E.T.S. tam olarak nedir? Ne işe yarar? Elektron Taşıma Sistemi(E.T.S.) fotosentez,oksijenli solunum ve kemosentez yapan canlılarda görülen molekül gruplarıdır.bu moleküller canlıda canlıya değişse de, sonuçta E.T.S.'yi oluşturan molekül gruplarının temel özellikleri vardır. Bu özellikler; 1) E.T.S. molekülleri her zaman aynı zar içinde gömülü bulunur.bulundukları zar da, iki ayrı ortam oluşmasını sağlayan bir zardır. 2) E.T.S. molekülleri -adı üstünde- tek bir atımda bir çift elektron taşır.elektronlar bu moleküllerden geçerken, bu elektronlar sahip oldukları enerjilerinin bir kısmını yitirirler. 3) Elektronların E.T.S. içinden geçerken bıraktıkları enerji ile de zarın ayırdığı iki ortam arasında yük farkı oluşturulur. Peki bu yük farklılığı ile ne yapılabilir? Yandaki şekilde gördüğünüz gibi E.T.S. elektron verici molekülden bir çift elektron alır, elektron'ı içinden geçirirken, elektronlardan elde ettiği enerji ile bir miktar hidrojen iyonunun(h + ) zarın bir tarafından diğerine geçmesini sağlar. Bu şekilde iki ortam arasında yük farklılığı meydana getirilmiş olur. Son elektron alıcısı ile de E.T.S. enerji seviyesi düşmüş elektron çiftinden kurtulur ve yeni elektron çiftleri alacak hale gelmiş olur. Bu yük farklılığı basitçe ifade etmek gerekirse potansiyel bir enerjidir.barajda akmayı bekleyen su gibidir.nasıl su aşağı doğru akarken, bu hareket ile hidroelektrik santrallerinden eletrik üretiliyorsa, + yüklü iyonlar zarın bir tarafından diğerine akarken elde edilen enerji ile de ATP üretilir. Bu yük farkını enerjiye dönüştüren çok karmaşık, birçok protein'den meydana gelmiş bir enzim vardır.bu enzim ATP sentaz'dır. 1
ATP sentaz genellikle E.T.S. ile aynı zarda bulunur.e.t.s.'nin bir tarafta biriktirdiği protonların(h + ), tam tersi yönde akmasını sağlar. Bu iyon akışı gerçekleşirken ATP sentaz ise ATP üretir. Yukarıda ATP sentaz Bu şekilde ATP çok seri ve hızlı bir şekilde üretilebilir. Fotosentez'de bu yolla yapılan ATP üretim yoluna fotofosforilasyon; Oksijenli Solunum'da bu yolla yapılan ATP üretim yoluna Oksidatif Fosforilasyon; Kemosentez'de ise kemofosforilasyon adı verilir. FOTOFOSFORİLASYON Fotofosforilasyon için gerekli E.T.S. Tilakoit keseciklerini çevreleyen zarda bulunur.(kısaca Tilakoit zar) Yani E.T.S.'nin bulunduğu zar tilakoit zar, Kloroplasttaki Stroma sıvısı ile Tilakoit Boşluğu birbirinden ayırır. 2
Fotofosforilasyon 2 çeşittir. Devirli Fotofosforilasyon Devirsiz Fotofosforilasyon Devirli Fotofosforilasyon Her iki fotofosforilasyonda da kullanılan özel elektron vericisi bir molekül grubu vardır.bu molekül grubu Fotosistem'dir.Fotosistemler, içinde binlerce klorofil ve karotenoid pigmenti içeren büyük dev molekül topluluklarıdır. Fotosistemler, ışığı soğurduğu zaman yüksek enerjili bir elektron çifti oluşur.bu elektron çifti E.T.S. moleküllerinden geçer. Ve son olarak da tekrar fotosistem'e geri döner.oluşan Potansiyel fark ile de ATP üretilir. Devirli Fotofosforilasyonda fotosistemden çıkan bir çift yüksek enerjili elektron E.T.S.'den geçer ve tekrar aynı fotosistem'e döner.devirli fotofosforilasyonda tek kazanç ATP'dir.Başka bir kazanç yoktur. Devirli Fotofosforilasonda ilk elektron verici ile son elektron alıcı aynı moleküldür.(fotosistem I) Devirli Fotofosforilasyon ile kısa sürede çok fazla miktarda ATP üretilir.üretilen ATP'ler sadece besin sentezinde kullanılır. 3
Devirsiz Fotofosforilasyon: Yukarıda devirsiz fotofosforilasyonun şemasını görüyorsunuz. Devirsiz fotofosforilasyonda önce fotosistem II bir miktar ışık enerjisi soğurur ve yüksek enerjili elektron çifti oluşturur.bu elektronlar, önce E.T.S. daha sonra NADP redüktaz enzimine gider.bu enzim stromada bulunan NAPH koenzimine elektron verir ve böylece bir H + iyonunun da bu koenzime bağlanmasını sağlar.sonuçta bir molekül NADPH molekülü üretilmiş olur. Öte yandan Fotosistem I, bir miktar ışık enerjisi soğurur.bu soğurulan enerji ile bir çift yüksek enerjili elektron elde edilir.bu elektronlar önce E.T.S. 'ye daha sonra da fotosistem II'ye gider.böylece fotosistem II'nin elektron açığı kapatılmış olur.e.t.s.'den geçen elektronlar ile bir miktar H + iyonu stroma sıvısından Tilakoit boşluğa geçer.bu geçiş potansiyel bir fark oluşturur.zar üzerinde bulunan ATP sentaz enzimi ile bir miktar ATP üretilmiş olur.(fotofosforilasyon). Fotosistem I'den kopan elektronlar bir enzim aracılığıyla bir molekül sudan karşılanır.özel bir enzim H 2 O molekülünü oksijen molekülü ve hidrojen iyonlarına ayrıştırır.ayrışan hidrojenlerin elektronları(2 tane) Fotosistem I'e gider ve böyle fotosistem I'in elektron açığı kapatılmış olur. Su molekülü Oksijen ve H+ iyonların ayrışıtırılmış olur.bu ayrışma olayına fotoliz diyoruz. 4
Devirsiz fotofosforilasyonda elektron vericisi ile son elektron alıcısı aynı molekül değildir. Devirsiz Fotofosforilasyon bir molekül H 2 O'da bulunan bir çift elektron, NAPH + koenzimine bağlanmış olur. Devirsiz fotofosforilasyonda hem ATP hem de NADPH molekülü kazançtır. OKSİDATİF FOSFORİLASYON Mitokondride E.T.S. Mitokondri iç zarında bulunur.mitokondri iç zarı, mitokondride bulunan matriks sıvısı ile zarlar arası boşluğu birbirinden ayırır.mitokondri iç zarındaki katlantılara krista adı verilir.kristalar sayesinde iç zar yüzey alanı fazla olur. 5
Oksidatif Fosforilasyon'da elektron vericisi madde NADH ve FADH 2 koenzimleridir.iki koenzim taşıdıkları hidrojenlerin Elektronlarını E.T.S.'ye verir.elektron çifti, E.T.S. içinden geçerken bir yük farkı oluşur. Bu yük farkı ile de ATP sentaz, ATP üretir.(oksidatif Fosforilasyon) Son elektron alıcısı ise Oksijendir.Oksijen, enerji seviyeleri düşmüş elektron çiftlerini alır ve iki proton iyonunu da kendisine bağlayarak su molekülünü oluşturur. Oksidatif fosforilasyon ile bol miktarda ATP üretilir.bu ATP molekülleri daha sonra, hücre içinde çeşitli enerji dönüşümlerinde kullanılmak üzere, mitokondriden sitoplazmaya bırakılır. www.biyolojikutusu.com 6