiği gibi bitkiler, yeşil klorofil pigmenti vasıtasıyla güneş ışığının enerjisini kullanarak su ve karbondioksidi oksijen ve glikoza çevirirler. Yediğimiz her çeşit sebze, meyve ve hububat gibi gıdalar, giyimimizde kullandığımız tabii lifler, kereste, odun ve kâğıt sanayiinin ham maddesi tamamen fotosentez mahsulüdür. Basit bir hadisede böyle büyük gâyeler tahakkuk etmektedir. Bu mahsüllerin oluşmasını sağlayan fotosentez, aslında ışığın tutulması ve daha sonra kimyevî enerjiye çevrilmesinden ibarettir.

Böyle basitçe ifade edilen bu hadisenin mekanizması, yıllardan beri anlaşılamamıştır. Çünkü fotosentez çok hızlı oluşan bir reaksiyonlar zinciridir. Bu son derece hızlı reaksiyonların ve ara ürünlerin tam olarak tesbit edilememesi fotosentezin bir sır olarak kalmasında başlıca âmildir. Ne var ki, gözümüzün önünde yeryüzündeki sayısız bitkilerin sayısız klorofillerinde müthiş bir ilim ve kudretle mütemadiyen sessiz bir fabrika işlemekte ve göz kamaştırıcı ürünlerini ücretsiz olarak bizlere sunmaktadır.

Bir bitki hücresinde 20-100 kadar kloroplast, bir kloroplastda ise 500 milyon ile bir milyar arasında klorofil molekülü bulunur. Bu hücrelerde, bir ışık tutan sistem bir de reaksiyon merkezi vardır. Bu yapı kloroplastları çevreleyen ve düzgün olarak kıvrılmış olan zarın içindedirler. Yakın zamanlara kadar bu fotosentetik parçacıkların nasıl çalıştığı hususunda çok az şey biliniyordu. 1970'li yıllarda araştırıcılar fotosentez yapan bakterilerle karşılaştılar. Bu bakteriler de bir ışık tutan sisteme ve bir reaksiyon merkezine sahiptiler. Bu haliyle fotosentetik yapıyı incelemek için İdeal bir yapı gösteriyorlardı. Bu bakteriler üzerinde yapılan araştırmalar fotosentez mekanizmasını, biraz daha aydınlattı. Bu bakterilerde de bitkilerdekine benzer klorofil bulunmaktadır. Ancak bunlardaki klorofilin merkezinde mağnezyum atomu yoktur. Klorofil molekülleri, bakteri hücresini çevreleyen zarın içe doğru kıvrılmış kısımlarında bulunmakta olup, zardaki protein moleküllerine belli bir intizam ve hususi bir şekilde bağlanmıştır. Bu durum bir klorofil ağı oluşturarak ışığın daha fazla tutulmasını sağlar. Işık yüzlerce klorofil hücresinden on piko saniyede geçer. Özel bir çift olan iki klorofil molekülü tarafından bir ışık fotonu tutulunca, bir elektron serbest hale geçer. İşte bu elektron fotosentez İçin gerekli reaksiyonlarda en mühim rolü oynar. Fotosentetik bakterilerde ışığı tutan klorofilin ve reaksiyon alanlarının yapısı ile bu alanlardaki elektron akımı yeterince belirlenmiştir. Bunlar bitkilerdeki sisteme benzemektedirler. Ancak bakteriler fotosentez neticesinde oksijen üretmezler.

Bitkilerdeki ve bakterilerdeki fotosentetik yapılar birbirine benzediğinden bi-yokimyacılar yeni projeler düşünmektedir. Bu bilgilerden bazı faydalar da sağlanabilecektir. Mesela, reaksiyon merkezinde genetik olarak yapılan bir değişiklikle fotosentez durdurulabilir. Nitekim fotosentetik bakterilerin reaksiyon merkezindeki quinon molekülü yerine başka bir yapı yerleştirilmiş ve böylece fotosentez önlenebilmiştir. Bu yüksek bitkilerde de gerçekleştirilebilirse ziraat alanlarında yabancı otların yokedilmesinde kullanılabilir.

Ancak yüksek bitkilerde iki ayrı reaksiyon merkezi vardır. Bunlardan birisi oksijen, diğeri glikoz üretir.

Biyokimyacılar 1986'dan beri, yine bakterilerden yararlanarak oksijen üreten reaksiyon merkezinin yapısını araştırmaya başlamışlardır. Bakterilerin daha basit yapılı olması bu çalışmalarda kolaylık sağlamaktadır.

İşte fotosentetik bakterilerle bitkilerin fonksiyonlarındaki bu enteresan benzerlik ilim adamlarını hayret içinde bırakmaktadır. Küçük sistemler ile büyük sistemler arasındaki bu benzerliğin ancak Birlik düşüncesi ile izah edilmesi insana ayrı bir huzur veriyor. Sadece bir hücrede bir milyarı geçen küçücük fakat büyük gâyesi olan bu sistemlerdeki son derece hızlı işleyişler, ilmin ve Kudretin tecellilerini göstermiyor mu?