Bitkilerin Enerji Santralı: Rubisco Enzimi

Allah'ın dilemesiyle genlerin kontrolünde oluşan ve yine onların kontrolünde hareket eden proteinlerden biri de rubisco isimli enzimdir. Bitki hücrelerinde bulunan bir enzim olan rubisconun görevi, havadaki karbondioksit molekülünü yakalamaktır. Yapısı hem oksijeni (oksijenaz) hem de karbondioksiti yakalamaya uygun olan bu enzimin oksijeni değil de karbondioksidi yakalaması hayati önem taşır. Çünkü bitkilerin fotosentezi ve atmosferdeki karbondioksit dengesi, bu sayede gerçekleşir. Oksijen moleküllerinin de rahatlıkla tutunabileceği bir yapısı olmasına rağmen, rubisco sadece karbondioksit molekülünü tutarak, bir dizi kimyasal işlem sonucunda besin elde edilmesinde rol oynar. Rubisco Enzimi Neden Karbondioksit Molekülünü Yakalıyor? Karbon, canlılar için en hayati elementtir. Çünkü bütün canlı maddeler organik karbon bileşiklerinden oluşmuşlardır. Fakat atmosferdeki ve yeryüzündeki karbon, karbonat mineralleri ve karbondioksit gazı gibi yüksek derecede oksitlenmiş haldedir. Bu nedenle karbonun faydalı ve kullanılabilir olması için organik bileşikler haline dönüştürülmesi gerekir. Bu önemli karbon bağlama görevini güneş enerjisi ile çalışan bitkiler gerçekleştirirler. İşte bitki hücrelerinde bulunan rubisco adlı enzim, havadaki karbondioksitten şeker meydana getirerek canlılığın devamı için önemli bir görev üstlenir. Yakalanan Karbondioksit Molekülü Nasıl Kullanılıyor? • Rubisco havadaki karbondioksiti alır, onu beş karbon atomlu bir şekere ekleyerek bitki hücresinin kendi ihtiyacı olan altı karbonlu yeni bir şeker molekülü oluşturmasına yardımcı olur. • Oluşan yeni şeker molekülünü, üçer karbon atomu içeren iki eş moleküle böler. Bu moleküllere “fosfogliserat”, bu işleme ise “karbon bağlama döngüsü” denir. • Hücrede fosfogliseratları kullanmak için pek çok yol vardır. Her altı fosfogliserit molekülünden beşi tekrar karbon bağlama döngüsünde kullanılırken, biri sakkaroz (sofra şekeri) yapmak için kullanılır veya daha sonra kullanılmak üzere nişasta olarak depolanır. (Rubisco “Highly Tuned” for Fixing Atmospheric Carbon)

Rubisco’nun Seçici Özelliği Rubisco enziminin fotosentez işlemini yapabilmek için havadaki karbondioksidi yakalaması gerekir. Fakat havada oksijen miktarı karbondioksitten çok daha fazladır. Gaz halindeyken oksijenin karbondioksitten 500 kat daha fazla olduğu, 250C’de ise 25 kat daha çok oksijen bulunduğu bilinmektedir. Bu durumda rubisconun, ortamda karbondioksitten daha bol ve aktif durumda olan oksijeni seçmesi beklenir. Fakat rubisco zor olanı seçer. Adeta hayat kurtarıcı rolünü bilen bir “şuurla” ortamda daha az bulunmasına rağmen karbondioksiti bağlar. Peki aklı ve şuuru olmayan bir enzim niçin daha zor olan bir işlemi yapmayı seçmektedir? Enzimin, dünyadaki oksijen-karbon dengesini sağlamadaki görevini bilir gibi hareketler sergilemesi, hassas hesabı, kendisi için gerekli olan molekülü tanıması, bir dizi işlemi gerçekleştirmek için bir seçim yapması, ancak Yüce Allah'ın emriyle gerçekleşir. Rubisco bir enzimdir yani cansız moleküllerden oluşmuştur. Cansız moleküllerin adeta şuur sergilemeleri, yeryüzünün tek hakiminin, üstün ve güçlü olan tek Yaratıcı'nın Allah olduğunun açık delillerinden yalnızca biridir. Rabbimiz, yoktan yaratan ve dilediği varlıkta Kendi sonsuz aklını tecelli ettirendir.

"Haberiniz olsun; şüphesiz göklerde kim var, yerde kim var tümü Allah'ındır. Allah'tan başkasına tapanlar bile, şirk koştukları varlıklara ve güçlere (gerçekte) uymazlar. Onlar yalnızca bir zanna uyarlar ve onlar ancak 'zan ve tahminde bulunarak yalan söylemektedirler.'" (Yunus Suresi, 66)

Rubisco Diğer Enzimlerin Aksine, Neden Oldukça Yavaş Çalışır? Benzer enzimler saniyede binlerce molekülü işleyebilirken rubisco saniyede sadece üç karbondioksit molekülünü bağlar. Rubisconun bu özelliği bilim adamlarının yıllardır merakını uyandırmıştır. Bilim adamları rubisconun bu denli yavaş çalışmasının dünyadaki besin zincirine çok daha fazla verimlilik getirdiğini, rubisconun bir amaç doğrultusunda yavaş çalıştığını keşfetmişlerdir. Çünkü bitki hücreleri rubisconun bu özelliğinden dolayı çok daha fazla rubisco enzimi üretirler. Nitekim bitkilerin bazen toplam protein hacimlerinin %50’si gibi oldukça fazla miktarlarda rubisco sentezledikleri saptanmıştır. Bu, yeşil bitkilerde fotosentez işleminin gerçekleştiği organeller olan kloroplastlardaki proteinin yarısını rubisconun oluşturması yani bitkideki protein miktarının artması anlamına gelir. Açıktır ki rubisco enzimi daha fazla besin sağlamak için diğer enzim türlerinin aksine oldukça yavaş çalışmaktadır. Eğer rubisco Yüce Allah’ın belirlediği hızdan daha süratli çalışsaydı, hiç protein üretilmeyecek veya az miktarda protein üretilecek belki de besin maddesi oluşmayacaktı. Bu ise yaşamak için besin kaynağı bulamamamız anlamına gelecekti. Kuşkusuz tüm canlıları rızıklandıran ve herşeyi kusursuz bir denge ile yaratan Yüce Allah, rubisco enzimini de canlıların yaşamını devam ettirmesi için en uygun ölçüde yaratmıştır.

Fotosentez ve Atmosferdeki Karbon Döngüsü Atmosferdeki karbondioksit kara bitkileri tarafından, suda çözülmüş bulunan karbondioksit de sudaki bitkiler tarafından alınır ve fotosentez işleminde kullanılır. Ölen bitkilerin bozucu bir özelliği vardır; atmosfere karbondioksit verirler. Hayvanlar, bu bitkilerden açığa çıkan karbonu alır ve kullanırlar. Denizlerdeki organizmalarsa öldüklerinde karbon bakımından zengin bitkiler oluştururlar. Foto sentetik bakteriler ve bitkilerin kullanımı için atmosferdeki karbonu bağlayan dünyadaki en önemli ve yaygın enzimlerden biri olan rubisco, yaptığı bu işlem sayesinde yaşadığımız gezegeni fazla ya da artık karbondioksitten temizler. Söz konusu enzim sayesinde her insan 6-12 kg ağırlığı için atmosferdeki karbonun yılda %15’ini işleyen bu moleküler makinelerden yararlanır.

"Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir. O'na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. " (Furkan Suresi,2)