Güneşten ATP'ye: Hücresel Enerjinin Yolculuğu

Enerji, basitçe bir sistemin iş yapabilme kapasitesi olarak tanımlanmaktadır. Söz konusu hücrelerimiz olduğunda yapılan iş; hücre hareketi, moleküllerin taşınması, proteinlerin sentezi, üreme ve hayatı devam ettirmek için gereken bütün süreçlerdir. Çok hücreli organizmalar için resmin bütününe bakıldığında organizma hareketi, yaşamsal süreçler ve hatta düşünceler dahi bu enerji sayesinde gerçekleşmektedir.

Hücrelerimiz, iş yapabilmek için “kimyasal bağ enerjisi” adı verilen bir enerji türünden yararlanmaktadır. Enerji vardan yok, yoktan var edilemez. Ancak çeşitli süreçlerle bir formdan başka bir forma dönüştürülebilir (örneğin kimyasal bağ enerjisinin hücre hareketine sebep olan mekanik enerjiye dönüşümü). Organizmaların bütününde (evrensel biçimde) ATP molekülü baş enerji taşıyıcı molekül olarak seçilmiş gibi gözükmektedir. ATP’nin açılımı adenozin trifosfattır. Öyleyse bir ATP molekülünün yapısında beş karbonlu riboz şekerinin birinci karbonuna bağlı bir adet adenin azotlu organik bazının bulunduğu söylenebilir (adenozin). Bununla beraber aynı ribozun beşinci karbonuna da üç adet fosfat grubu sırayla bağlanmıştır (trifosfat). Sırasıyla α,β,γ (alfa beta gama) fosfatları olarak adlandırılan bu fosfatların arasında yüksek enerjili fosfat bağları bulunmaktadır. Bu durum; elektrostatik itme, rezonans stabilizasyonu, hidratasyon ve entropi gibi etkenlere bağlıdır ve durumun geneli kuantum fiziği tarafından açıklanmaktadır. (Daha teknik ve doğru bir anlatımla ATP parçalandığında oluşan ADP ve fosfat, ATP’ye göre daha düşük enerjili ve kararlı olduğundan enerji açığa çıkmaktadır.)

Genel bir kural olarak evrendeki neredeyse tüm süreçlerin kararlı duruma geçme isteğinde bulunduğu söylenebilmektedir. Kararlı durum, enerjinin en düşük olduğu durumu temsil etmektedir. Örneğin bir top havaya kaldırıldığında E = mgh potansiyel enerji denklemindeki h, -yani yükseklik- arttığı için sistemin potansiyel enerjisi artacaktır. Dolayısıyla top bırakıldığında spontan (kendiliğinden) olarak yere düşecek ve potansiyel enerjinin en az olduğu kararlı duruma geçecektir. Sistemin başındaki toplam enerji miktarı son durumdaki enerji miktarından fazla olacaktır. Öyleyse aradaki enerji farkı sürtünmeye bağlı ısı, yere çarpmaya bağlı ses vb. çeşitli enerji formlarına dönüşerek uzaklaşacaktır. Çünkü enerjinin korunumu ilkesi enerjinin yok olmasına izin vermeyecektir.

Takdir edilmelidir ki ATP molekülündeki yüksek enerjili fosfat bağları adı üstünde yüksek enerjilidir. Evrendeki süreçler enerjinin düşük olduğu durumu tercih etme eğiliminde olduğuna göre ATP moleküllerinin spontan oluşması oldukça düşük olasılıklıdır ve beklenmemektedir. Bu durumda canlılarda evrensel olarak bol bol tüketilen ATP molekülleri nasıl oluşmaktadır? (Öyle ki sağlıklı bir insan bir günde kendi ağırlığı kadar ATP molekülü tüketmektedir).

Sürecin başlangıç aşamaları Dünyamızdan yaklaşık 150 milyon kilometre uzağa yani Güneş’in çekirdeğine kadar uzanmaktadır. Güneşimiz, orta-küçük büyüklüğe sahip sıradan bir yıldızdır ve yüksek oranda hidrojen elementinden meydana gelmektedir. Güneş’in çekirdeği yaklaşık 15 milyon santigrat derece sıcaklığa sahiptir ve inanılmaz basınçlı koşullarda tutulmaktadır. Bu koşullarda tutulan hidrojen atomları, birleşmekte ve helyum atomlarına dönüşmektedir. Tahmin edileceği gibi helyum atomunun çekirdeği hidrojen atomunun çekirdeğine göre daha kararlıdır. Yani daha düşük enerjiye sahiptir (süreç bu yüzden tıpkı yüksekten bırakılan bir topun kendiliğinden yere düşmesi gibi ilerleyebilir). İki hidrojen atomunun toplam enerjisi bir adet helyum atomunun toplam enerjisinden daha büyütür. Bu durumda hidrojenler helyuma dönüştükçe aradaki enerji farkı (enerji yok olamayacağı için) etrafa salınmak zorundadır. Bu salınma ısı ve ışık biçimindedir. Işık, foton adı verilen kuantum parçacıklardan meydana gelmektedir (kuantum ifadesi enerjinin belirli değerlerde “paketlendiğini” gösterir). Bir foton kuantumu Güneş’in çekirdeğinde oluştuktan sonra dışarıya (bu durumda uzaya) doğru yol almaktadır. Ancak Güneş’in içi çok yoğun ve kaotik olduğundan bu süreç bazen on binlerce yıl sürmektedir. Öyleyse ATP moleküllerine aktarılacak enerjinin temeli belki de on binlerce yıl önce bir yıldızın çekirdeğinde atılmıştır.

Foton kuantumu nihayet Güneş’ten kurtulduğunda evrende bilinen en yüksek hız (ve hız limiti) olan ışık hızında hareket ederek 150 milyon kilometrelik mesafeyi yalnızca 8,3 dakikada alıp Dünya’ya ulaşmaktadır. Bu aşamada fotonları bekleyen molekül klorofildir. Klorofil, fotosentez yapan canlılarda bulunan, ışık soğurma (absorpsiyon) yeteneğine sahip ve merkezinde bir adet magnezyum atomu (yüklü formda) bulunan özelleşmiş bir yapıdır. Söz konusu ökaryotik fotosentetik organizmalar (örneğin bitkiler) olduğunda klorofil molekülleri kloroplast adı verilen bir organel içerisine yerleşmiştir. Kloroplast çift zar içeren önemli bir organeldir. Dış zar ve iç zar arasında nispeten küçük bir zarlar arası boşluk yer almaktadır. İç zarın içerisinde kalan bölgeye ise stroma adı verilmektedir. Stromada üst üste bindirilmiş disk görünümünde olan tilakoid zar sistemi bulunmaktadır. Tilakoidlerin içi lümen olarak bilinmektedir. İşte klorofil molekülleri de bahsedilen bu tilakoid zara yerleşmiştir.

Klorofil moleküllerinin zarda tek başına bulunması beklenmeyen bir durumdur. Kendileri genellikle foto sistem 1 (PS1) ve foto sistem 2 (PS2) olarak adlandırılan protein komplekslerinde veya bu komplekslerle ilişkili anten komplekslerinde yer almaktadır. Fotonun ilk durağı PS2 ve buna bağlı olan anten kompleksleridir. PS2’de bulunan özelleşmiş bir çift klorofil 680 nm boyundaki ışığı en iyi soğurmaktadır. Anten kompleksi de soğurduğu çeşitli fotonların enerjisini rezonans yardımıyla 680 nm klorofillerine iletmektedir. Klorofilde normal yerlerinde bulunan elektronlar, ışığın soğrulmasıyla enerji kazanarak bir üst enerji seviyesindeki yerlerine geçmektedir (adeta “yukarı” sıçramaktadırlar). Bu bölge tahmin edileceği gibi kararsızdır. Dolayısıyla elektronlar klorofilden ayrılarak başka moleküllere hareket etmektedir. Bahsedilen moleküller PS2 tarafından uygun konumda tutulan ve elektron alabilme-aktarabilme kabiliyetine sahip özel moleküllerdir.

680 nm klorofilinden 2 adet elektron gönderilmektedir. Bu elektronlar yine PS2’nin bir alt bölmesi olan bir enzim tarafından yerine konulmaktadır. Bu enzim lümende bulunan su moleküllerini adeta parçalamaktadır. H_2 O→〖2H〗^++〖2e〗^-+1/2 O_2 Denklemiyle gösterilen işlem sayesinde hem elektronlar hem de protonlar (hidrojen atomları) sağlanmaktadır. Açığa çıkan oksijen atomları ise dışarı atılarak (moleküler formda) nefes aldığımız oksijeni meydana getirmektedir.

Klorofilden fırlatılan ve diğer moleküllere aktarılan (bu süreç nispeten kısadır) elektronlar, elektron taşıma sistemine aktarılmaktadır. Bu sistem adeta bir merdiven gibidir. Öyle ki zincirdeki her bir molekülün elektrona olan ilgisi bir öncekinden daha fazladır ve zincirde ilerlendikçe enerji azalmaktadır. Sonuç olarak yüksek enerjili elektronlar, zincirden geçerken enerjilerini yavaş yavaş kaybetmekte ve kararlı duruma spontan ilerlemektedir. Bu durum yüksekten bırakılan bir topun birden düşmek yerine bir merdivenden seke seke yere inmesiyle analogdur. Böylece enerji birden kaybedilmek yerine yavaş yavaş azaltılır ve sistemin verimliliği artar. Peki elektronlardan alınan enerji nereye gitmektedir?

Bu enerji sayesinde elektron taşıma zincirinde bulunan proteinler, lümene proton (hidrojen atomu çekirdeği) pompalamaktadır. Normal şartlar altında moleküller veya atomlar fazla bulundukları yerden az bulundukları yere doğru spontan hareket etme eğilimindedir (difüzyon). Lümende proton sayısı çok fazladır. Yine de elektron taşıma zinciri protonları (sanki fizik yasaların aykırı biçimde) buraya pompalamaktadır. Bunun sebebi elektronlardan gelen enerjinin protonları hareket ettirmek için kullanılıyor olmasıdır. Böylece normalde olmaması gereken bir süreç gerçekleşebilir. Lümeni çevreleyen tilakoid zarı protonlara geçirgen değildir (elektron taşıma sistemi proteinleri zarı baştan sona geçtiği için protonları zara temas etmeyecek şekilde aktarabilirler). Geçirgenliğin olmaması zarın bir kapasitör gibi davranmasına sebep olur. Lümende biriken protonlar lümen içini pozitif yüklü hale getirir ve lümen dışı negatif yüklenir (elektrik potansiyel enerjisi). Ayrıca lümende biriken fazla miktarda proton lümen dışına spontan difüze olmak isteyeceğinden konsantrasyona bağlı bir enerji de biriktirilir. İkisinin toplamı elektrokimyasal enerji gradiyentidir!

Açıklanan mekanizma yardımıyla Güneşten gelen fotonların enerjisini alıp yüksek enerjili olan elektronların enerjisi elektrokimyasal enerjiye dönüştürülmüş olur. Elektrokimyasal enerji sayesinde sonraları açıklanacak bir mekanizma ile ATP molekülleri üretilir. Ancak bu moleküller ilk aşamada enerji eldesi için kullanılmaz. Çünkü hala yapılacak çok fazla iş vardır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Elektron taşıma zincirini tamamlamış ve yeniden düşük enerjili olmuş elektronlar PS1’de bulunan özelleşmiş bir çift klorofile aktarılacaktır. PS1’de bulunan bu klorofiller 700 nm ışığa duyarlıdır. PS1 anten kompleksinden gelen enerjinin de yardımıyla 700 nm ışık varlığında (burada zirve değerdedir) düşük enerjili elektronlar yeniden yüksek enerjili duruma geçecektir. Bu sayede PS1’le ilişkili NADP redüktaz ismi verilen bir enzim elektronları NADP molekülüne aktaracaktır. NADP molekülü normalde +1 yüklüdür ve kendisi bir elektron-proton taşıma kamyonu olarak hayal edilebilirdir. Zira iki adet elektron NADP molekülüne aktarıldığında molekül -1 yüklü hale gelecek ve bunu nötrlemek için bir adet protona bağlanarak NADPH halini alacaktır.

Bütün bu işlemler sayesinde kloroplast ATP ve NADPH moleküllerine sahip olmuştur. Bu moleküller, işlerine stroma bölgesinde devam edecektir. Stroma bölgesinde rubisco adı verilen bir enzim karbondioksit moleküllerini yakalayıp 5 karbonlu bir şeker olan rubiloz 1,5 bifosfat molekülüne eklemektedir. Karbondioksit molekülü 1 adet karbon içerdiğinden 6 karbonlu bir şeker ara ürünü elde edilmiş olur. Ardından bu ara ürün enzimatik olarak iki parçaya ayrılır ve 3 karbonlu iki ayrı şeker halini alır. Bu 3 karbonlu şeker son hedef molekül olan gliseraldehit 3 fosfat molekülüne dönüştürülmek için çeşitli işlemlerden geçer ve bu işlemler esnasında önceleri üretilen ATP ve NADPH molekülleri kullanılır. 3 karbonlu Gliseraldehit 3 fosfat moleküllerinden bir tanesi sitoplazmaya gönderilirken bir diğeri yeniden rubiloz 1,5 bifosfat üretmek için ATP kullanılan bir reaksiyonla işleme tabii tutulur.

Sitoplazmaya gönderilen molekül ise sükroz döngüsü yardımıyla sükroz şekerine veya glukoz şekerine dönüştürülür. Sükroz 12 karbonlu bir şeker (disakkarit) iken (çay şekeri) glukoz 6 adet karbon atomuna sahiptir (sükroz da glukoz ve fruktozun birleşmesinden oluşmuştur). Bitkiler, ürettikleri glukozu (özel bir glukoz formunda) tekrardan stromaya göndererek orada nişasta adı verilen bir depo şekeri sentezlemektedir. Nişasta, yalnızca glukozdan meydana gelir ve normal şartlarda bitki kendisine ihtiyaç duyana kadar nişasta taneleri biçiminde depolanır. Böylece güneş ışığından gelen enerji, glukoz şekerine aktarılmış ve nişasta biçiminde depolanmış olur.

Bitkiler bu tarz bir reaksiyonlar dizisiyle kendi besinlerini ürettiğinden ototrof canlılar olarak adlandırılmaktadır. İnsanlar ve diğer hayvanlar ise heterotroftur. Yani besinlerini dışarıdan hazır olarak almalıdırlar. Bir insan bir bitki tükettiğinde kafasında bulunan üç çift tükürük bezinden tükürük salgılanır (sublingual bez, submandibular bez, parotis bez). Salgılanan tükürüğün içerisinde alfa amilaz adı verilen özelleşmiş bir enzim proteini nişasta depo şekerini parçalamaktadır. Ardından kısmen parçalanmış nişasta sindirim kanalında ilerleyip ince bağırsağa ulaştığında (midede nişasta sindirimi yoktur veya yok denecek kadar azdır) pankreastan ve ince bağırsaktan salgılanan enzimlerle daha da parçalanacak ve glukozlarına ayrılacaktır. Ardından bu glukozlar özel bir taşıyıcı protein sayesinde ince bağırsaktan emilecek ve kana karışacaktır.

Glukozun sonraki akıbeti hedef hücresine kandan geçiştir. Yemek sonrası salgılanan insülin hormonu sayesinde hücrelerin glukozu içeri alması kolaylaşmaktadır (özellikle Glut-4 taşıyan yağ ve kas dokuda). Örneğin kırmızı kan hücreleri Glut-1, karaciğer hücreleri Glut-2, beyin hücreleri Glut-3 ve kas hücreleri Glut-4 taşıma proteinlerini kullanarak glukozu hücre içerisine alacaktır. Glukoz hücre içerisine girdiğinde heksokinaz adı verilen bir enzim tarafından kendisine bir adet fosfat grubu 6. Karbonu üzerinden takılarak glukoz-6 fosfata dönüştürülecektir. Bu sayede şeker kana geri karışmayacak ve sonraki adımlar için “aktifleşmiş” olacaktır.

Sonrasında glukoz-6 fosfat, fosfoglukoizomeraz adı verilen bir enzimle fruktoz-6 fosfata dönüştürülecektir. Yeni oluşan fruktoz-6 fosfat molekülü fosfofruktokinaz (PFK-1) enzimi ile fruktoz 1,6 bifosfat molekülüne evrilecektir. Daha sonra aldodaz enzimi bu molekülü DHAP ve gliseraldehit 3 fosfat (G3P) moleküllerine parçalayacak ve izomeraz enzimi de DHAP’yi G3P’ye dönüştürecektir. Bu sayede 2 adet G3P elde edilmiş olur.

G3P, trioz fosfat dehidrogenaz enzimi sayesinde 1,3 bifosfogliserat oluşturacaktır (bu aşamada tüm molekül sayıları 2 ile çarpılmalıdır çünkü 2 adet G3P vardır). Ayrıca elektron taşıma görevinde olan NADH molekülü de üretilecektir. Sonraki adımlarda 1,3 bifosfogliserat fosfogliserokinaz enzimi yardımıyla 3 fosfogliserata (ATP üretilir) o da fosfogliseromutaz enzimiyle 2 fosfogliserata dönüşecektir. 2 fosfogliserat, enolaz yardımıyla fosfoenol pirüvata o da pirüvat kinaz yardımıyla 3 karbonlu pirüvata dönüşecektir (ATP üretilir). Glikoliz olarak bilinen bu süreç sayesinde glikoz şekeri iki molekül pirüvata parçalanmış olacak, NADH ve ATP de az miktarlarda üretilecektir.

Üretilen pirüvat molekülleri ökaryotik canlılarda mitokondri olarak adlandırılan enerji üretim fabrikasına nihayet geçiş yapacak durumdadır. Mitokondri de tıpkı kloroplast gibi çift zarlı bir organeldir. Dış zar ve iç zar arasında zarlar arası boşluk bulunur. İç zarın çevrelediği bölge ise matriks olarak adlandırılır. Pirüvat mitokondriye girdikten sonra özel bir enzim sayesinde 2 karbonlu asetil CoA molekülüne dönüştürülmektedir. Aradaki karbon ise karbondioksit olarak hücreden dışarı atılmaktadır. (NADH üretilir)

Asetil CoA molekülü, mitokondri matriksinde bulunan oksaloasetat (4 karbonlu) ile birleşerek 6 karbonlu sitratı oluşturacaktır. Sonrasında sitrat, çeşitli işlemlerde yeniden oksaloasetata dönüştürülecek ve aradaki iki karbon karbondioksit olarak dışarı atılacaktır. Bu aşamada daha da fazla NADH, ATP ve FADH_2 adı verilen bir elektron taşıyıcı üretilecektir. En nihayetinde glikoliz ve sitrat döngüsü dahil toplam 6 adet karbondioksit, 10 adet NADH, 2 adet FADH_2 ve 4 adet ATP üretilmiş olacaktır.

Sistemin son adımı elektron taşıyıcılara yüklü elektronları kullanarak fazla miktarda ATP sentezi yapmaktır. Bunun için mitokondri iç zarında bulunan elektron taşıma sistemi (ETS) (bitkilerdekine analog) kullanılır. Mitokondrideki ETS’de 4 adet elektron taşıma kompleksi bulunmaktadır. Kompleks-1, NADH üzerinden gelen elektronları almakta ve koenzim q (CoQ) molekülüne aktarmaktadır. Bu esnada matriksten 4 adet proton zarlar arası boşluğa atılmaktadır. Kompleks-2, FADH_2 üzerinden gelen elektronları alıp CoQ’ya aktarmakla görevlidir. Ancak bu esnada proton salınımı olmamaktadır. Elektronla yüklü CoQ bunları kompleks-3’e aktarmakla görevlidir. Kompleks-3 ise elektronları sitokrom-c molekülüne aktarmalıdır (bu esnada da protonlar zar boşluğuna pompalanır). Sitokrom-c elektronları son durak olan kompleks-4’e aktarır. Kompleks-4’ün son bölümünde oksijen elektronları beklemektedir. Oksijenle elektronlar birleşince su molekülleri oluşmaktadır.

Burada ilginç olan nokta vücut sıcaklığındaki elektronların bir molekülden diğerine geçecek kadar kinetik enerjiye sahip olmamasıdır. Yani klasik fizik yasalarına göre elektronların ETS boyunca akması oldukça zordur (sadece klasik fizikle açıklanamamaktadır)! Çünkü elektronlar bir molekülden diğerine sıçrayacak kadar kinetik enerji barındırmazlar. Sorunun çözümü kuantum tünelleme fenomeninde yatmaktadır. Elektronlar, (diğer tüm parçacıklar gibi) hem parçacık hem de dalga özelliği göstermektedir. Bir parçacığın konumu belirliyken bir dalganın tam konumu belirsiz ve olasılıksaldır. Öyleyse klasik fiziğe göre sadece parçacık olan elektronlar moleküldeki enerji bariyerine takılmaktadır (tıpkı duvarı aşamayan bir top gibi). Ancak kuantum fiziğinde elektronların duvarın arkasında da bulunma olasılığı vardır! Ve elektronlar bir molekülden “kaybolup” klasik fiziğe göre olmaması gereken bir süreçle diğer molekülde “belirir” (ışınlanma gibi). Bu fenomenin adı kuantum tünelleme etkisidir ve kanıtlanmıştır. Ayrıca ETS proteinlerinin aracı molekülleri uygun konumda tuttuğu da deneysel olarak gösterilmiştir. Kuantum tünellemenin gücü mesafeyle üstel olarak azaldığından moleküller yaklaşık yalnızca 1.4 nm mesafeyle ayrılmışken etki sorunsuzdur. Nitekim deneysel olarak modifiye edilmiş ve aradaki mesafeleri 1.7 nm’ye kadar çıkarılmış moleküllerde kuantum tünelleme etkisi bariz düşer ve elektronlar taşınamaz. Bu, bizlerin inanılmaz ölçüde karmaşık kuantum devreleri gibi davrandığımızı gösteren büyüleyici bir gerçektir!

Elektronlar sayesinde matriksten zarlar arası boşluğa pompalanmış protonlar elektrokimyasal gradiyent enerjisi depolanmış durumdadır. Yani hem elektriksel hem de kimyasal olarak matrikse geçmek istemekte ancak geçirimsiz zar yüzünden bunu yapamamaktadırlar. Yani zar kapasitöre benzer çalışıyormuş gibi gözükmektedir.. Zardan geçişin tek yolu F₁F₀ ATP sentaz dır. Protonlar ATP sentaz aracılığıyla matrikse geçerken elektrokimyasal gradiyent enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür ve ATP sentaz alt birimlerinden bir tanesi uzun ekseni etrafında dönmeye başlar! Bu dönüş, sabit ATP sentaz alt birimlerinde bir konformasyonel değişikliği tetikler ve böylece ADP (adenozin di fosfat) ve fosfat molekülleri birleştirilerek ATP elde edilir. Böylece mekanik enerji kimyasal enerjiye çevrilmiş olur. Sistem oldukça verimlidir ve bir glukoz molekülü başına yaklaşık (genel toplam) 30 ila 32 ATP molekülü üretilmektedir.

Özetle insanlar (ve fotosenteze bağlı tüm canlılar) yeryüzünden 150 milyon kilometre uzakta bulunan bir kaynaktan gelen enerjiyi çok aşamalı kimyasal tepkimeler ve klasik-kuantum fiziği yasalarını kullanarak tarafımızdan işlevsel olarak kullanılabilen bir kimyasal enerji formu olan ATP molekülü sentezlemektedir. Bu yazı bu moleküller sayesinde düşünüldü, yazıldı ve sizin tarafınızdan okunuyor. Bütün bu işlemlerin gerektirdiği enerji Güneş’ten sağlanıyor.

Ayrıca iki sistemin bağlantılı oluşu da oldukça büyüleyici bir örnek teşkil ediyor. Zira fotosentezde atık ürün olarak üretilen oksijen, mitokondride son elektron alıcısı olarak kullanılırken mitokondride atık ürün olarak üretilen karbondioksit fotosentezde ana substratlardan biri olarak iş görüyor. Sistemin bütününe nükleer tepkimelere bağlı enerji Güneşimizden sağlandığı için ekosistem çökmüyor (enerji şimdilik tükenmiyor).