Bilgi Bankası

Glutamin Sentetaz (GS)

Tanım ve Genel Özellikler

Glutamin Sentetaz (GS), bitkilerde amonyak (NH₄⁺) iyonunu organik forma dönüştüren en kritik azot metabolizması enzimidir.
Bu enzim, nitrat redüktaz (NR) ve nitrit redüktaz (NiR) sonrası azotun amino asitlere (özellikle glutamin ve glutamat) bağlanmasını sağlar.

Avokadoda GS aktivitesi, vejetatif gelişme, yaprak rengi, meyve kalitesi ve protein sentezi üzerinde doğrudan belirleyicidir.

Katalitik Reaksiyon

Glutamat+NH4++ATP→Glutamin+ADP+PiGlutamat + NH₄⁺ + ATP → Glutamin + ADP + Pi

Bu reaksiyonla serbest amonyak, toksik formdan glutamin gibi organik bileşiklere dönüştürülür.

Enzim Özellikleri

Özellik Açıklama
Enzim sınıfı Ligaz (EC 6.3.1.2)
Kofaktörler Mg²⁺, Mn²⁺, ATP
Optimum pH 7.5–8.5
Optimum sıcaklık 25–35 °C
Yerleşim Kloroplast (GS2), Sitozol (GS1)
Aktivasyon koşulları Işık, yüksek amonyum, fotosentez ürünleri

Avokadoda Fizyolojik Rolleri

1. Amonyak Detoksifikasyonu

  • Bitkide oluşan NH₄⁺, serbest kaldığında toksiktir.

  • GS, bu iyonu glutamat ile birleştirerek glutamin oluşturur.

  • Bu sayede hem toksisite engellenir hem de azot taşınabilir forma geçer.

2. Azot Asimilasyonu ve Protein Sentezi

  • NR ve NiR’nin oluşturduğu amonyak, GS tarafından organik azota dönüştürülür.

  • Bu azot, protein, klorofil, enzim ve nükleik asit sentezine katılır.

  • Yüksek GS aktivitesi → daha yüksek yaprak azotu, yeşil doku ve büyüme.

3. Fotosentez ve Enerji Döngüsü

  • GS, karbon–azot (C/N) dengesinin korunmasında görev alır.

  • Glutamin ve glutamat, TCA (Krebs) döngüsüne bağlı karbon iskeletleri sağlar.

  • Böylece karbon metabolizması ve enerji üretimi optimize edilir.

4. Meyve Kalitesi ve Büyüme

  • Avokadoda yüksek GS aktivitesi, meyve büyüme oranı ve yağ sentezi ile pozitif ilişkilidir.

  • Düşük aktivite → zayıf meyve gelişimi, düşük protein ve yağ oranı.

5. Stres ve Hasat Sonrası Dayanıklılık

  • Kuraklık, tuzluluk ve oksidatif stres koşullarında GS aktivitesi düşer.

  • Ancak brassinosteroidler, sitokininler ve melatonin uygulamaları, GS sentezini teşvik ederek stres toleransını artırır.

Fenolojik Dönemlere Göre GS Aktivitesi

Fenolojik Evre GS Aktivitesi Fizyolojik Etki
10–29: Sürgün ve Yaprak Gelişimi Çok yüksek Azot birikimi, klorofil sentezi
30–49: Tomurcuk Gelişimi Yüksek Protein üretimi ve enerji dengesi
50–69: Meyve Tutumu ve Gelişimi Orta Azot taşınımı, meyve büyümesi
70–89: Olgunlaşma Orta–Düşük Azotun yeniden dağılması
90–99: Hasat Sonrası Düşük Azot geri dönüşümü ve NO üretimi

GS Aktivitesini Etkileyen Faktörler
Faktör Etki
Işık Aktiviteyi artırır (kloroplast GS2 formu aktifleşir)
Amonyum (NH₄⁺) Substrat olarak doğrudan etkiler
Karbondioksit (CO₂) Fotosentez bağlantısı sayesinde dolaylı artış
Molibden (Mo) NR ile koordineli çalışarak aktiviteyi destekler
Brassinosteroid ve Sitokinin GS gen ekspresyonunu artırır
Kuraklık / Tuz Stresi Aktiviteyi düşürür

GS ve Diğer Enzimlerle Etkileşimi
Enzim Rol GS ile İlişki
Nitrat Redüktaz (NR) NO₃⁻ → NO₂⁻ GS, NR’nin son ürününü kullanır
Nitrit Redüktaz (NiR) NO₂⁻ → NH₄⁺ GS substratı sağlar
Glutamat Sentaz (GOGAT) Glutamin + 2-Oksoglutarat → 2 Glutamat GS ile birlikte GOGAT döngüsünü oluşturur
Malat Dehidrogenaz (MDH) Enerji ve karbon desteği GS’ye enerji sağlar
SOD, GR Antioksidan savunma GS’nin NO sinyaliyle bağlantılıdır

Avokadoda GS Aktivitesinin Önemi

  • Azot döngüsünün merkez enzimi olarak, hem büyüme hem kaliteyi belirler.

  • Protein, klorofil ve yağ sentezine doğrudan katkı yapar.

  • Stres koşullarında azot toksisitesini önler.

  • Nitrat Redüktaz (NR) ve Glutamat Sentaz (GOGAT) ile koordineli çalışarak azot verimliliğini maksimize eder.

İlaç Önerileri