Fotosentez Kemosentez

FOTOSENTEZ-KEMOSENTEZ ( 7 )

FOTOSENTEZİN TANIMI

Yeşil bitkilerin ışık enerjisi ve klorofil molekülü yardımı ile inorganik maddeleri organik maddelere dönüştürmeleri ve moleküler O2 üretmeleri olayına fotosentez denir
Fotosentezin genel denklemini şu şekilde özetlemek mümkündür:

Bu tanımdan ve özetlenen reaksiyondan anlaşılacağı gibi, bir hücrenin fotosentez yapabilmesi için, güneş ışığın tutan klorofil bulundurması gerekir Klorofile, bitkilerin kloroplastlarında, yeşil gövdelerinde, mavi-yeşil alglerde ve baz bakteri türlerinde rastlanır Hayvanlar, mantarlar, bitkilerin kök ve odunsu gövdeleri fotosentez yapamaz
- Fotosentezle canlılığın sürekliliği sağlanır Çünkü organik maddeler ancak fotosentez reaksiyonlar ile üretilir
- Fotosentezde organik madde ile birlikte moleküler oksijen de üretilir

KLOROPLAST

Şekil 1 Kloroplastın Genel Şeması

Kloroplast ve diğer plastidler sadece ökaryotik bitki hücrelerinde bulunur Kloroplast içinde fotosentezi gerçekleştiren klorofil denilen protein yapıda küçük moleküller bulunmaktadır Klorofil; klorofil-a ve klorofil-b olmak üzere iki çeşittir
Kloroplasta sahip olmayan bakteri ve mavi-yeşil alglerde, klorofil sitoplazmada dağınık halde bulunur

FOTOSENTEZ REAKSİYONLARINA ETKİ EDEN ETMENLER

1 Genetik Faktörler

Bitkinin yaprak sayısı, yaprağın şekli kloroplast ve klorofil miktar fotosentez hızını etkiler

2 Işığın Dalga Boyu

Fotosentezin gerçekleşmesi ışığn varlığına bağlıdır Işık, fotosentez hızına iki şekilde etki eder
Işık şiddeti : Fotosentez hız ışık şiddeti ile doğru orantılıdır Işık şiddetinin artması ile fotosentez hızı da artar
Işık çeşidi : Fotosentez hız mor ve kırmızı ışıkta en yüksek, yeşil ışıkta ise en düşük seviyededir

3 CO2 Konsantrasyonu

Fotosentezde kullanılan temel maddedir Bu nedenle miktarındaki artışla fotosentez hızı da artacaktır CO2 miktarındaki artış ışık şiddeti ile birlikte olursa fotosentez hızı daha da artar

4 Scaklık

Fotosentezin bir bölümünde (karanlık devre) enzimler rol aldığı için ortam sıcaklığının enzimlerin çalışabileceği değerde olması gerekir

5 Su ve Mineral Miktar

Su fotosentezde kullanıldığı için mutlaka ortamda bulunması gerekir

4 FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI

Fotosentezin genel olarak verilen reaksiyonu iki aşamada gerçekleşmektedir

41 Işklı Devre Reaksiyonları

Bu devre enzimsiz olarak gerçekleşir Enzimlerin yerine ışık katalizör görevi yapar Işıklı devre iki aşamada gerçekleşir

A) Devirli Fotofosforilasyon

Işıklı devre reaksiyonlarının birinci safhasıdır

Şekil 2 Devirli Fotofosforilasyon

- Klorofil ışığı emerek aktifleşir ve e- bırakır
- Açığa çıkan e- önce ferrodoksine sonra da plastokinona geçer Bu esnada 1 ATP sentezlenir
- e- plastokinondan sitokromlara geçer
- e- sitokromlardan tekrar klorofile gelerek devrini tamamlar Bu son kademede 1 ATP daha sentezlenir
Kısaca : Devirli fotofosforilasyonda elektronun bir devri için 2 ATP kazanılmış olur

B) Devirsiz Fotofosforilasyon

Bu safhada iki ayrı pigment sistemi, PSI ve PSII görev yapar PSI de klorofil-a, PSII de klorofil-b yer alır

Şekil: 3 Devirsiz Fotofosforilasyon

- Klorofil-a ışığı emerek aktifleşir ve e- bırakır Bu elektron önce ferrodoksine geçer Ferrodoksin elektronlar NADP ye verir
- Bu esnada suyun fotolizi ile oluşan H+ lerde NADP tarafından tutulur ve NADPH2 üretilir
- PSII ışık etkisi ile e- brakarak pozitif yükle yüklenir Hemen sonra, suyun fotolizi ile oluşan OH- in elektronlarn alarak nötrleşir
- PSII den çkan elektronlar önce plastokinona, sonra da sitokromlara gönderilir
- Sitokromlara gelen elektron klorofil-a'ya aktarılır, bu aktarım esnasında 1 ATP sentezlenir
Kısaca : Devirsiz fotofosforilasyonda 2NADPH2 ve 1 ATP yapılır Su fotolize uğrar fotosentezin ilk ürünü O2 açığa çıkar
Son olarak : Işık reaksiyonlarından karanlık devre reaksiyonlarına 3 ATP ve 2NADPH2 aktarılır Bu moleküllerle ancak bir molekül CO2 reaksiyona girer Glikoz oluşturmak için 6 molekül CO2 'e ihtiyaç olduğundan bu reaksiyonlar 6 defa tekrarlanmalıdır Ayrca ilk ürün olarak O2 açığa çıkar

2 Karanlık Devre Reaksiyonlar

Işık reaksiyonlarında su ve ışık kullanılarak ATP, NADPH2 ve O2 üretilir Karanlık devre reaksiyonlarında ise ortamdan alınan CO2 ile, ışık reaksiyonlarında üretilen, ATP ve NADPH2 ler kullanılarak glikoz üretilecektir

Şekil: 4 Karanlık Devre Reaksiyonlar

5 KEMOSENTEZ REAKSİYONLARI

Baz bakteriler karanlıkta ototrof yaşarlar ve kendilerine gerekli olan enerjiyi özel inorganik maddelerden (NH3, HNO2) sağlarlar Böylece fotosentezde kullanılan güneş enerjisi yerine kimyasal enerjiden faydalanarak organik madde yaparlar Bu olaya kemosentez denir
Kemosentez yapan canllarda klorofil bulunmaz Kemosentezi gerçekleştiren bakterilere kemosentetik bakteri denir Kemosentez reaksiyonlarından sorumlu değişik bakteriler vardır

1 Amonyağın, Nitrite Çevrilmesi (Nitrifikasyon)

Azot bileşiklerinin bakteriler tarafindan oksidasyonuna nitrifikasyon denir Bu reaksiyonu gerçekleştiren bakterilerde nitrifikasyon bakterileri adın alır Nitrifikasyon bakterilerinitrite, nitritide nitrata çevirir ve enerji kazanır azotu

amonyak nitrit kimyasal enerji

2 Nitritin Nitrata Çevrilmesi

Nitritin ortamda birikmesi nitrifikasyon bakterlerinin ölümüne neden olabilir Bunun engellenmesi için nitritin (HNO2) nitrata (HNO3) çevrilmesi gerekir Nitrat bakterileri nitriti, nitrata çevirir ve enerji kazanır

HNO2 + O2 Nitratlaşma HNO3 + 43 kalori

Nitrit Nitrat kimyasal enerji

Yukardaki reaksiyonlarla açığa çıkan kimyasal enerji aynı bakteriler tarafından besin üretiminde kullanılır Buna kemosentez denir

Kemosentez reaksiyonlar ile;

- Topraktaki amonyak (NH3) ve havanın serbest azotu (N2) bitkilerin kullanlabileceği yapıya dönüşür
- Bakteriler bu esnada elde ettikleri enerji ile besin yaparlar
- Doğadaki azot devri süreklilik kazanır