Fotosentez Nedir,Fotosentez Nasıl Gerçekleşir?

Fotosentez Nedir,Fotosentez Nasıl Gerçekleşir,Klorofilin Yapısı ve Biyosentezi,Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler

FOTOSENTEZ NEDİR? NASIL GERÇEKLEŞİR?
Mitokondri ve kloroplast enerji dönüşüm olaylarını düzenler.Yeryüzünde, hemen hemen bütün canlılarda, hücre ve vücut aktiviteleri için gerekli olan enerji, fotosentez yoluyla doğrudan veya dolaylı olarak güneş ışığından sağlanır. Fotosentez olayı; yeşil bitkilerin veya klorofil taşıyan bir hücrelilerin, havadaki karbondioksiti kendi bünyesindeki çeşitli organik be­sinlerin yapısına aktarmaları işlemidir.
Klorofilli canlılar, fotosentez yapabilmek için gerekli olan enerjiyi, güneşten ya da herhangi bir ışık kaynağından çıkan ışığı kullanmak suretiyle temin edebilirler. Fotosentez yoluyla, ışık enerjisi kimyasal bağ enerjisine dönüş­türüldüğü gibi, aynı zamanda atmosferdeki oksijen ve karbondioksit den­gesi de korunur. Hayvanlar ve insanlar havaya en çok C02 veren canlılar­dır. Buna göre, bitkilerle hayvanlar arasında karşılıklı bir alış-veriş vardır. Birbirlerine muhtaçtırlar. Birinin oluşturduğu ürünü diğeri kullanmaktadır.

mitokondri-nedir-gorevi
A. KLOROFİLİN YAPISI ve BİYOSENTEZİ
Fotosentez ile organik besin sentezinin yapılabilmesi için, bir miktar ışık enerjisinin emilmesi gerekir. Bu emilme (absorbe etme) işlemi özel pig­mentlerle gerçekleşir. Fotosentezde en çok kullanılan pigment, bitkilere ye­şil rengi veren klorofildir. Klorofil sadece ışığı absorbe etmekte kalmaz, el­de edilen enerjiyi bir molekülden diğerine transfer eder ve bazı fotosentetik reaksiyonlarda katalizör rolü oynar.
Bitki hücrelerinde bulunan klorofil, kloroplastların içinde, mavi – yeşil algler­de ve fotosentez yapan bakterilerde sitoplazmada bulunur.
Klorofil molekülünün yapısı hemoglobine benzer. Dört pirol halkası Mg ato­munun etrafında dizilmiştir. Buna ilave olarak pirol halkalarından birine fitol zinciri bağlanmıştır. Klorofil a ve Klorofil b olmak üzere iki çeşit klorofil var­dır. Yapılarında C, H, O, N ve Mg bulunmaktadır. Kl.a yüksek spektrumlu ışıkta, Kl.b ise düşük spektrumlu ışıkta daha iyi aktivite gösterir. Klorofilin sentezi için Mg ve N gereklidir. Ayrıca yapısında yer almadığı halde ara ürünlerde Fe kullanılır.
Bitkilerin klorofil sentezleyebilmesinde; hem iç, hem de dış faktörler etkili olmaktadır. İç faktörlerin hepsi kalıtsal faktörlerdir. Dış faktörler ise; ışık, sı­caklık ve minerallerdir. Bazı bitkiler, diğer bütün faktörler olumlu olduğu hal­de, klorofil sentezlemezler. Çünkü, klorofil genleri yoktur. Bu bitkilere albi­no denir. Birçok bitki ise, klorofil geni taşıdığı halde, karanlık ortamda çimle­nirse klorofil oluşturamaz.
Çünkü, klorofilin biyosentezi için ışık gereklidir. Kloroplast, hücrenin özerk organelidir. Kendi DNA’sı, ribozomu ve ETS si olduğundan; ortamda gerek­li maddeler bulunduğunda hücre dışında da fotosentezi gerçekleştirebilir.
Klorofil molekülü ışığı tutma (soğurma), yansıtma ve geçirme özelliklerine sahiptir. Fotosentez için önemli olan ışığı soğurabilmesidir. Klorofilin soğurabildiği ışık, gözle görülebilen ışıktır. Görünmeyen mor ve kızıl ötesi (ultra-viole) ışınlar klorofil tarafından tutulamaz ve fotosentezde de kullanılmaz. Klorofilden başka diğer kromoplastlar da ışığı belli oranlarda soğurabilir ve bunu kloroplasta aktarırlar.
Bütün fotosentez çeşitlerinde ortak olan olay, C02 nin H2 ile indirgenerek organik maddeye dönüşümüdür.
Bitkiler bu hidrojeni H20 dan temin ederken, bazı bakteriler elektron (H2) kaynağı olarak H2S, ya da sadece H2 kullanırlar. Sonuç olarak da 02 oluş­turmazlar.
Bitkiler, kioroplastlı protistler ve mavi – yeşil alglerde;
C02 + H20 -> C6H1206 + 02

Klorofilli bakteri türlerinde;
C02 + H2S -> C6H1206 + S + H20 C02 + H2 -> C6H1206 + H20
Bu şekilde, farklı hidrojen kaynaklarının olması, fotosentez reaksiyonlarının anlaşılmasını kolaylaştırmıştır. Önceleri 02’nin C02’in parçalanmasından oluştuğu zannedilirken, bakterilerdeki bu farklı fotosentez olayları 02 nin kaynağının H20 olduğunu göstermiştir. İzotop su (H20*) molekülleri kulla­nılarak bu reaksiyonlar tekrar tekrar incelenmiştir.

B. FOTOSENTEZ HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Fotosentezde etkili olan her faktör, fotosentezin hızını az ya da çok etkile­mektedir. Her faktör fotosentezde sınırlayıcı olabilir. Bu sınırlayıcılık en az olan faktöre göre belirlenir.
Örneğin; ortamda az miktarda C02 varsa, diğer faktörler ne kadar fazla olursa olsun, fotosentez hızı C02 ye göre belirlenir. Fotosentezde etkili olan faktörler, çevresel ve bitkisel faktörler olmak üzere iki grupta incelenebilir.

1. Çevresel Faktörler
Fotosenteze etki eden her çevre faktörü minimum, optimum ve maksimum seviyelerde etkisini ayrı ayrı gösterir.
Örneğin, herhangi bir bitki türü için fotosentezi etkileyen minimum bir sı­caklık derecesi vardır ki, bundan daha aşağı sıcaklık derecelerinde fotosen­tez yapılamaz. Optimum sıcaklık derecesinde ise fotosentez hızı en yüksek düzeye ulaşır. Bir de fotosentezi etkileyen maksimum sıcaklık derecesi var­dır ki, bundan daha yüksek sıcaklıkta da fotosentez gerçekleşmez.

fotosentez-reaksiyonu
Bu açıklamalardan sonra çeşitli çevresel faktörlerin fotosentez üzerine olan etkilerini inceleyelim:

a. Işık faktörü: Işık olmadan fotosentez yapılamaz. Bu yüzden en çok fo­tosentez gündüz yapılır. Güneş ışığı ve gözle görülen diğer ışınlar farklı oranlarda fotosentez yaptırır. Işık fotosentez hızına iki şekilde etki eder.
Işık şiddeti: Işık kaynağının gücüne, kaynağın uzaklığına ve çeşitli en­gellerle ışığın kırılmasına göre, bitkiye gelen ışık şiddetleri farklı olabil­mektedir. Genelde ışık şiddeti arttıkça (bitkiye birim zamanda daha çok ışık geleceğinden) fotosentez hızı artar. Ancak her bitki türü ışığı ve ısı­yı aynı oranda sevmez ve kullanmaz. Bazı bitkiler zayıf ışıktan, bazıları kuvvetli ışıktan hoşlanır.

isigin-fotosenteze-etkisi

engelman-deneyleri

Işık çeşidi (Dalga boyu): Beyaz ışık spektrumdan geçirilecek olursa çeşitli dalga boylarına ayrılır ve farklı renklerde ışıklar meydana gelir. Bu renklerin her birisinin fotosentezde kullanılma oranı farklıdır. Yeşil ışık yansıtıldığı için, fotosentezde en az kullanılan ışıktır. En hızlı fotosentez ise mor ve kırmızı ışıkta olmaktadır. Bu olayı ENGELMAN yaptığ deneyle göstermiştir.
Bir yeşil ipliksi alg üzerine, ışık spektrumu düşürmüş ve su yosunun bu­lunduğu ortama aerob (02 seven) bakteriler koymuştur. Birkaç saat sonra en çok bakterinin, mor ve kırmızı ışık düşen bölgelerde toplandı­ğını görmüştür. Çünkü bu bölgelerde daha çok fotosentez yapılmakta ve daha çok 02 üretilmektedir. 02 ihtiyacı olan bakteriler de, bu bölge­lerde daha hızlı çoğalmaktadır.

b.CO2 konsantrasyonu: C02 fotosentezde kullanılan esas hammadde olduğundan ortamdaki miktarının artması fotosentez hızını da artırır. Bu ar­tış ışık şiddetiyle orantılı olursa fotosentezdeki artış hızı daha da fazla olur.
Havanın C02 konsantrasyonu normal olarak 0,003 (binde üç) tür. Bu ora­nın, kuvvetli ışıklı ortamda % 1 e kadar artışı fotosentezi hızlandırır. Bu de­ğerden sonra C02 artsa da fotosentez hızlanmaz. Gazozlar ve insanın dı­şarı verdiği nefeste, havadakinden daha fazla oranda C02 bulunduğundan deneylerde bunlar kullanılmaktadır.

karbondioksidin-fotosenteze-etkisi
c. Sıcaklık: Fotosentezin karanlık devre reaksiyonları, enzimlerle kataliz­lendiğinden dolayı fotosentez hızı sıcaklıkla değişir. Bu değişim enzimlerin çalışmasının sıcaklıkla değişimi gibidir. Hücredeki fermantasyon, solunum, sindirim, protein sentezi gibi bütün enzimatik olaylar sıcaklıktan aynı şekil­de etkilenir.

sicakligin-fotosenteze-etkisi
d. Su ve minerallerin miktarı: Fotosentezde kullanıldıkları için fotosen­tez hızında küçük değişmelere sebep olurlar. Mineraller; amino asitler, or­ganik bazlar, bazı vitaminler, diğer bazı organik monomerlerin ve yeni klo­rofillerin sentezinde hammadde olarak kullanılır. Su miktarı en çok terlemeye etki eder.
Ortam sıcaklığı ve topraktaki su miktarı fazla ise terleme (transpirasyon) de hızlıdır. Yeni su verilmiş bir bitkinin 3 günlük terleme hızı ölçülmüş ve yan­daki grafik elde edilmiştir.

2. Genetik Faktörler
Fotosentez yapan bitki organlarının yapısal özelliği fotosentezin hızını ve sürekliliğini yakından ilgilendirir. Daha çok bitkinin kalıtsal yapısından kay­naklanan kloroplast sayısı, klorofil miktarı, stoma sayısı ve yeri, kütikula ta­bakasının kalınlığı, yaprak yüzeyinin genişliği gibi faktörler de fotosentez hı­zını etkiler. Bunlar olumlu olursa fotosentez daha hızlıdır.

terleme-hizi

3. Minimum Kuralı
Canlı ve sağlıklı bir bitkinin çeşitli düzeylerdeki C02 oranı, ışık şiddeti ve sı­caklıkta fotosentez hızlarını ölçerek bu faktörlerin fotosentez hızını nasıl et­kilediği araştırılabilir. Bu tip araştırmalarda, birden fazla faktör olayı etkiliyor­sa, o zaman olayın hızı tamamen sınırlayıcı faktöre bağlı olarak değişim gösterir. Bu prensibe göre, fotosentez hızı bir faktör tarafından sınırlandırılı-yorsa, sadece bu faktördeki artış fotosentez hızının artmasını sağlar. Bu du­rumu daha değişik bir şekilde ifade etmek gerekirse, “Bir olayı değişik bir çok faktör etkiliyorsa, olayın hızı, en az derecede (minimum) etkili olan fak­törle sınırlandırılır” denebilir.
Yandaki grafikte görüldüğü gibi, diğer koşullar sabit tutularak C02 yoğun­luğu artırılırsa, düşük ışık şiddetinde fotosentez hızı A eğrisinde görüldüğü gibi maksimuma ulaşacaktır. Fakat daha sonra C02 miktarı artsa da foto­sentez hızı değişmeyecektir. Çünkü burada ışık şiddeti sınırlayıcı bir faktördür.
Eğer ışık şiddeti biraz arttırılırsa, B eğrisi ve daha çok artırılırsa da, C eğrisi elde edilecektir. Düşük C02 konsantrasyonunda fotosentez hızı sadece C02 miktarına bağlıdır. C02 bol olduğu zaman fotosentezin hızı ışığın şid­detine göre değişir. Buna göre, iki faktörden hangisinin miktarı daha düşük­se, minimum yasası gereğince fotosentezin hızını o faktör tayin eder.

fotosentez-minumum-kurali

C. FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI
Işık enerjisinin soğurulmasıyla başlayan fotosentez reaksiyonları, iki aşa­mada gerçekleşmekte olup, aşağıdaki gibi özetlenebilir.

fotosentez-reaksiyonlari

1. Işıklı Devre Reaksiyonları
Bu devrede enzimler katalizör olarak görev almaz. Sadece elektronların ak­tarılmasında bazı koenzimler görev alır. Işık enerjisinin katalizörlüğünde gerçekleşen bu reaksiyonlar için, ışık mutlaka gereklidir. Kloroplastın gre­nalarında gerçekleşir. Klorofil ışığı soğurarak enerjili hale geçer.

Klorofil, yapısındaki elektronlardan vererek yükseltgenir. Bu elektronlar ETS elemanları tarafından tutularak birbirlerine aktarılır. Bu aktarmalar sırasında açığa çıkan enerjiyle ATP sentezi yapılır.
Bu reaksiyonlar fotokimyasal olup, ATP sentezlemek için yapılır. Bundan dolayı bu olaylara fotofosforilasyon (Işık etkisiyle ATP sentezi) denir. Kloro­fili terk eden elektron başlıca iki yol izler.

a. Devirli fotofosforilasyon: Işığın klorofil molekülü tarafından emilme-siyle açığa çıkan elektron, ilk elektron tutucu molekül olan ferrodoksin tara­fından tutulur. Bu elektronlar, ETS elemanları olan ferrodoksin, plastokinon ve sitokromlardan geçtikten sonra tekrar klorofile aktarılır. Bu taşınma sıra­sında elektronlardaki enerji serbest kalır ve 1 ATP sentezlenir. Dışarıdan herhangi bir molekül alınıp, parçalanmaz.

atp-sentezi
b. Devirsiz fotofosforilasyon: Bu reaksiyonlarda klorofil a (R S. I) ve klorofil b (R S. II) olmak üzere iki çeşit klorofil görev yapar. Klorofil a’nın kaybettiği elektron ferrodoksin tarafından tutulur.

indirgenen ferrodoksin elektronu NADP (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) ye vererek yükseltgenir. Bu şekilde elektronları tutan NADP, suyun fotolizle parçalanmasından açığa çıkan protonları da yakalayarak, NADPH2 molekülünü oluşturur.
Klorofil b nin ışığı emmesiyle kopan elektron önce plastokinona oradanda sitokromlara geçer ve klorofil a ya aktarılır. Elektronun plastokinona aktarı­mı sırasında 2 molekül ATP üretilir. Klorofil b elektron açığını, suyun fotolizi sonucu açığa çıkan elektronlardan karşılar.

devirsiz-fotoforilasyon

Suyun parçalanmasıyla oluşan H+ ler karanlık devreye aktarılmak üzere NADP tarafından tutularak 2 NADPH2 sentezi yapılır.
Özetle ışıklı devrede şu olaylar olur:
Işık soğurulur.
Elektron transferi olur.
ATP üretilir (Fotofosforilasyon).
Su parçalanır (Fotoliz) ve 02 açığa çıkar.
ETS görev alır.
H20 oluşur.
Oluşan 3 ATP ve 2 NADPH2 karanlık devre reaksiyonlarında kullanılmak (1 C02 molekülünün tutulmasını ve bağlanmasını sağlamak) üzere stromaya (kloroplast sıvısına) aktarılır. 02 ise kloroplast dışına aktarılarak atmosfe­re verilir veya mitokondrilerde 02 li solunumda kullanılır.

fotosentez-kloroplast

2. Karanlık Devre Reaksiyonları
Bu devre kloroplastın stromasında gerçekleşir. Işık kullanıl­maz, ancak bu reaksiyonların gerçekleşmesi için ışıklı devre reaksiyonlarının olması gerekir. Reaksiyonlar, ATP’nin aktivas-yonu ve enzimlerin katalizörlüğü ile gerçekleştirilir. Işıklı dev­reden NADPH2 olarak getirilen H2’ler C02’nin indirgenmesini sağlayarak, glikoz üretilir. Bu devre reaksiyonları devirli oldu­ğundan karbon devri de denir.
Karbon tutma reaksiyonları, G02 nin 5 karbonlu ve 2 fosfatlı olan Ribuloz di fosfat tarafından tutulmasıyla başlar. Bu olay sonucunda 6 karbonlu ve 2 fosfatlı kararsız bir ara molekül oluşur. Bu ara bileşik suyun reaksiyona girmesi ile 3 karbonlu ve tek fosfatlı iki molekül PGA (fosfo gliserik asit) ya dönüşür. Fotosentezin karanlık evresindeki ilk kararlı bileşik PGA dır.
Bu PGA lara ışıklı evrede üretilen ATP lerden birer fosfat akta­rılır ve 3 karbonlu ve ikişer fosfatlı bileşikler oluşur. Bu bileşik­lere ise ışık reaksiyonlarında oluşan NADPH2 lerden 2 H akta­rılınca 3 karbonlu PGAL (fosfo gliser aldehit) ler oluşur. Bu dö­nüşüm sırasında enerji üretimini sağlayamayan inorganik fos­fat açığa çıkar.
PGAL lerin bir kısmı kendi aralarında birleşerek 5 karbonlu ribuloz fosfatı meydana getirirler. Bu molekül ise 1 ATP harcanarak, başlangıç molekülü olan ribuloz di fosfata dönüşür. Geriye kalan PGAL ler işe aralarında birle­şerek önce fruktozları ve daha sonra da glikozları oluşturur. PGAL lerden amino asit, yağ asiti, vitamin gibi organik besinler de sentezlenir.
Bu devrede bir molekül C02 molekülünün bağlanabilmesi için 3 ATP ve 2 NADPH2 gereklidir. Bir glikozun yapısında 6 karbon olduğuna göre, glikoz molekülünün sentezlenebilmesi için 6 C02 molekülünün indirgenmesi ge­rekir. Bunun için de ışıklı devreden 18 ATP ve 12 NADPH2 nin gelmesi gerekir.

fotosentez-karanlik-evre-reaksiyonlari
D. DİĞER ORGANİK MOLEKÜLLERİN SENTEZİ
Fotosentez sonucu sentezlenen glikoz, hem solunumda kullanılacak gerekli ürün, hem de diğer moleküller için bir hammaddedir. Çünkü diğer bütün or­ganik moleküller glikozun çeşitli reaksiyonlarla dönüşümünden oluşturulur.

Disakkaritler, Nişasta, Selüloz ve Glikojen gibi kompleks moleküller gliko­zun birbirine bağlanmasıyla oluşmuş “polimerler”dir. Bunların sentezine dehidrasyon sentezi denir.
Amino asitler, yağ asitleri, gliserin, vitaminler, organik bazlar ve daha birçok molekül glikozun yıkımı ve onu takip eden çeşitli reaksiyonlarla üretilir. Bu dönüşüm reaksiyonları doğrudan karanlık devre reaksiyonlarında^ üç kar­bonlu bileşiklerden (PGAL) de sağlanabilir.
Glikozdan yapılan sentezlerde, önce glikoz yıkılarak 3 karbonlu bileşikler oluşur. Onlar birçok ara reaksiyonla diğer bileşikleri oluştururlar. Hücreler bu yeni bileşikleri yapı ve onarım maddesi olarak kullanırlar. Amino asitler, azotlu organik bazlar ve bazı vitaminler sentezlenirken, topraktan alınan nit­rat tuzları da kullanılır.

fotosentez

kadıköy escort kartal escort ümraniye escort escort ankara ankara rus escort ataköy escort beylikdüzü escort bayan izmit escort avcılar escort bayan ankara escort bayan

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir