Deniz’in iddiası doğrudur. Çünkü:
Fotosentez, bitkilerin ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürdüğü bir süreçtir. Fotosentez iki aşamadan oluşur: ışığa bağımlı reaksiyonlar ve ışığa bağımsız reaksiyonlar (veya Calvin döngüsü). Işığa bağımlı reaksiyonlarda, ışık enerjisi kullanılarak ATP ve NADPH üretilir. Işığa bağımsız reaksiyonlarda ise, karbondioksit ve su, ATP ve NADPH’nin yardımıyla organik moleküllere (örneğin glikoz) dönüştürülür.
Işığa bağımlı reaksiyonlar ile Calvin döngüsü birbirine bağlıdır ve peş peşe gerçekleşmesi gerekir. Çünkü Calvin döngüsü, ışığa bağımlı reaksiyonlardan gelen ATP ve NADPH’ye ihtiyaç duyar. ATP, Calvin döngüsünde enerji sağlayan molekül, NADPH ise karbondioksiti indirgeyerek organik molekül yapımına katılan moleküldür. Eğer ışığa bağımlı reaksiyonlar durursa, ATP ve NADPH üretimi de durur. Bu da Calvin döngüsünün devam edememesine neden olur.
Işığa bağımlı reaksiyonların Calvin döngüsünden bağımsız olarak sürekli ışık altında ATP ve NADPH üretmesi mümkün değildir. Çünkü ATP ve NADPH’nin üretimi için elektron taşıma zinciri adı verilen bir sistem gereklidir. Elektron taşıma zinciri, kloroplastın tilakoid zarında bulunan bir dizi protein kompleksidir. Bu sistemde, elektronlar su molekülünden alınarak fotosistem I ve II adı verilen iki protein kompleksine taşınır. Fotosistemler, ışık enerjisiyle elektronları yüksek enerjili hale getirir ve sonunda NADP+ molekülünü indirgeyerek NADPH yapar. Aynı zamanda, elektronların hareketi proton pompalamasına neden olur. Proton pompalaması, tilakoid zarının içinde yüksek proton konsantrasyonu oluşturur. Bu proton konsantrasyonu farkı, ATP sentaz adı verilen bir enzimi çalıştırır. ATP sentaz, protonların tilakoid zarından geçişini sağlayarak ADP’yi fosforillayarak ATP yapar.
Elektron taşıma zinciri için su molekülünden elektron almak gerekir. Su molekülünden elektron alınması oksijen gazının açığa çıkmasına neden olur. Oksijen gazı ise Calvin döngüsünde bir sorun yaratır. Çünkü Calvin döngüsünün ilk adımında karbondioksiti organik moleküle bağlayan enzim olan rubisko, oksijeni de karbondioksitten daha fazla bağlama eğilimindedir. Rubisko oksijeni bağladığında fotorespirasyon adı verilen bir yan reaksiyon oluşur. Fotorespirasyon, Calvin döngüsünün verimini düşürür ve bitkiye enerji kaybına neden olur.
Bu nedenle, bitkiler ışığa bağımlı reaksiyonların hızını Calvin döngüsünün hızına göre ayarlamak zorundadır. Bunu yapmak için de çeşitli mekanizmalar geliştirmişlerdir. Örneğin, C4 bitkileri, karbondioksiti önce dört karbonlu bir moleküle bağlayarak rubiskonun oksijenle rekabet etmesini önler. CAM bitkileri ise, karbondioksiti gece alıp gündüz kullanarak su kaybını ve fotorespirasyonu azaltır.
Özetle, Deniz’in iddiası doğrudur. Çünkü ışığa bağımlı reaksiyonlar ile Calvin döngüsü birbirine bağlıdır ve peş peşe gerçekleşmesi gerekir. Umut’un iddiası yanlıştır. Çünkü ışığa bağımlı reaksiyonların Calvin döngüsünden bağımsız olarak sürekli ışık altında ATP ve NADPH üretmesi mümkün değildir.
