Işıl solunum (Eng: Photorespiration) mekanizması bilim insanları tarafından evrimsel bir kalıntı olarak görülür. Daha kaba bir tabirle bu mekanizma evrimsel olarak çöp mekanizmadır.
Üzerinde çalışılan bazı hipotezler bu mekanizmanın ışık kullanımı sonucu oluşan zararlı atıkları engelleyen bir mekanizma olduğunu belirtmektedir. Diğer bir hipoteze göre bu mekanizma atmosferin günümüzdekinden daha az oksijen içerdiği zamanlardan kalma bir mekanizma olduğunu belirtiyor.
Işıl solunum kavramını anlamamız için öncelikle hücresel solunum ve fotosentez kavramlarını bilmemiz gerekmektedir. Detaylı bir şekilde olmasa da hücresel solunum ve fotosentez kavramlarına değinmek gerekirse:
Hücresel Solunum ve Fotosentez
Hücresel solunum kavramı günlük hayatta kullandığımız solunum kavramından yani nefes alıp verme olayından farklıdır. Basit bir şekilde glikoz molekülünün hücrede oksijen yardımıyla yıkılması ve enerji açığa çıkması olayıdır. Hücresel solunumdaki amaç glikoz molekülünün enerjisinin kullanılmasıdır.
Glikoz dışındaki moleküller de hücresel solunum yoluyla kullanılabilir fakat Glikoliz evresi öncesinde farklı işlemler gerekmektedir. Hücresel solunumda Glikoliz evresiyle glikoz aktifleştirilir ve pirüvata dönüştürülür. Glikoliz evresi sonucu oluşan pirüvat Sitrik Asit Döngüsü’ne girer. Glikoliz evresinde hem enerji harcanır hem de enerji üretilir. Glikoliz mekanizması tüm canlılarda ortak olarak bulunur.
Fotosentez mekanizması ise kabaca hücresel solunumun zıttı olarak belirtilebilir fakat fotosentez hücresel solunumun tersidir ifadesi moleküler düzeyde bakıldığında doğru olmayacaktır (Bu ifadenin kullanım amacı yazının kolay anlaşılabilir olmasıdır!). Yani fotosentez su ve CO2 kullanarak glikoz molekülünün sentezlenmesidir. Glikozla birlikte oksijen de açığa çıkar ve bu oksijen atmosfere salınır. Atmosferdeki oksijen kaynaklarının önemli bir kısmı bu sebepten dolayı bitkilerdir.
Bitkilerin çoğunda karbonun karboksillenmesi Rubisco enzimi yardımıyla olur. Rubisco enzimi CO2 molekülünü bağlayarak CO2’yi Kelvin Döngüsü’nde ribulose bifosfat molekülüne bağlar. CO2 molekülünü bağlayarak Fotosentez yapan bitkiler C3 bitkileridir. C3 bitkilerine örnek olarak pirinç ve buğday verilebilir.
Işıl Solunum Mekanizması Nasıl Çalışır?
Işıl solunumda da fotosentezde olduğu gibi Rubisco enzimi rol alır fakat fotosentezden farklı olarak sıcak ve kuru havalarda C3 bitkileri yeterince CO2 alamadığı için karbonu karboksillemek yerine zaten karboksillenmiş olan karbonun ayrılarak atmosfere CO2 molekülü olarak salınmasına yol açar. Yani CO2 molekülüne bağlanmak yerine O2 molekülüne bağlanır ve O2 molekülünü Kelvin Döngüsü’ne sokar. Bunun sonucunda fotosentez sonucu üretilen ATP ve NADPH(elektron tutucu) moleküllerinin enerjileri boşa harcanmış olur. Enerji harcamakla kalmayan bu mekanizma, aynı zamanda fotosentezin çok önemli ürünlerinden olan glikoz üretimini de azaltır hatta sıfıra indirir. İsminin ışıl solunum olma sebebi ışık varlığında(photo) gerçekleşmesi ve atmosfere CO2(solunum, Eng: respiration) salmasından dolayıdır. Yani hem fotosentez hem de hücresel solunum ile benzer özellikler taşır. Evrimsel bir kalıntı veya çöp olan bu mekanizma bizlere moleküler düzeydeki olayların mükemmel olmadığına bir örnek olabilir.