<?php

$str = "yarın ailecek <--b-->istanbula <--k--> gideceğiz. oradan da <--b--> türkiyenin <--k--> kuzeyine <--b--> karadenize <--k--> doğru <--b--> gideceğiz." ;

$buyuk = preg_quote("<--b-->");
$kucuk = preg_quote("<--k-->");

$match = preg_replace_callback("#($buyuk(.*?)$kucuk)|$buyuk(.*?)$#", function($matches) {
    return mb_strtoupper(end($matches), "utf8");
}, $str);

var_dump($match);