Yaşam Zincirinin En Önemli Elemanı: Klorofil Molekülü
Fotosentez, yeşil bitkilerin ve bazı tek hücreli mikroorganizmaların gerçekleştirdiği kimyasal bir işlemdir. Buna göre bu canlılar Güneş ışınlarını bir enerji kaynağı olarak kullanarak, karbondioksit ve hidrojeni birleştirirler ve bu yolla besin ve oksijen üretirler. Güneş enerjisini bedenimize alabilmemizin tek yolu ve yeryüzündeki oksijen döngüsünün tek kaynağı bu canlıların gerçekleştirdikleri fotosentez işlemidir. Fotosentez gibi bir işlem olmadan, yeryüzünde canlı hayatından bahsetmek mümkün değildir.
Fotosentezi yeryüzünde belirli canlıların gerçekleştirebilmesinin tek sebebi bu canlıların "klorofil" molekülüne sahip olmalarıdır. Bu mucize moleküle sahip olan canlı, besin elde edebilmek, kısacası yaşayabilmek için artık başka kaynakların varlığına ihtiyaç duymayacaktır. O, enerjisini ve besinini Güneş'ten doğrudan alabilir. Ancak böyle bir molekülün varlığı ve bu molekülün işlemlerini gerçekleştirmesi çok da kolay değildir. Bunun bir göstergesi, klorofil molekülünün yapısının bilinmesine ve 21. yüzyılın üstün teknolojisine rağmen, hala fotosentez sisteminin bir benzerinin yapay olarak gerçekleştirilememiş olmasıdır. Bir yaprak içinde bu molekülün harekete geçebilmesi ve görevini yerine getirebilmesi için yüzlerce enzim görev yapmaktadır.
Fotosentez sırasındaki işlemler son derece komplekstir. Klorofil, Güneş'ten gelen ışığı alarak kimyasal enerjiye çevirir. Bunun ardından, elektron transfer sistemi adı verilen bir işlem başlar. Bu işlem gerçekleşirken su molekülleri parçalanır. Suyun parçalanması sonucunda serbest kalacak olan atomlar hidrojen ve oksijendir. Serbest kalan bu atomlardan hidrojen atomu bitki içerisinde tekrar kullanılırken, oksijen atomları atmosfere bırakılır. Fotosentez işlemi yapan bitkinin yeryüzünde oksijen dengesini sağlamasının nedeni budur. Şu an soluduğumuz oksijen herhangi bir yeşil bitkinin, sahip olduğu klorofil molekülü sayesinde parçaladığı suyun oksijenidir. Eğer bu molekül veya bu molekülün hareketlenmesini sağlayan enzimler olmasaydı, şu anda varlığımızdan eser olmayacaktı.
Klorofil molekülünü ihtiva eden yapı kloroplast pigmentidir. Bu pigmentin içinde küçük ve yuvarlak yapılar bulunur. Bu yapılara grana adı verilir. Klorofil molekülleri granaların içinde bulunurlar ve fotosentez basamaklarının bazıları bu bölgede meydana gelir. Kloroplast pigmenti Güneş ışığına maruz kaldığında hareketlenmeye başlar ve yaprak hücresinin içinde sürekli olarak dolanır. Bu hareketin nedeni ise Güneş ışığından maksimum verim alabilmesidir. Kloroplast pigmentinin rengi yeşildir. Fotosentez yapabilen canlıların yeşil renge sahip olmalarının sebebi budur. Pigmentin yeşil renge sahip olmasının nedeni de hem mor hem de kızıl ışığı emebiliyor olmasıdır. Bu renkleri oluşturan dalga boyları fotosentez işlemi için önemli birer enerji kaynağıdırlar.
Bu küçücük molekülün gerçekleştirdiği işlemin çapı gerçekten de son derece büyüktür. Yapılan tahmini hesaplara göre yeryüzünde her yıl bitkiler tarafından kullanılan su miktarı 280 milyar ton, CO2 miktarı 680 milyar ton ve bu maddelere karşılık olarak atmosfere bırakılan oksijen miktarı ise 500 milyar tondur
Bir Başka Enerji Kaynağı: Karoten Molekülü
Turuncu renk, karoten molekülünün eseridir. Karoteni meydana getiren bağlar, retinal molekülünü meydana getirenler ile aynıdır. Bu bağlar, iki özellik gösterir. Birincisi; karoten ve retinal molekülleri bu bağlar nedeni ile katı ve bükülmezdir. İkinci ise; bu moleküllerin gevşekçe tutunan elektronları düşük enerjili bir ışık görseler bile hemen hareketlenmeye ve bu ışığı kendi bünyelerine almaya hazırdırlar.
Karoten çivit mavi ışığı emebilir ve bundan dolayı da turuncu gözükür. Havuca rengini veren özel molekül budur. Sütün soluk krem rengi ve tereyağın sarı rengi karoten moleküllerinin varlığından kaynaklanmaktadır. Etlerin yağları da yine hayvanların yediği karoten nedeni ile hafif sarımsı renk alır ve hidrokarbon yapısından dolayı bu karoten molekülleri yağ içerisinde erir. Alg ve yeşil bitkiler gibi fotosentetik organizmalarda karoten, klorofil ile birlikte oluşur. Karotenin rolü, klorofil tarafından emilemeyen Güneş ışınlarının bir kısmını bir dereceye kadar toplamaktır. Bir yaprakta, genellikle her üç klorofil molekülüne karşılık bir adet karoten molekülü bulunmaktadır. Yaprak ne kadar koyu yeşil olursa içinde o kadar fazla karoten konsantrasyonu bulunuyor demektir. Karotenin sarı turuncu rengi sonbahara kadar klorofil tarafından örtülü kalır. Sonbahar gelip de klorofil molekülü bozulduğunda, karoten molekülü iyice kendisini gösterir. Sonbaharda yaprakların sararmasının, bitki örtüsündeki muazzam renk değişiminin nedeni işte budur.
Renk Üreten Başka Bir Molekül: Melanin
Melanin molekülleri de, karoten moleküllerini oluşturan bağlarla bağlanmışlardır. Melanin sahip olduğu bağlar sayesinde etrafındaki bütün ışığı emebilir. Dolayısıyla melanin içeren bir obje siyah görünür. Melanin molekülleri, protein moleküllerine bağlanır ve renkleri sarıdan kahverengiye, hatta siyaha kadar değişen granüller içinde birikirler. Biriken bu granüller cildimize ve saçımıza kendine has rengini veren granüllerdir. Moleküllerin granüller içinde birikme şekline göre saçlarımız sarı veya kahverengi ya da siyah olmaktadır.
Melanin aynı zamanda bukalemunun renk değiştirme mekanizmasının da bir parçasıdır. Bu mekanizmada molekül, derinin içindeki kanallar boyunca taşınır ve alt kısımda bulunan daha parlak pigmentleri kapatmak için uğraşır. Ahtapot gibi kendisini koyulaştıran hayvanlar da aynı şekilde bu molekülden faydalanırlar. Bedenlerinde meydana gelen renk değişikliklerini, melanin granüllerinin yayılması sayesinde elde ederler. Melanin granülleri tekrar biraraya gelip toplandığında ise derinin rengi açılır.
Farklı biçimlerdeki melaninler de meyve çürüdüğü zaman oluşurlar. Oluşumlarının nedeni, meyvenin hücre duvarının zarar görmesidir. Bu zarar, fenol oksidaz adı verilen bir enzimin hücre içinde harekete geçmesine neden olur. Bu enzim; limon, kavun ve domateste bulunmaz. İşte bu nedenle bu bitkiler çürüdüklerinde kolayca kahverengileşmezler. Ancak şeftali gibi meyvelerde çürüme ile meydana gelen kahverengileşme, melanin molekülünün bir sonucudur. Melanin ayrıca çayın koyu renginden de sorumlu olan bir moleküldür.
Melanin hakkında verdiğimiz bütün bu bilgilere dayanarak onu sadece renk üretmekle sorumlu bir molekül olarak düşünmemeliyiz. Çünkü melanin sadece renk vermez, aynı zamanda ultraviyole ışınlara ve görünür ışığa karşı da bir koruma sağlar. Cildimiz dışarıdaki zararlı ve aşırı ışıklardan melanin sayesinde korunmaktadır. Eğer bu pigment olmasaydı cildimiz kolaylıkla bize ulaşabilen ultraviyole ışınlar nedeni ile kısa sürede zarar görecek, niteliğini yitirecek ve kısa sürede ölecekti. Nitekim melanin molekülünün eksikliği ile sonuçlanan bazı kalıtsal hastalıklar, örneğin albinizm; deri, saç, kirpik ve kaşların kendine has renginin kaybolmasına neden olur ve cildi söz konusu ışınlara karşı oldukça hassas bir duruma getirir. Bu hastalar melaninin özel korumasından mahrum kaldıkları için kısa sürede deri kanseri olabilmektedirler.
Bu koruma en hassas ve en değerli organlarımızdan biri olan gözde de devam eder. Göz renginizin kaynağı melanindir. Ancak melanin göze sadece renk vermekle kalmaz, koruyucu özelliği sayesinde gözün lensini ultraviyole ışınlarına karşı korur ve katarakt riskini azaltır. Normal şartlarda göz, ultraviyole ışınlardan en fazla etkilenebilecek olan organdır. Ama melaninin varlığı sayesinde böyle bir risk ile karşı karşıya kalmayız. Melanin ayrıca retinanın dokusuna uygun olmayan ve retinaya zarar verecek olan farklı renkleri de filtre ederek ekstra bir koruma sağlar. Böylece merkezi görme, hiçbir zaman dışarıdaki ışıktan etkilenmez, zarar görmez. Mavi ışığı ve göz kamaştırıcı ışıkları da azalttığından görüş kalitesini artırır. Bir yandan da mavi ışığı tamamen elemediği için renk dengesi korunmuş olur.
Alıntıdır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder