Fotosentez
Fotosentez
FOTOSENTEZ
- Klorofilli canlıların CO2 ve H2O gibi inorganik maddelerden güneş enerjisi ve klorofil yardımı ile organik besin üretmeleri olayına ‘’ Fotosentez ‘’ denir.
- Bu sırada atmosfere yan ürün olarak O2 verilir.
- Fotosentez yapılmasındaki amaç, inorganik maddelerden organik maddeler ( besin ) üretmektir.
Fotosentezin Canlılar İçin Önemi
- Yeryüzündeki enerjilerin kaynağı Güneş’tir.
- Hiçbir canlının güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir.
- Enerjinin kullanılabilir hâle gelmesi farklı bir enerji türüne dönüşmesi ile gerçekleşebilir.
- Fotosentez bu dönüşümü gerçekleştiren bir olaydır.
- İnsanlar dâhil hemen hemen tüm heterotroflar besin ve fotosentezin bir yan ürünü olan O2 için tümüyle üreticilere bağımlıdır.
- Fotosentez olayını sadece bitkiler gerçekleştirmez.
- Bazı bakteriler, öglena ve algler de fotosentez yapabilir.
- Bu canlılar hem kendi besinlerini fotosentezle üretir hem de diğer canlılara besin kaynağı oluşturur.
Genel Bilgi:
» Atmosferdeki oksijenin temel kaynağı alglerdir.
» Algler yaz kış sürekli fotosentez yapar.
» Fitoplanktonlar ( çoğunlukla bir hücreli algler ) atmosferdeki yaşamın kaynağı olan oksijenin en büyük üreticisi.
» Dünya’daki oksijenin yarısı denizdeki ve okyanuslardaki fitoplanktonlarca üretilir.
» Kara yaşamının oksijen kaynağı ağaçlar genel olarak yeşil bitkilerdir.
- Fotosentez olayı, canlıların besin ihtiyacını karşılarken aynı zamanda günlük hayatımızda kullanılan pamuk, keten gibi tekstil ürünlerinin oluşmasında; mobilyacılıkta ve kağıt ürünlerinin oluşmasında da katkı sağlamaktadır.
- Enerji üretmek için kullanılan kömür, doğal gaz gibi fosil yakıtların da kaynağı aslında fotosentez yapan organizmalardır.
Not !
» Canlılar enerji olarak, ‘’kimyasal enerjiyi ‘’ kullanırlar .
» Fotosentez yapan canlıları dünyanın enerji kaynağı olan ışık enerjisini, kimyasal enerjiye dönüşüşünü gerçekleştirerek, dünyadaki tüm canlıların ihtiyaç duyduğu ‘ ’kimyasal enerji ‘’ sağlarlar.
Hatırlatma !
Canlılardaki Beslenme Şekilleri
· Organik besin maddelerini elde etmeleri yönünden canlılarda görülen beslenme şeklileri üç grupta incelenir.
( Unutma : inorganik maddeler tüm canlılar tarafından dışarıdan alınır.)
Ototroflar ( Üreticiler ):
» İnorganik maddeleri kullanarak organik maddeleri üreten ve böylece, kendi besinini kendisi üreten canlılara ototrof denir.
» Ekosistemin üretici canlılarıdır.
» Bazı bakteriler , bazı arkeler , öglena , yeşil bitkiler ototrof canlılardır.
» Ototrof canlılar, organik maddeyi üretme şekillerine göre ikiye ayrılır. Bunlar :
♦Fotoototroflar : Fotosentez yapar ve klorofil pigmentine sahiplerdir.
Işığa gereksinim duyarlar.
Ökaryot ve prokaryot tipte olabilirler.
♦Kemoototroflar : Kemosentez yapar ve Klorofil pigmentleri yoktur.
Işığa ihtiyaç duymazlar.
Kesinlikle prokaryotlardır.
Fotosentez Yapan Canlılar:
- Ototrof canlılar organik maddeleri sentezlemek için gerekli enerjiyi güneş ışığını kullanarak sağlarlarsa bunlara “fotosentetik ototrof canlılar” denir.
FOTOSENTEZ:
- Klorofilli canlıların güneş enerjisini kullanarak su ve karbondioksitten organik besin üretmesine “Fotosentez” denir.
- Fotosentezde güneş enerjisi kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür.
Fotosentez Tepkimesi
Fotosentez yapan canlılara örnekler:
» Yeşil bitkiler,
» Bazı bakteriler (klorofil bulunduranlar)
» Öglena
» Mavi-yeşil algler ( Siyanobakteriler)
♦ Arkeler “ fotosentez” YAPMAZLAR.
» DİKKAT ET !
» ARKELERDE , parazitlik ve saprofitlik yoktur. Ayrıca “ fotoototrof “ DEĞİLDİRLER.
» Arkeler , ışık enerjisini kullanarak ihtiyaç duydukları gerekli ATP enerjisini üretebilirler. Ancak bu arkelerin “fotoototrof canlı” olduklarını GÖSTERMEZ .
» Çünkü, arkeler ışığı kullanarak ATP elde ederken hiçbir şekilde organik madde sentezi yapmazlar . Ayrıca arkelerin “klorofili” YOKTUR. Bu nedenle arkeler fotoototrof canlı olarak kabul edilmez.
» Arkeler sadece “ kemosentez” YAPARLAR.
» Parazit veya saprofit değildirler.
UNUTMA !!!
» Bir canlının fotosentez yapabilmesi için “KLOROFİL” pigmenti olması ŞARTTIR.
» Fotosentez yapabilmek için “Kloroplast organeli” şart DEĞİLDİR.
Fotoototrof Canlıların Özellikleri:
1- İnorganik besin maddelerinin organik besin maddelerine dönüşmesini sağlarlar.
2- Işık enerjisini kullanırlar.
3- Fotosentez gerçekleştirirler.
4- Işık enerjisini , kimyasal bağ enerjisine dönüşümünü sağlarlar.
5- Ekosistemin üretici canlılarıdır.
6- Ökaryot Fotoototroflar, kloroplast organeline sahiptirler.
7- Prokaryot Fotoototroflar, klorofil kullanarak organik besin maddesi sentezini gerçekleştirirler.
Farklı Canlıların Yaptığı Fotosentez Tepkimeleri
- Bitkiler, yeşil alg ve öglena canlıları hidrojen kaynağı olarak H2O’yu kullanır.
- Bazı fotosentetik bakteriler hidrojen kaynağı olarak H2S ( Hidrojen Sülfür ) kullanır.
- Bazı fotosentetik bakteriler hidrojen kaynağı olarak H2 molekülünü kullanır. Bu durumda yan ürün oluşumu gözlenmez.
Fotosentez Tepkimelerinde;
1- İnorganik maddelerin organik besin maddelerine dönüşümü,
2- Işık enerjisinin kimyasal bağ̆ enerjisine dönüşümü gerçekleşir.
» Fotosentez tepkimeleri kullanılan hidrojen kaynağına göre 3 farklı biçimde gerçekleşir:
Not !
Siyano bakteriler:
• Enerjilerini fotosentez yolu ile elde eden bir bakteri grubu canlılardır.
• Yani prokaryot yapıya sahiptirler.
Bakteri Fotosentezi İle Bitki Fotosentezinin Farkları
Dikkat Et !
» Fotoototrof canlılar fotosentez tepkimelerinde hidrojen kaynağı olarak;
- H2O (su),
- H2S ( hidrojen sülfür),
- H2 ( hidrojen).
moleküllerinden birini kullanabilir.
Tüm fotosentez tepkimelerinin ortak özellikleri:
1- Işık enerjisi kullanılır,
2- Klorofil kullanılır,
3- Enzimatik tepkimelerdir,
4- Hidrojen kaynağı kullanma,
5- CO2 tüketilir, ( indirgenir = özümlenir = kullanılır.)
6- Sentezlenen ürün Glikozdur. Ayrıca su oluşur.
7- İnorganiklerden organik besin sentezlenir.
8- Fotofosforilasyon ile ATP üretilir.
9- ETS görev yapar.
Fotosentez tepkimelerinin farklı özellikleri:
1- Farklı hidrojen kaynağı kullanılır.
( H2O (su), H2S( hidrojen sülfür), H ( hidrojen)
2- Kullanılan Hidrojen kaynağına bağlı olarak farklı yan ürünler oluşur ya da hiç yan ürün oluşmaya bilir.
( hidrojen kaynağı H2O ise yan ürün; oksijendir.)
( hidrojen kaynağı H2S ise yan ürün; kükürttür.)
( hidrojen kaynağı H2 ise yan ürün; oluşmaz.)
» Her fotosentez sonucu yan ürün olarak “oksijen “ oluşmaz.
Fotosentezi tepkimesi (tam gösterimi):
Fotosentezi tepkimesi (sadeleştirilmiş gösterimi):
Unutma !
Fotosentezde Kullanılan Suyun Önemi :
1- Atmosfer İçin “ Oksijen ”,
2- NADP+ İçin “ Hidrojen ”
3- Kloroplast İçin “ Elektron ”
kaynağı olmasıdır.
Önemli !
Fotosentez tepkimesinde oluşan ürünlerin tam olarak kaynağı:
Dikkat Et !
• Fotosentezde su hem harcanır hem de oluşur.
Not !
Sonuç olarak;
- Fotosentezde su ayrıştırılır. Açığa çıkan elektronlar sudan gelen hidrojen iyonları ile birlikte karbondioksite taşınır ve karbondioksit şekere indirgenir.
- Sudan şekere taşına elektronların potansiyel enerjisi arttığından bu süreç enerji gerektirir. Bu enerji artışını ışık sağlar.
Dikkat Et !
Fotosentez ve Solunum
Bilim İnsanlarının Fotosentezin Tarihsel Gelişimi İle İlgili Yaptığı Bazı Çalışmalar;
En Çok Dikkat Çeken ve Bilinmesi Gereken Çalışmalar Şunlardır:
Aristo;
- Bitkilerin dış̧ ortamdan herhangi bir maddeye ihtiyaç̧ duymadan kendi beslenmesini gerçekleştirdiğini, kökleriyle aldıkları maddeler sayesinde üretimleri sağlayabileceklerini düşünmüştür.
Van Helmont; ( Van Helmont ) ( 1642 )
- Fotosentezle ilgili bitkinin topraktan hangi maddeleri alarak büyüdüğünün cevabını bulmaya çalışmıştır ve topraktan çok az bir madde kullanarak birçok maddeyi kendisinin ürettiği sonucuna ulaşmıştır.
- Deneylerinin sonucunda, bitkiyi yalnızca suyun beslediğine varmıştır.
Joseph Priestly; ( Josıf Piristli )
- Cam fanus içerisinde bitki olduğunda mumun daha uzun süre yanmaya devam ettiğini gözlemlemiştir.. Deneyler sonucunda Priestly, bitkilerin havayı temizleyebildiği, oksijen üretebildiği sonucuna ulaşmıştır.
Jan Ingenhousz; ( Yan Ingenhauz )
- Yaptığı deneyler sonucunda fotosentezin gerçekleşmesi için ışığın gerekli olduğu sonucuna varmıştır.
Diğer Bilim İnsanlarının Fotosentezin Tarihsel Gelişiminde Yaptıkları Çalışmalar Şunlardır:
Jean Senebier;
- Yeşil bitkilerin ortama oksijen vermesinin karbondioksit tüketmesi ile bir bağlantısı olduğunu göstermiştir.
Theodor de Saussure;
- Işık varlığında bitkilerin ortamdan karbondioksit alarak oksijen verdiğini belirtmiştir.
Justus Von Liebig;
- Bitkilerin karbon kaynağının karbondioksit olduğunu belirlemiştir.
Robert Meier;
- Işığın bitkiler tarafından fotosentezi gerçekleştirmek amacı ile kullanıldığını ve kimyasal enerjiye dönüştüğünü belirtmiştir.
Julius Von Sachs;
- Bitkilerin tuz çözeltisinde yetişebileceğini belirtmiştir.
Frederick Blackman;
- Fotosentezin ışık kullanılmadan gerçeklesen reaksiyon dizisi olduğunu vurgulamıştır.
Richard Martin Willstatter ve Arthur Stoll;
- 18. yüzyılda fotosentez ile ilgili o zamana kadar belirlenmiş̧ tüm bilgileri ‘’Karbon Asimilasyonu’’ adlı eserlerinde anlatmışlardır.
Van Niel;
- Fotosentezde suyun parçalanması ile oluşan hidrojenlerin karbondioksit ile reaksiyona girdiğini ve şekeri oluşturduğunu belirlemiştir.
Robert Hill;
- ’’ Hill Reaksiyonu’’ ile suyun parçalanarak oksijen üretiminin gerçekleştiğini belirtmiştir.
- Deney sonucu olarak; “fotosentez sonucu oluşan O2‘nin kaynağının tepkimeye giren su “ olduğu hipotezini kurmuştur.
Daniel Arnon;
- Fotosentezde ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştüğünü belirtmiştir.
Melvin Calvin;
- Fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonlarının basamaklarını belirlemiştir.
Deney Sonucu: Kloroplastın “Stromasında” gerçekleşen fotosentezi ışıktan bağımsız reaksiyonlarında karbonun (C) bir döngü şeklinde taşındığını gösterdiler. Bu nedenle bu reaksiyonun olduğu aşamaya ; “ CO2 Tutulması” = “ CO2 İndirgenmesi” =” Karanlık Evre ” veya “ Calvin Döngüsü ” denir.
Marshall Davidson Hatch ve Charles Roger Slack;
- Bazı bitkilerde ışıktan bağımsız reaksiyonlarda oluşan ilk organik molekülün 3 karbonlu değil de, 4 karbonlu olduğunu göstermiştir.
Fotosentezle İlgili Unutma! :
1- Yeşil bitkilerin ışık enerjisi yardımıyla, CO2 ve H2O ’yu birleştirerek organik besin yapması olayına fotosentez denir. Başka bir ifadeyle “ Karbon Özümlemesi ” de denir.
2- Bu olay bitkilerin kloroplastça zengin olan yeşil kısımlarında olur.
3- Fotosentez basit ve yüksek yapılı bütün klorofilli kara ve su bitkileriyle, az bir bakteri türünde görülür.
4- En çok yapraklarda olur.
5- Mantarlar fotosentez yapmaz.
6- Fotosentez sonucu; glikoz, su ve oksijen meydana gelir. Glikoz meydana gelen diğer elementlerle (su ve oksijen) kimyasal yapısını değiştirerek, diğer karbonhidratlar, yağlar ve amino asitlere dönüşür.
7- Güneş enerjisi fotosentez aracılığıyla “kimyasal bağ enerjisine” dönüşerek meydana gelen besinlerde depolanır.
Fotosentez Tepkimelerinde;
• İnorganik maddelerin organik besin maddelerine dönüşümü gerçekleşir.
• Işık enerjisinin kimyasal bağ̆ enerjisine dönüşümü gerçekleşir.
NOT !
» Bir bitkinin bütün kısımları fotosentez yapmaz; Sadece yeşil kısımları yapabilir.
» Fotosentez için ışık gereklidir, fakat güneş ışığı zorunlu değildir. Yapay ışıkta da fotosentez gerçekleşir.
» Fotosentez yapan canlıların tümünde kloroplast organeli bulunmaz, ancak hepsinde klorofil vardır.
UNUTMA !
» Fotosentez İçin Gerekli Maddeler Nelerdir?
A) Kendisinin Üretebildikleri:
1- Klorofil
2- Kloroplast
3 -Enzimler
B) Dışarıdan Hazır Olarak Aldıkları:
1- Su
2- Karbondioksit
3- Mineraller
4- Işık ve Isı
Fotosentezin Gerçekleştiği Yapılar
Ökaryot Hücrelerde ;
- Klorofil pigmenti kloroplast organeli içinde yer alır. Bu nedenle kloroplast fotosentezden sorumludur.
Prokaryot Hücrelerde ;
- Klorofil pigmenti hücre zarına bağlı olacak şekilde sitoplazmada bulunur.
- Hücre zarı ve sitoplazma beraberce kloroplast gibi görev yapar.
- Hücre zarı kloroplast içindeki tilakoit zar sisteminin görevini üstlenirken sitoplazma stromanın görevini üstlenmiştir.
YAPRAK:
» Bitkilerin çoğunda fotosentez yapraklarda gerçekleşir.
» Yaprak, Epidermis, İletim Dokusu ve Mezofil Tabakası olmak üzere üç ana bölümden oluşur.
1- Üst ve Alt Epidermis :
- Tek sıralı bir hücre katmanı hâlinde koruyucu bir dokudur.
- Epidermis hücreleri kloroplast taşımaz, fotosentez yapmaz.
- Epidermis hücrelerinin farklılaşması ile oluşan, epidermis hücreleri arasında terleme ve gaz alış verişini sağlayan Stomalar bulunur. Stomalarda kloroplast bulunur. Dolayısı ile fotosentez gerçekleşir.
2- İletim Dokusu:
- Bitkilerde su, mineral ve besin maddelerinin taşındığı yapılardır. Fotosentez gerçekleştirmezler.
3- Mezofil Tabakası:
- Yapraklarda kloroplast içeren hücreler, yaprağın iç kısmındaki mezofil tabakasında bulunur.
- Bu bölüm Palizat ve Sünger Parankiması olmak üzere ikiye ayrılır.
- Yapraklarda en fazla kloroplast palizat parankiması hücrelerinde bulunur. Dolayısı ile en fazla fotosentez de burada gerçekleşir.
Yaprağın Enine Kesiti İncelendiğinde;
1- Kütikula:
- En üstte su kaybını önleyen ölü kütikula tabakasına rastlanır. Kütikula kurak ortam bitkilerinde kalındır.
2- Üst epidermis:
- Kütikulanın altında üst epidermis, bulunur.
3- Palizat Parankiması:
- Epidermisin altında da sık dizili ve silindirik hücrelerden oluşan palizat parankimasına rastlanır.
4-Sünger Parankiması:
- Palizat parankimasının altında şekilsiz hücrelerden oluşan ve hücreleri arasında boşluklar bulunan sünger parankiması bulunur.
5- İletim doku:
- Sünger parankimasında gömülü̈ hâlde bulunur. Floem (soymuk ) ve ksilem ( odun ) borulardan oluşur.
6- Alt epidermis:
- Sünger parankimasının alt kısmında alt epidermise rastlanır.
7-Stoma:
- Alt epidermis hücrelerinin farklılaşmasıyla oluşan ve gaz alışverişinin sağlandığı yapıdır.
» Palizat ve sünger parankiması tabakalarında klorofil bulunur. Bu nedenle yaprağın bu kısımlarında fotosentez gerçekleşir.
» Palizat parankiması ile sünger parankimasının oluşturduğu kısma Mezofil Tabakası adı verilir.
Stoma hücrelerinde kloroplast bulunur, bu hücrelerde fotosentez gerçekleşir.
Not !
» Genç bir fidanın henüz taze olan yeşil gövde ve dallarında da fotosentez yapılır.
» Bitki büyüyüp geliştikçe bu kısımlarda fotosentez olmaz.
Kloroplastın Yapısı
1- Fotosentez, ökaryot canlılarda kloroplast organelinde gerçekleşir.
2- Kloroplast, Klorofil pigmenti taşıyan canlıya yeşil renk veren plastid organellerinden biridir.
3- Kloroplast, bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında bulunur.
4- Kloroplastın kimyasal bileşiminde %50 protein, %30 lipit, %5-10 arasında pigment maddesi ve karbonhidrat, DNA, RNA gibi diğer organik bileşikler vardır.
5- Kendini eşleyebilir, kendisi için gerekli enzimler ve protein sentezi yapabilir.
Kloroplastın Kısımları:
1- Kloroplastın en dışında seçici geçirgen yapıda çift zar bulunur.
2- Kloroplast, stroma, granum ve ara lamellerden oluşur.
STROMA:
- İçerisinde DNA, RNA, ribozom, enzim, nişasta, lipit bulunan en içteki sıvı kısımdır.
- Fotosentezde üretilen şeker molekülleri geçici olarak nişasta halinde depolanır ve daha sonra da sükroza dönüştürülerek bitkinin diğer bölümlerine taşınır.
- Fotosentezin ışıktan bağımsız (karbon tutma) tepkimeleri burada gerçekleşir.
GRANUMLAR:
- Tilakoit zar denilen üçüncü bir zar sisteminin üst üste dizilerek oluşturduğu lamelli yapılara Granum denir.
- Klorofil pigmenti, bu tilakoit zarlarda bulunur.
- Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimeleri burada gerçekleşir.
(Grana : Granumların oluşturan her bir disk şeklindeki yapılara da ‘’ Grana ‘’ denir.)
ARA LAMELLER:
- Granumlar ara lamellerle birbirine bağlanarak güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlar.
- Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir.
Unutma !
» Kloroplastlarda fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında fotofosforilasyon ile üretilen ATP ’ler yine fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonlarında besin sentezi için harcanır.
» Kloroplast dışında başka bir metabolik olayda harcanmaz.
» Klorofil fotosentezde ışığın soğurulmasını sağlayan pigmenttir.
» Klorofilin yapısında C, H, O, N, Mg bulunur.
» Klorofil sentezi için yapısında bulunan bu elementlerin dışında Fe ve ışığa da ihtiyaç̧ vardır.
» Fe elementi, klorofilin üretimi için gerekli enzimin yapısına katılarak, klorofil üretimine katkıda sağlar.
IŞIĞIN YAPISI:
1- Işık enerjisi dalgalar halinde yayılan bir elektro manyetik enerji biçimidir.
2- Dalgalar hâlinde yayılan ışığın oluşturduğu iki ardışık tepe noktası arasındaki mesafeye Işığın Dalga Boyu denir.
3- Spektrumda yer alan ışığın yaklaşık 380 nm ile 750 nm arasındaki dalga boyları insan gözüyle görülebildiğinden Görünür Işık olarak isimlendirilir.
4- Tüm renklerin karışımı olan beyaz ışık, prizmadan geçirildiğinde mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışık bantları oluşur.
Görünür ışık spektrumunda dalga boyu en uzun olan kırmızı ışık, en kısa olan ise mor ışıktır.
Enerji miktarı ışığın dalga boylarıyla ters orantılıdır. Dalga boyu uzun olan ışığın enerjisi düşük, kısa olanın ise enerjisi yüksektir.
5- Mor renkli ışığın enerjisi kırmızı ışığın sahip olduğu enerjinin iki katıdır.
6- Bitkiler fotosentez yaparken spektrumdaki görünür ışığı kullanır.
7- Görünemeyen ışık ise klorofil tarafından tutulmaz ve fotosentezde kullanılmaz.
» Işığın yapısında yüksek hızla hareket eden ve enerji yüklü olan taneciklere Foton denir.
» Güneş’in yaydığı elektromanyetik ışınlardan, görünür dalga boyunda olanların fotonlarındaki enerji fotosentezde kullanılır.
» Görünür ışığı soğurabilen ( emebilen) cisimlere Pigment denir.
» Pigmentin soğurduğu ışık, fotosentezin gerçekleştirilmesine olanak tanır.
» Işık cisimle karşılaştığında;
- Cismin içinden geçebilir.
- Yansıtabilir.
- Soğurabilir.
Bunun nasıl olacağı cismin kimyasal özelliği ile ilgilidir.
FOTOSENTEZ PİGMENTLERİ
- Görünür ışığı emen maddeler pigment olarak isimlendirilir.
- Farklı pigmentler, farklı dalga boyundaki ışığı soğurur, soğurulmayan ışınları ise geçirir ya da yansıtır.
- Eğer bir pigmente beyaz ışık gönderilirse pigment tarafından yansıtılan ya da geçirilen ışık gözümüzün seçebileceği rengi oluşturarak cisimleri farklı renklerde görmemizi sağlar.
» Kloroplastlardaki klorofil ve diğer pigmentler, diğer renkleri soğururken, yeşil ışığı yansıtır veya iletir.
» Yaprakların yeşil renkli olmasının sebebi budur.
» Klorofil Elektron Alma Verme Özelliğine Sahiptir.
Fotosentezde Görevli Pigmentler:
1- Klorofil :
» Çeşitli dalga boylarındaki ışınları emerek bitkide fotosentez olayının gerçekleşmesini sağlayan yeşil renkli bir pigmenttir.
- Klorofil, ökaryot hücrelerde kloroplastın tilakoit denilen yapılarında bulunur. Prokaryot hücrelerde ise kloroplastlar bulunmaz. Bunlarda fotosentetik pigmentler iç zar sistemlerine ( Tilakoit zar sistemi) kaynaşırlar. Bu sistemler sitoplazmik zarın içeriye doğru girinti yapmasıyla oluşur.
- Yapısında C, H, O, N ve Mg atomları bulunur.
- “ Klorofil a ” ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesinde doğrudan rol oynar. Bu nedenle fotosentez için en önemli pigmenttir. Esas olarak mavi-mor ve kırmızı ışığı soğurur.
- “ Klorofil b ”, ışık reaksiyonlarında doğrudan yer almaz. Bunun yerine soğurduğu enerjiyi “ klorofil a ” ya geçirir.
2- Karotenoitler :
» Turuncu renkli karoten, sarı renkli ksantofil, kırmızı renkli Likopin gibi pigmentlerdir.
- Esas olarak mavi-yeşil ışığı soğururlar.
- Çiçek ve meyvelere renklerini verir.
- Ayrıca klorofilin soğuramadığı farklı dalga boylarındaki ışınları soğurabilir.
- Soğurulan ışık ışınları daha sonra klorofile aktarılarak fotosentezde kullanılır.
- Bununla birlikte bazı karotenoitler, klorofile zarar verebilecek aşırı ışığı saçarlar.
- Bazı karotenoitler insan besinini oluşturur:
Örneğin: beta karoten insan vücudunda A vitaminine dönüştürülür.
Ek Bilgi:
Bitkilerde yeşil hariç diğer renkleri veren bu pigmentlere örnek olarak;
• Turuncu Renkli ( KAROTEN ),
• Sarı Renkli ( KSANTOFİL ),
• Kırmızı Renkli ( LİKOPİN ),
verilebilir.
- Fotosentezde görev alan kloroplast pigmentlerin tamamı tilakoit zarda bulunur.
- Bu pigmentler orada Fotosistem olarak isimlendirilen ışık toplayan kompleksler şeklinde düzenlenmiştir.
Unutma !
1. Fotosentezin başlaması için öncelikle pigmentler tarafından ışığın soğurulması (absorbe edilmesi) gerekir.
2. Klorofil sentezinin gerçekleşmesi için ışık mutlaka olmalıdır.
3. Demir (Fe), klorofil yapısına katılmadığı halde klorofil sentezi için ortamda bulunması şarttır. Çünkü demir, klorofil sentezinde görevli enzimin kofaktörüdür.
4. Klorofil b ve karotenoitler yardımcı pigmentlerdir. Bunlar sayesinde fotosentez için kullanılabilir durumda olan dalga boylarının sınırları genişlemiş olur.
5. Fotosentez sadece görülebilen beyaz ışıkta (380-750 nm dalga boyları arasında) gerçekleşebilir.
“Klorofil a”
1. Tüm yeşil bitkilerde bulunur.
2. Yüksek spektrumlu ışıkta (yani daha parlak ışıkta) faaliyet gösterir.
3. Açık parlak ışığı yansıtır.
“Klorofil b”
1. Bazı yeşil bitkilerde ve alglerde bulunur.
2. Düşük spektrumlu ışıkta faaliyet gösterir.
3. Sarımtırak yeşili yansıtır.
Dikkat Et !
» Klorofil Pigmenti Reaksiyon Sırasında Harcanmaz. Bu Nedenle Tekrar Tekrar Kullanılır.
Klorofil molekülü fotosentez reaksiyonlarında katalizör olarak kullanılır.
» Klorofilin Sentezi İçin Güneş Işığı ve Demir (Fe) Gereklidir.
Klorofil sentezi için ışık şarttır. Demir (Fe) klorofilin yapısında olmadığı halde sentezi için gereklidir.
Çünkü ; ” Fe ”, klorofil sentezinde görevli enzimin kofaktör grubunu oluşturur.
FOTOSİSTEMLER
- Işığın soğurularak ( emilerek) ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürüldüğü pigmentler, proteinler ve diğer moleküllerle birlikte tilakoit zarda kümelenerek oluşturdukları birime Fotosistem denir.
( Klorofilin ışığı soğurması ile klorofil molekülüne ait elektron uyarılarak daha yüksek enerjili hâle geçer. )
Fotosistemler iki kısımdan oluşur.
A- Anten Kompleksi :
- Anten kompleksi çok sayıda klorofil ve karotenoit pigmentleri içerir.
- Bu kompleksteki pigmentler ışığı toplayıp tepkime merkezine iletir.
B- Tepkime Merkezi :
- Klorofil a ve ilk elektron alıcı molekülü içerir.
• Tilakoit zarda fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde iş gören iki tip Fotosistem bulunur.
Bunlar:
1- Fotosistem I ( FS I )
2- Fotosistem II ( FS II )
√ Bu fotosistemlerin tepkime merkezlerinde aslında birbirinin aynı olan klorofil a molekülleri bulunur.
√ FS I ve FS II ‘deki klorofil a molekülleri farklı proteinlerle birleştiğinden ışık emme özelliklerinde farklılık vardır.
Not !
- Fotosistemler keşfedilme sırasına göre sınıflandırılmışlardır.
- Işık reaksiyonlarında ilk olarak FS II iş görür, sonra FS I iş görür.
1- Fotosistem I ( FS I ) :
- FS I ‘in tepkime merkezindeki klorofil, P700 olarak isimlendirilir.
- Çünkü bu pigment 700 nm dalga boyundaki ışığı en iyi soğurur.
2- Fotosistem II ( FS II ):
- FS II ‘nin tepkime merkezindeki klorofil ise 680 nm dalga boyundaki ışığı en iyi soğurduğu için P680 olarak isimlendirilir.
» Bir FOTON ( Işığın yapısında yüksek hızla hareket eden ve enerji yüklü olan tanecikler ), bir pigment molekülüne çarptığında enerji tepkime merkezine ulaşıncaya kadar bir molekülden diğerine geçer.
» Tepkime merkezindeki klorofilden ayrılan uyarılmış bir elektron, özelleşmiş bir molekül tarafından yakalanır.
» Bu molekül ilk elektron alıcısı olarak isimlendirilir.
» Elektron aktarımı enerji dönüşümlerinin başlangıcıdır.
Klorofilin Işık Tarafından Etkinleştirilmesi:
» Klorofil molekülleri ışığı absorbe ettiklerinde ışığın sahip olduğu enerji bir klorofilden diğerine aktarılır.
» Bir klorofilden diğerine aktarılan enerji bir elektronun fırlatılmasına neden olur.
» Bu fırlatılan elektronu ilk tutan moleküle ilk elektron alıcısı denir.
» Bir özel çift klorofil ile ilk elektron alıcısı birlikte reaksiyon merkezini oluşturur.
NOT:
FOTOSENTEZİN ETS ELEMANLAR:
• Kloroplastların granalarında klorofilden ayrılan elektronu tutan bir sistem vardır.
• Bu sisteme ‘’ Elektron Taşıma Sistemi ‘’ ( ETS ) denir.
Uyarı !
FS II : Tilakoit boşluktaki (lümendeki) suyu O2 ‘ ye oksitler ve protonların tilakoit boşluğa bırakılmasını sağlar. Sudaki oksijeni ayırarak atmosfere verilen serbest oksijen gazının oluşturur.
ETS : FS II ‘den elektronları alıp FS I ‘ e verir. Ayrıca stromadan (kloroplastın sıvı kısmından) tilakoit boşluğa ilave proton taşır.
FS I : Stromada NADP+ ‘yi , NADPH ‘ a indirger.
ATP sentaz : Protonları tilakoit boşluktan stromaya geçirerek ATP üretir.
•Elektron alan : indirgenir ( redüklenir )
•Elektron veren: yükseltgenir ( oksitlenir )
Not !
• Siyanobakterilerin ve Bitkilerin birbiri ardına çalışan iki farklı fotosistem merkezi vardır.
• Mor ve Yeşil Sülfür Bakterilerinde tek bir fotosistem merkezi bulunur.
Granumlar:
• Tilakoit yığınları ve FS II ‘nin bulunduğu yer.
Grana Lamelleri = Ara Lameller:
• Granaları birbirine bağlayan yapılar.
• Ayrıca FS I in bulunduğu yerdir.
• FS I grana lamellerinin bulunduğu gibi tilakoitlerin kenarlarında bulunur.
ENGELMAN DENEYİ
- Theodore Engelmann (Teodor Engılmın, 1843-1909) ışığın farklı dalga boylarının fotosenteze etkisini 1883 yılında alg ve bakterilerle yaptığı deneyle göstermiştir.
- Engelmann, ışığı prizmadan geçirerek elde ettiği kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor ışıkları ipliksi bir alg üzerine düşürmüştür.
- Algdeki fotosentez hızını ölçebilmek için oksijenli ortamda yaşayan bir tür aerobik bakteri kullanmıştır.
Deney Sonucunda;
- Mor, mavi ve kırmızı ışıkların alg üzerine düştüğü bölgelerde oksijeni seven (aerob) bakterilerin en fazla toplandığı görülmüştür.
- Bakterilerin toplanması, fotosentezin bu bölgelerde daha hızlı gerçekleştiğini dolayısıyla daha fazla oksijen üretildiğini göstermiştir.
- Yeşil ışık ise bakterilerin en az bulunduğu yerdir. Çünkü algler klorofilden dolayı yeşil ışığın çok az bölümünü soğurur. Bu nedenle bu bölgede fotosentez hızı daha düşük olur.
Engelmann Deneyinin Göre ;
- Fotosentez hızı, mor -mavi ve daha sonra da kırmızı ışıkta maksimum düzeydedir.
- Fotosentez hızı yeşil ışıkta minimum düzeydedir.
- Fotosentez hızı ışığın dalga boyu ile orantılı olarak artmaz, azalmaz da.
- Fotosentez hızı ışığın dalga boylarının enerji miktarına göre orantılı olarak artmaz, azalmaz da.
- Fotosentez hızını belirleyen durum, ışığın klorofil tarafından emilebilme (absorbe edilebilme) durumudur.
- Klorofil tarafından en çok emilen mor-mavi daha sonra da kırmızı ışık olduğu için fotosentez hızı bu dalga boylarında en yüksektir.
- En az emilen (en çok yansıtılan) yeşil ışık olduğu için fotosentez hızı, bu ışıkta en düşüktür.
Unutma !
En fazla; tutulan ışık ( emilen =soğurulan= absorbe edilen ışık) = Mavi – Mor – Kırmızı Işıklardır.
Mavi – mor – kırmızı ışıklardır fotosentez hızını maksimum yapar.
En fazla; yansıtılan ışık (geçirilen = kırılan ışık) = Yeşil Işıktır.
Yeşil ışıktır fotosentez hızını minimum yapar.
Klorofil-a ve klorofil b ‘ nin absorbsiyon spektrumu incelenecek olursa;
• Mavi ve kırmızı ışığın fotosentezde en etkili oldukları görülür.
• Yeşil ışığın etkisinin ise en az olduğu görülür.
KONU TARAMA
SORU 1. Bitkilerde fotosentez, yaprağın aşağıda verilen yapılarının hangisinde gerçekleşir?
A) Soymuk boru hücrelerinde
B) Arkadaş hücrelerinde
C) Kütikula tabakasında
D) Palizat parankima hücrelerinde
E) Odun boru hücrelerinde
Cevap.1: D
Açıklama: Yaprakta en yoğun kloroplastın bulunduğu palizat parankiması hücreleridir. Dolayısı ile fotosentez burada gerçekleşir.
A) Soymuk boru hücrelerinde ( Floem iletim demeti)
B) Arkadaş hücrelerinde ( İletim demetleri yanında bulunur)
C) Kütikula tabakasında ( En üste mumsu, ölü ve koruyucu tabaka )
D) Palizat parankima hücrelerinde ( Mezofil tabakası içinde )
E) Odun boru hücrelerinde ( ksilem iletim demeti)
SORU 2. Bir kloroplastın kesiti aşağıdaki şekilde verilmiştir.
Fotosentezin karbon tutma reaksiyonlarının gerçekleştiği yer hangi numara ile gösterilmiştir?
A) I B) II C) III D) IV E) V
Cevap.2: C
Açıklama:
• Karbon tutma (ışıktan bağımsız) reaksiyonlar stromada gerçekleşir. Stroma, III numara ile gösterilmiştir.
A) I . ( Dış zar )
B) II. ( İç zar )
C) III . ( Stroma; sıvı kısım )
D) IV . ( Granum )
E) V . ( Ara lamel )
SORU 3. Fotosentezde aynı klorofil molekülünün tekrar tekrar kullanılabilmesini aşağıdakilerden hangisi sağlar?
A) Ortamda ADP moleküllerinin bulunması
B) Oksijenin sudan ayrılması
C) Yüksek enerjili elektron enerjilerinin ATP lerde tutulması
D) P ∼5C P ∼ bileşiğinin serbest karbondioksiti tutması
E) Elektron taşıma sistemine elektron aktarılması
Cevap.3: E
Açıklama:
- Işığı soğuran klorofil elektron kaybeder, yükseltgenir.
- Kaybedilen elektronlar elektron taşıma sistemi tarafından taşınarak tekrar klorofile aktarılarak indirgenir.
- Bu sayede klorofiller tekrar tekrar kullanılabilir.
SORU 4. Normal çevre koşullarında, bitkilerin kloroplastlarında aşağıdaki olaylardan hangisi gerçekleşmez?
A) Enzimlerin kullanılması
B) ATP üretimi
C) DNA nın eşlenmesi
D) Organik madde üretimi
E) Yağ depolanması
Cevap.4: E
Açıklama:
A) Enzimlerin kullanılması. (Fotosentez reaksiyonları enzimatik tepkimedir. Yani enzimler kullanılır.)
B) ATP üretimi. (Fotofosforilasyon ile ATP üretilir.)
C) DNA nın eşlenmesi. (DNA’sını eşleyebilir.)
D) Organik madde üretimi. ( Normal çevre koşullarında bitkilerin kloroplastında fotosentez gerçekleşir ve glikoz üretimi olur.)
E) Yağ depolanması. (Kloroplastlarda yağ bulunur ama depo edilmez.)
SORU 5. Bir cisim, gelen ışınları;
I. Geçirebilir
II. Yansıtabilir
III. Soğurabilir
Bitkilerin, güneşten gelen ışın enerjisinden fotosentezde yararlanabilmeleri için bu olaylardan hangilerini gerçekleştirmeleri gerekir?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III
Cevap.5: C
Açıklama:
- Fotosentez sırasında güneş ışınları soğurularak ( emilerek = absorbe edilerek ) besinlerin yapısındaki kimyasal enerjiye dönüştürülür.
- Fotosentez yapan kısımların yeşil olmasının nedeni yeşil ışığın yansıtılması veya geçirilmesidir. Yani fotosentezde yeşil ışıktan yararlanılmaz.
SORU 6. Fotoototrof canlılarda klorofil ile ilgili,
I. Organik yapılıdır.
II. Tüm ototrof canlılarda üretilir.
III. En fazla yeşil ışığı soğurur.
IV. Işık enerjisinin ATP enerjisine dönüşümünde görev alır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve IV D) II ve III E) I, II ve IV
Cevap.6: C
Açıklama:
I. Organik yapılıdır. Doğru.
II. Tüm ototrof canlılarda üretilir. Yanlış. ( Kemootoroflarda üretilmez. )
III. En fazla yeşil ışığı soğurur. Yanlış. (En fazla mavi-mor sonra da kırmızıyı en fazla soğurur. Yeşil en az soğurulur.)
IV. Işık enerjisinin ATP enerjisine dönüşümünde görev alır. Doğru. (Fotofosforilasyon da görev alır.)
SORU 7. Canlılardaki bazı enerji dönüşümü olayları aşağıda verilmiştir.
I. Kimyasal enerji → Elektrik enerjisi
II. Işık enerjisi → Kimyasal enerji
III. Kimyasal enerji → Isı enerjisi
IV. Kimyasal enerji → Mekanik enerji
Buna göre bu enerji dönüşümlerinin hangileri insan vücudunda gerçekleşir?
A) Yalnız II B) Yalnız IV C) I ve II D) II ve IV E) I, III ve IV
Cevap.7: E
Açıklama:
I. Kimyasal enerji → Elektrik enerjisi Gerçekleşir. ( Sinir hücrelerinde elektrokimyasal iletimler gerçekleşir. )
II. Işık enerjisi → Kimyasal enerji Gerçekleşmez. ( Sadece fotoototrof canlılarda gerçekleşir. )
III. Kimyasal enerji → Isı enerjisi Gerçekleşir. ( Oluşan her enerjinin bir kısmının ısı enerjisine dönüşerek ortama verildiğini hatırlayalım.)
IV. Kimyasal enerji → Mekanik enerji Gerçekleşir. ( Hareket esnasında kaslarımızda gerçekleşir. )
SORU 8. Aşağıdaki şekilde fotosistemin yapısı verilmiştir.
Buna göre aşağıdaki açıklamaların hangisi doğrudur.?
I. İlk elektron tutucu anten kompleksine yerleşmiştir.
II. Fotosistemler ışığı sorur.
III. Tepkime merkezinde elektron veren bir pigment bulunur.
IV. Anten kompleksi klorofil ve karotenoitlerden oluşur.
V. Bitkilerde fotosistem I ( FS I) ve fotosistem II (FS II) olmak üzere iki çeşit fotosistem bulunur.
A ) I – III – IV B) Yalnız I C) II – III – IV – V D ) I – II – III E) I- II – III – IV – V
Cevap.8: C
Açıklama:
I. İlk elektron tutucu anten kompleksine yerleşmiştir. Yanlış. ( İlk elektron tutucu anten kompleksine değil, tepkime merkezine yerleşmiştir.)
II. Fotosistemler ışığı sorur. Doğru.
III. Tepkime merkezinde elektron veren bir pigment bulunur. Doğru.
IV. Anten kompleksi klorofil ve karotenoitlerden oluşur. Doğru.
V. Bitkilerde fotosistem I ( FS I) ve fotosistem II (FS II) olmak üzere iki çeşit fotosistem bulunur. Doğru.
SORU 9. Şekilde yaprak enine kesitinde bazı kısımlar numaralandırılmıştır.
Numaralı kısımlarla ilgili aşağıdaki hangisi yanlıştır?
I. Kütikula tabakasıdır.
II. Üst epidermistir.
III. Palizat parankimasıdır.
IV. Sünger parankimasıdır.
V. Alt epidermisin farklılaşması ile oluşmuş stoma hücreleridir.
A) II – III – IV B) I – II – IV – V C) Yalnız III D) I – II – II E) I – II – III – IV – V
SORU 10. Engelmann, ışığı prizmadan geçirerek elde ettiği kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor ışıkları ipliksi bir alg üzerine düşürmüştür.
Algdeki fotosentez hızını ölçebilmek için oksijenli ortamda yaşayan bir tür aerobik bakteri kullanmıştır.
Buna göre aşağıdaki deney sonuçlarından hangilerine ulaşması beklenemez?
I. Mor-mavi ve kırmızı ışıkta fotosentez hızının yüksek olduğu,
II. Yeşil ışıkta bitkinin fotosentez yapmadığı,
III. Daha çok yeşil ışıktan kısmen de sarı ışıktan bakterilerin sürekli kaçtığı,
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III
Cevap.10: B
Açıklama:
I. Mor-mavi ve kırmızı ışıkta fotosentez hızının yüksek olduğu. Beklenir. ( Bakterilerin mor-mavi ve kırmızı ışıkta yoğunlaşmasının nedeni oksijenin fazla olmasıdır. Bu da bu ışıklarda fotosentezin hızlı olduğunu gösterir. )
II. Yeşil ışıkta bitkinin fotosentez yapmadığı. Beklenmez. ( Çünkü; her ne kadar bakteriler yeşil ışıktan kaçsa da tamamen bu yeşil ışık olan bölgede hiç bakteri yoktur denilemez. Az da olsa yeşil ışıkta da bakteriler yaşayabilmişlerdir.)
III. Daha çok yeşil ışıktan kısmen de sarı ışıktan bakterilerin sürekli kaçtığı. Beklenir. ( Deneye göre yeşil ve sarı ışıkta azda olsa bakteriler mevcuttur.)
SORU 11. Aşağıda renkleri verilen yapraklar eşit sürede ışığın farklı dalga boyları altında tutuluyor.
Buna göre en hızlı fotosentezin gözlendiği yaprak aşağıdakilerden hangisidir?
A) I B) II C) III D) IV E) V
Cevap.11: D
Açıklama:
- Yaprağın yeşil renkli olması yapısında bol miktarda klorofil olduğunu gösterir ki bu fotosentez yapabilmek için şarttır.
- Işığın dalga boylarında ise mor-mavi-kırmızı-turuncu-sarı-yeşil sıralaması ile çoktan aza fotosentez gerçekleşir.
Buna göre ;
IV. Yeşil yaprak → Kırmızı ışıkta fotosentez en hızlıdır.
SORU 12.
I. 6CO2 + 12H2O —————→ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
II. 6 CO2 + 12 H2S —————→ C6H12O6 + 12 S + 6 H2O
III. 6 CO2 + 12 H2 —————→ C6H12O6 + 6 H2O
Yukarıda canlılarda görülen farklı fotosentez mekanizmaları verilmiştir.
Fotosentez mekanizmaları ile ilgili aşağıdakilerden hangisi kesin olarak yanlıştır?
A) I bakteri, alg ve bitkilerde görülür.
B) Tüm fotosentez tepkimelerinin karbon kaynağı karbondioksittir.
C) I, atmosfere oksijen kazandırır.
D) II prokaryot, III ökaryotlarda görülür.
E) Fotosentezde farklı hidrojen kaynakları görev alır.
Cevap.12: D
Açıklama:
I. Tepkimeyi: Bitkiler, öglena, algler ve siyanobakteriler (mavi-yeşil alg) Siyano bakteriler: bakteri grubu canlılardır. Yani prokaryot yapıya sahiptirler.)tarafından gerçekleştirilir. (Hem Ökaryot hem de prokaryot hücrelerde görülür.)
II. Tepkimeyi: Mor Sülfür bakterileri ( fotosentetik bakteriler ) tarafından gerçekleştirilir. ( Prokaryot Hücreler )
III. Tepkimeyi: Hidrojen Sülfür bakterileri ( fotosentetik bakteriler ) tarafından gerçekleştirilir. ( Prokaryot Hücreler )
Buna göre:
A) I. bakteri, alg ve bitkilerde görülür. Doğru.
B) Tüm fotosentez tepkimelerinin karbon kaynağı karbondioksittir. Doğru.
C) I. de atmosfere oksijen kazandırır. Doğru.
D) II. prokaryot, III. ökaryotlarda görülür. Yanlış.
E) Fotosentezde farklı hidrojen kaynakları görev alır. Doğru.
SORU 13. Fotoototrof canlılarda aşağıdakilerden hangisi hepsinde görülmez?
A) Işık enerjisi kullanımı,
B) Klorofil kullanılır,
C) Yan ürün oluşturma,
D) Hidrojen kaynaklarının farklı olması,
E) CO2 tüketme
Cevap.13: C
Açıklama:
A) Işık enerjisi kullanımı. Doğru.
B) Klorofil kullanılır. Doğru.
C) Yan ürün oluşturma. Yanlış. (Hidrojen Sülfür bakterileri ( fotosentetik bakteriler ) hidrojen kaynağı olarak H2 ‘ yi kullanır ve bu tepkimenin sonunda yan ürün oluşturmazlar.) ( 6 CO2 + 12 H2 —————→ C6H12O6 + 6 H2O )
D) Hidrojen kaynaklarının farklı olması. Doğru.
E) CO2 tüketme. Doğru.
SORU 14. Özdeş ve optimum koşullarda iki bitki kullanılarak yapılan deneylerde,
I. Deney: I. bitkinin bulunduğu ortamdaki suyun oksijen atomları işaretlenmiştir. Bitkinin fotosentez yapması için yeterli bir süre beklenmiştir.
II. Deney: II. bitkinin bulunduğu ortamdaki karbondioksitin oksijen atomları işaretlenmiştir. Bitkinin fotosentez yapması için yeterli bir süre beklenmiştir.
I. ve II. deney sonucunda bitkilerin oluşturduğu fotosentez ürünlerinden hangilerinin işaretli olması beklenir?
I. deney II. deney
A) Organik Besin Oksijen gazı
B) Oksijen gazı ve Organik besin Su
C) Su ve organik besin Organik besin
D) Oksijen gazı Organik besin ve Su
E) Su ve oksijen gazı Su ve Organik besin
SORU 15. Fotosentezin gerçekleşmesini sağlayan klorofil pigmentinin yapısında aşağıdaki minerallerden hangisi bulunmaz?
A) Mg B) Fe C) N D) C E) H
Cevap.15: B
Açıklama:
» Klorofil pigmentinin yapısında Fe minerali bulunmaz
Hatırlatma:
• Klorofil fotosentezde ışığın soğurulmasını sağlayan pigmenttir.
• Klorofilin yapısında C, H, O, N, Mg bulunur.
• Klorofil sentezi için yapısında bulunan bu elementlerin dışında Fe ve ışığa da ihtiyaç̧ vardır.
• Fe elementi, klorofilin üretimi için gerekli enzimin yapısına katılarak, klorofil üretimine katkıda sağlar.
SORU 16. Tabloda K ve L canlılara ait bazı özellikler verilmiştir.
( Tabloda “+” işareti özelliğin bulunduğunu, “-” işareti ise özelliğin bulunmadığını göstermektedir.)
Buna göre, bu canlılarla ilgili aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi doğru olabilir?
Cevap.16: E
Açıklama:
•K canlısının endospor oluşturuyor olması kesinlikle bakteri olduğunu gösterir.
Buna göre C ve E şıklarına bakıldığında;
•L canlısı ise fotosentez yaptığına göre maya mantarı olamaz. Alg olma durumundadır. Çünkü algler fotosentez yapar.
Fotosentez Tepkimeleri
ÖNEMLİ !
İndirgenme ( Redüksiyon ) nedir?
» Bir atom veya molekülün elektron alması veya hidrojen atomu almasıdır. Örnek olarak;
- Hidrojen eklenmesi
- Oksijen çıkması
- Elektron eklenmesi
- Enerjinin depolanması
- CO2’den glikoz sentezi
verilebilir.
Yükseltgenme ( Oksidasyon ) nedir?
» Bir atom veya molekülün elektron vermesi veya hidrojen atomu vermesidir. Örnek olarak;
- Hidrojen çıkması
- Oksijen eklenmesi
- Elektron ayrılması
- Enerjinin serbest hale geçmesi
- Glikozun CO²’ye yıkımı
verilebilir.
» Fotosentez, iki ana basamakta gerçekleşir. Bunlar:
1- Işığa Bağımlı Evre:
- Birinci basamakta ışık enerjisi, hücrenin doğrudan kullanabileceği kimyasal enerjiye dönüştürülür.
- Dönüşüm sırasında mutlaka ışık enerjisi kullanıldığından bu olaya Işığa Bağımlı Reaksiyonlar denir.
2- Işıktan Bağımsız Evre:
( C Tutma Reaksiyonları = Karanlık Evre Reaksiyonları = Calvin Döngüsü )
- İkinci basamakta CO2 kullanılarak birinci basamaktan gelen ATP ve NADPH molekülleri yardımıyla organik madde sentezlenir. Işıktan bağımsız evrede ışığa bağımlı evrede oluşan bazı maddeler kullanılır.
- Bir dizi kimyasal tepkimelerin gerçekleştiği bu basamağa Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar denir.
Işığa Bağımlı Evrede:
1- Işık kullanılır.
2- Klorofil a ve klorofil b gibi pigment maddeleri kullanılır.
3- ETS kullanılır.
4- Fotofosforilasyon gerçekleşir.
5- H2O harcanır , O2 üretilir. ( Yani, Su fotoliz olur. )
6- NADPH ve ATP oluşur.
» Işık reaksiyonları Granada gerçekleşir.
Işıktan Bağımsız Evrede:
1- Işık kullanılmaz.
2- Klorofil a ve klorofil b gibi pigment maddeleri kullanılmaz.
3- E.T.S. kullanılmaz.
4- CO2 harcanır, glikoz üretilir.
5- Işığa bağımlı evrede fotofosforilasyonla elde edilen ATP ’nin tamamı harcanır.
6- NADP+ ve ADP oluşur.
» Işıktan bağımsız reaksiyonlar Stromada gerçekleşir.
DİKKAT ET !
NADP :
( Nikotinamid Adenin Dinükleotit Fosfat )
Görevi :
• H+ taşıyıcısı olarak görev yapan bir koenzimdir.
Koenzim; bileşik enzimlerde baştaki proteinden oluşan “apoenzime” bağlı kısım eğer organik bir madde ise o enzim
“ Koenzim” olarak isimlendirilir.
Kofaktör: Apoenzime bağlı kısım inorganik bir madde ise o zaman da “ Kofaktör ” olarak isimlendirilir.
NADP ’ nin Görev Yaptığı Olay:
• Fotosentez olayında görev yapar.
NADPH+ :
( Nikotinamid Adenin Dinükleotit Fosfat Hidrojen )
• NADP ‘nin H+ alarak indirgenmiş hali.
NAD: Nikotinamid Adenin Dinükleotit ( Koenzimdir.)
FAD: Filavin Adenin Dinükleotit ( Koenzimdir.)
Görev ve görev yaptıkları yer:
•Her iki koenzim de yükseltgenme ve indirgenme tepkimelerinde e- taşıyıcısı olarak Hücresel Solunumda görev yapar.
NADH : Nikotinamid Adenin Dinükleotit Hidrojen
• NAD ‘ın H+ almış halleri.
FADH : Filavin Adenin Dinükleotit Hidrojen
• FAD ‘ın H+ almış halleri.
1- Işığa Bağımlı Tepkimeler:
Gerçekleştiği yer:
• Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonları kloroplastın tilakoit zarında ( granumların etrafındaki zar kısmında ) gerçekleşir.
Amaç;
• Işıktan bağımsız tepkimeler için gerekli ATP ve NADPH üretmektir.
Işığa Bağımlı Reaksiyonlar ;
1- Işık gereklidir.
2- Klorofil görev alır.
3- Enzimler görev alır. (Ancak enzim miktarı ışıktan bağımsız evreye göre oldukça az olduğundan ve kullanılan enzimler koenzim olduğu için sıcaklık değişimlerinde çok fazla etkilenmezler. Daha çok ışık etkisinde gerçekleşen reaksiyonlardır. )
4- Fotosistemler ( FS II ve FS I ) görev alır.
5- Tilakoit zarda bulunan ETS elemanları kullanılır.
6- Su kullanılır. Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında su parçalanır (fotoliz) ve oksijen oluşur.
( Fotoliz: Işık enerjisi ve enzimlerle su moleküllerinin iyonlarına ayrışmasıdır. Yani suyun oksijen, hidrojen ve elektrona parçalanmasına denir. Oluşan Oksijen gaz olarak atmosfere verilir. )
Not !
• Siyanobakterilerin ve Bitkilerin birbiri ardına çalışan iki farklı fotosistem merkezi vardır.
• Mor ve Yeşil Sülfür Bakterilerinde tek bir fotosistem merkezi bulunur.
1- Tilakoit zardaki FS II güneş ışığını soğurarak, ışıktaki enerjiyi alır. FS II nin anten kompleksindeki çok sayıdaki klorofil molekülü ışık enerjisini daha da artırarak birbirine aktararak tepkime merkezindeki ‘’klorofil a‘’ molekülüne iletilir. Yüksek enerjili güneş ışığı fotonunun (taneciğinin) klorofil a ya gelmesiyle , klorofil a ‘daki elektron (e-) uyarılır ve elektrik enerjisi seviyesi artar. Enerjisi artan bu e- klorofilden koparak fırlar. Bu durumda FS II bir e- kaybetmiş yani yükseltgenmiş olur.
2- Tam bu sıra da tilakoit boşluk içindeki su bir enzim tarafından fotolize uğrar.
3- Suyun fotolizi sonucu oluşan e- lar FS II ye geçer. Böylece FS II biraz önce yapısından fırlayarak kaybettiği e- eksiğini tamamlamış olur. (Bu durum FS II nin yaptığı bu olayın sürekliğini sağlamış olur.)
4- FS II den fırlayan enerji yüklü e- ‘’ İlk e- alıcı’’ molekül tarafından yakalanır.
5- ‘’ İlk e- alıcı’’ üzerindeki e- ,tilakoit zar üzerindeki ETS elemanları aktarılır ve FS I ‘e doğru taşınmaya başlar.
6- e- , ETS elemanları üzerinden geçerken ATP sentezi için gerekli enerjinin üretilmesini de sağlar.
Bu durum şu şekilde gerçekleşir:
Enerji yüklü e- , ETS üzerinden geçerken e- nun enerjisi ETS elemanları tarafından soğurulur yani emilir. ETS tarafından alınan bu enerjinin etkisiyle, Tilakoit zarın dışında ( yani kloroplastın sıvı kısmı olan ‘’stromada’’ ) bulunan H+ iyonları tilakoit boşluğa geçer.
7- Aynı zamanda ETS üzerindeki e- , FS I ‘ e doğru ilerlemeye devam eder. FS I de aynı FS II ‘de olduğu gibi ışık enerjisini alır ve kendi tepkime merkezindeki klorofil a molekülüne bu enerjiyi iletir. Klorofil a nın elektronu gelen enerji etkisiyle uyarılarak FS I deki tepkime merkezinden dışarı fırlar. Bu şekilde e- kaybederek yükseltgenmiş olan FS I ‘ in e- eksiği bu sırada kendisine FS II ‘ den gelen e- ile tamamlanmış ve böylece e- alan FS I indirgenmiş olur.
8- FS I ‘ den fırlayan e- ilk elektron alıcı tarafından tutulur ve ETS elemanına aktarılır.
( Buradaki ETS elemanı , demir içerikli Ferrodoksin dir.)
9- Bu en son ETS elemanın üzerindeki e- yi , NADP + REDÜKTAZ denilen enzim alarak stromadaki NADP+ ye taşır.
10- NADP+ aldığı bu e- enerjisiyle iki protona ( yani H+ atomlarına ) bağlanarak NADPH2 dönüşür.
( NADP+ ye bağlanan H+ ler suyun fotolizi sonucu oluşan 2 H+ atomunun difüzyon nedeniyle tilakoit boşluğundan çıkan H+ ler dir.)
» Böylece NADPH2 oluşmuş olur. Bu oluşan NADPH2 nin ışıktan bağımsız yani karanlık evreye aktarılacağını unutma.
11- ATP nin üretimi:
FS II den ayrılan e- nun ETS üzerinden geçişi sırasında e- deki enerjinin soğurulmasıyla stromadan tilakoit boşluğa H+ geçişini hatırlayalım.
Hem bu şekilde tilakoit boşluğa giren H+ ler hem de aynı zaman suyun fotolizi sonucu oluşan H+ ler tilakoit boşluk içinde yoğun bir H+ birikimine neden olacaktır. Bu H+ yoğunluğu difüzyon gereği bu molekülün dışarı çıkma isteğine neden olacaktır. İşte bu geçişler, ATP SENTAZ PROTEİNİNDEN gerçekleşir.
ATP SENTAZDAN, H+ dışarı çıkarken üzerindeki hareket enerjisiyle ADP ve P yi (inorganik fosfat) birleştirip ATP molekülünü oluşturur.
» Oluşan bu ATP ‘ nin de ışıktan bağımsız yani karanlık evreye aktarılacağını unutma.
1- Işığa Bağımlı Tepkimeler:
1- İlk gerçekleşen olay FS II ve FS I ’ in klorofil a moleküllerinin ışığı soğurması ve elektron kaybederek yükseltgenmesidir.
2- İkinci sırada gerçekleşen olay, suyun fotolizidir.
3- Daha sonra fotofosforilasyon ile ATP üretilir.
4- En son gerçekleşen olay NADP ’ nin indirgenmesidir. Yani NADPH+H+ üretimidir.
5- FS I ve FS II ’ nin ortak amacı NADPH üretilmesini sağlamaktır.
6- Bu evrede gerçekleşen en önemli olay suyun fotolizidir.
Işığa Bağımlı Tepkimelerdeki elektron akış yönü:
H2O →FS II → FS I →NADPH
şeklindedir.
» FS I kaybettiği elektronunu FS II ‘ den gelen elektronlarla tamamlar.
» FS II ‘ nin kaybetmiş olduğu elektronlar ise ortamda bulunan suyun fotolizinden oluşan elektron ile tamamlanır.
Dikkat:
» Işığa bağımlı reaksiyonların olduğu bu evre ayrıca “canlılar için gerekli olan O2 üretilip atmosfere verilmesini” sağlar.
- Işığa bağlı tepkimelerde ATP, tilakoit zarda bulunan ETS elemanları üzerinde e- ‘ların aktarılması sırasında oluşur.
- Işığa bağlı tepkimelerde ATP, ’’ fotofosforilasyonla ’’ gerçekleşir.
- Işığa bağlı tepkimelerde, ETS elemanları üzerinde e- ‘ların aktarılması sonucunda NADP ‘ ye H+ atomu bağlanarak NADPH2 oluşur.
Kemiozmozis :
» Tilakoit zarın her iki tarafındaki (tilakoit boşluk – stroma) hidrojen konsantrasyonuna bağlı olarak ATP üretim mekanizmasıdır.
Işığa Bağımlı Reaksiyonlarda:
Ek Bilgi
» Fotosistemler (FS II ve FS I) ETS ile birbirine bağlanmıştır.
» ETS ,elektronları yakalama ve başka bir moleküle aktarma yeteneğine sahip bir dizi molekülden oluşur.
Fotosentezde görevli ETS elemanları e- ları sırasıyla;
- FS II den e- ‘ nu önce pg alır.
- pg den e- ‘lar stk ya aktarılır.
- stk dan e- lar pc ‘ye aktarılır.
- pc ‘ den e- FS I ‘ e aktarılır.
- FS I ’ den e- ‘nu fd elmanı alır.
- Fd üzerindeki e- ‘nu NADP + REDÜKTAZ denilen enzim alarak stromadaki NADP+ ye taşır.
ETS Elemanları ( İş Yapma Sırasına Göre ) Şunlardır :
1- Plastokinon ( pq ) ( = flavoprotein )
2- Sitokrom ( stk ) ( stk – b ve stk – c olarak iki tanedir.)
3- Plastosiyanin ( pc )
4- Ferrodoksin ( fd )
UNUTMA !
1- Işığa Bağlı Reaksiyonlarda Rol Oynayan Moleküller:
a) Klorofiller
b) Enzimler
c) ETS Molekülleri
2- Özetle Işıklı Evrede Şu Olaylar Olur.
1) Işık Soğurulur.
2)Elektron Transfer Olur.
3)ATP Üretilir (Fosforilasyonla)
4)Su Parçalanır (Fotoliz)
5)O2 Açığa Çıkar.
6)ETS Görev Alır.
7)H2O Oluşur.
2- Işıktan Bağımsız Tepkimeler:
( Calvin Döngüsü = CO2 İndirgenmesi = Karbon Tutma Reaksiyonları = Karanlık Evre) :
Ön Bilgi – 1:
» Fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonları 1950 ‘ li yıllarda Melvin Calvin ve arkadaşları tarafından aydınlatıldı. Melvin Calvin , 1961’ de bu çalışma ile ‘’ Nobel Ödülü ‘’ aldı.
Özetle çalışmada;
- Fotosentez yapan canlıya, karbon atomu radyoaktif olan karbondioksit ( 14 CO2 ) verdiler. Normal bir karbondioksitin karbonu 12 CO2 ‘ dir.
- 14 C ‘ lü organik maddeleri sırası ile belirlediler. 14 C ‘ ün bir döngü şeklinde taşındığını belirlediler.
- Bu nedenle bu evreye; ‘’ Calvin Döngüsü = CO2 İndirgenmesi = Karbon Tutma Reaksiyonları ’’ da denir.
Ön Bilgi – 2:
» Bu evrede ışık doğrudan kullanılmadığı için bu evreye ’’ Işıktan Bağımsız Tepkimeler ‘’ veya ‘’ Karanlık Evre ‘’ de denir.
Ancak;
- Bu evre ‘’ışık reaksiyonlarının’’ devamı niteliğindedir.
- Işık reaksiyonları durunca karanlık evrede otomatik olarak durur.
- Bu nedenle direk olarak ışığa bağımlı olmasa da yani bu evrede ışık kullanılmasa da, dolaylı olarak ışık bu evreyi de etkiler.
» Işıktan bağımsız tepkimeler ‘’ gündüz ‘’ gerçekleşir.
Çünkü;
- Bu evrede, ışığa bağımlı evrede üretilen ATP ve NADPH2 ‘ ye ihtiyaç vardır.
- Ayrıca ışık bu evrede görev yapan bazı enzimleri çalışması için aktifleştirir.
Gerçekleştiği Yer:
• Fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonları kloroplastın stromasında ( kloroplastın sıvı kısmında ) gerçekleşir.
Amaç;
• Organik besin üretmektir.
Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar ;
1- Işık gerekli değildir. Işık doğrudan kullanılmadığı için bu aşamaya ” Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar ” adı verilir.
2- Enzimler görev alır. Bu nedenle de sıcaklık değişimlerinden çok etkilenir. ( Hatırlatma: ‘’ ışığa bağımlı tepkimede’’ de enzimler kullanılır. Ancak ‘’ ışığa bağımlı tepkimede’’ kullanılan enzimler metabolik enzimler olmadığı için ısıdan etkilenmezler.)
3- CO2, ATP ve NADPH kullanılarak basit şekerler sentezlenir.
4- CO2 atmosferden alınır. ( CO2 özümlemesi ( emilimi ) ve indirgemesi olur. )
5- NADPH yükseltgenir. ( NADPH2 elektronlarını bırakıp NADP haline gelir yani yükseltgenir.)
5- ATP de ADP haline gelir. ( Işıktan bağımsız reaksiyonlarda, ışığa bağımlı reaksiyonlarda elde edilen ATP’nin tamamı harcanır.)
6- NADP ve ADP ışıklı evre geri gönderilir.
7- Organik madde ve H2O üretilir.
8- Fotosentezde asıl kazanç organik madde olan PGAL ( Fosfogliser aldehit )’dir.
9- Işıktan bağımsız reaksiyonlar Rubisko ( Ribuloz Bifosfat Karboksilaz ) Enzimi sayesinde 5 karbonlu RDP ( ribuloz difosfat ) molekülüne CO2 eklenerek 6C’lu kararsız bir ara bileşiğin oluşması ile başlar.
10- 6C’lu kararsız ara bileşik enzimlerle parçalanır ve iki molekül 3C’lu Fosfogliserik Asit ( PGA ) oluşur.
11- PGA ’dan, ATP ve NADPH harcanarak fosfogliseraldehit ( PGAL ) oluşur.
12- PGAL ’ in bir kısmından Ribuloz Mono Fosfat ( RMP ) sonra da RDP sentezlenerek ışıktan bağımsız reaksiyonların sürekliliği sağlanmış olur
En Kısa Özetle Karanlık Evreyi Şu Anlatabiliriz :
1- Karbondioksit, Calvin döngüsüne girdiği zaman yeni bir ara molekülün oluşmasını sağlar.
2- Ara molekülün yıkımı sonucunda fosfogliseraldehit ( PGAL ) açığa çıkar.
3- Fosfogliseraldehit ( PGAL ) molekülleri kullanılarak Glikoz sentezi gerçekleştirilir.
4- Işıktan bağımsız reaksiyonlarda ışık, klorofil ve elektron taşıma sistemi kullanılmamaktadır.
5- Karbondioksit ve ATP harcanırken de glikoz açığa çıkar.
NOT:
•Tepkimeye giren her bir CO2 için 3 ATP ve 2 NADPH2 harcanır.
Buna göre;
1 molekül glikoz sentezi için döngüye, 6 molekül CO2 indirgendiğinden (harcandığından) ,
1 molekül glikoz için 18 ATP ve 12 NADPH gerektiği anlaşılır.
1 mol Glikoz üretmek için ; 6 CO2 + 12 NADH2 + 18 ATP harcanır.
Işıkta Bağımsız Tepkimelerinin Biraz Daha Ayrıntılı Gösterimi
Calvin Döngüsünün Basamakları Şu Şekilde Özetlenebilir:
1. Evre:
Karbon Bağlama ( CO2 ‘ in tutulması )
2.Evre:
İndirgenme ( Besin Sentezi )
3.Evre:
CO2 Alıcısının ( RuBP = RDP ) Yenilenmesi
Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar ;
- Işıktan bağımsız tepkimelerde üretilen PGAL’in bir kısmından önce ribuloz mono fosfat (RMP) sonra da RDP sentezlenerek ışıktan bağımsız reaksiyonların sürekliliği sağlanmış olur.
- PGAL’in bir kısmından ise glikoz sentezlenir. Glikozun fazlası lökoplastlarda nişastaya dönüştürülerek bitkinin kök tohum, ve meyve gibi yapılarında depo edilir.
- PGAL’in bir bölümü yağ asidi ve gliserol yapımında kullanılır.
- Bir bölümü ile de amino asit, vitamin ve organik bazlar sentezlenir. Bu dönüşümler sırasında topraktan su ile alınan N, S, Fe, Mg gibi mineral maddeler de kullanılabilir.
Organik Besinlerin Sentezi
⇒ Fotosentez tepkimelerinde, PGAL molekülünden glikoz dışında ;
• yağ asidi
• gliserol
• selüloz
gibi başka organik besin maddeleri de sentezlenebilir.
» ANCAK;PGAL kullanılarak amino asit, vitamin ve organik bazın sentezlenebilmesi için topraktan bazı azotlu bileşiklerin alınması gerekir.
- Üretilen maddeler canlının türüne göre değişiklik gösterir.
- Üretilen glikozun bir kısmı solunumla harcanır.
- Bir kısmı ise maltoz, sükroz, nişasta ve selüloz sentezinde kullanılır.
Fotosentez Reaksiyonlarının Görsel Olarak Özeti
Not:
• RuBP ( Ribuloz Bifosfat ) = RDP ‘ ye ( Ribuloz Difosfat ) , CO2 bağlanmasını sağlayan enzim
RUBİSKO ( Ribuloz Bifosfat Karboksilaz ) dır.
Fotosentezin Işığa Bağımlı ve Işıktan Bağımsız Reaksiyonlarının Karşılaştırılması
Fotosentezin Işığa Bağımlı ve Işıktan Bağımsız Reaksiyonlarının Tüketilenler, Üretilenle ve Amaç Açısından Karşılaştırılması
Not:
- 1 mol CO2’ nin bağlanması için, 3 ATP ve 2 NADPH2 gereklidir
- 1 mol glikozun sentezlenmesi için;
3 ATP x 6 = 18 ATP
2 NADPH2 x 6 = 12 NADPH2
gereklidir.
- 1 mol glikozun sentezlenmesi için, ışık ve karanlık reaksiyonların 6 kez tekrarlanması gerekir.
» Karanlık reaksiyonların, 6 kez tekrarlanması sonucunda 12 PGAL üretilir.
» Bunlardan; 2 PGAL glikoz sentezinde kullanılır.
» 10 PGAL ise ribuloz di fosfat sentezinde kullanılır.
» Fotosentezin ışık reaksiyonlarında,12 H2O harcanır.
» Karanlık reaksiyonlarda ise 6 H2O açığa çıkar.
» Bu nedenle fotosentez için 6 net H2O gereklidir.
Fotosentez Evreleri
Hatırlatma :
Işıktan bağımsız reaksiyonlarda 1 mol Glikoz üretmek için ; 6 CO2 + 12 NADH2 + 18 ATP harcanır.
Fotosentez tepkimelerinde 12 molekül H2O harcanıp, 6 molekül H2O üretilir. Bu nedenle net su molekülü 6 moleküldür.
KONU TARAMA
Soru 1. Fotosentez yapan bir yaprağın kloroplastında gerçekleşen;
I. ışığın soğurulması,
II. CO2 nin tutulması,
III. suyun parçalanması,
IV. karbonhidratların üretimi
olaylarından hangileri stromada gerçekleşir?V
A) I ve III B) II ve IV C) I, II ve III D) II, III ve IV E) I, II, III ve IV
Cevap.1: B
Açıklama:
1. I. ışığın soğurulması, ( Granada )
II. CO2 nin tutulması, ( Stromada )
III. suyun parçalanması, ( Granada )
IV. karbonhidratların üretimi ( Stromada )
Soru 2. Kloroplastlarda fotosentez sırasında;
I. elektron taşıma sisteminde yükseltgenme ve indirgenme olaylarının gerçekleşmesi,
II. oksijenin üretilmesi,
III. karbonhidrat üretimi
olaylarından hangileri granalarda gerçekleşir?
A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
Cevap.2: B
Açıklama: Granalarda ışığa bağımlı reaksiyonlar gerçekleşir.
Buna göre,
I. elektron taşıma sisteminde yükseltgenme ve indirgenme olaylarının gerçekleşmesi. ( Işığa bağımlı reaksiyondur. )
II. oksijenin üretilmesi, ( Işığa bağımlı reaksiyondur. )
III. karbonhidrat üretimi ( Karbon tutma reaksiyonudur. Stromada gerçekleşir. )
Soru 3. Fotosentez sırasında su molekülü aşağıdaki gibi ayrışır;
Buna göre I, II ve III ile numaralandırılmış olan elemanlardan hangileri fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimelerinde kullanılacak moleküllerin sentezinde işlev görür?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III
Cevap.3: D
Açıklama:
- Elektronların ( e- ) enerjisi ile ATP üretilir.
- H+ ile NADPH üretilir.
- Bunlar da ışıktan bağımsız tepkimelerinde kullanılır.
- Oksijen atmosfere verilir.
Soru 4. Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde meydana gelen;
I. ADP ’nin inorganik fosfatla birleşmesi,
II. NADP ’nin indirgenmesi,
III. suyun ayrışması,
IV. Fotosistem II ’nin yükseltgenmesi
olaylarının gerçekleşme sırası, aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
A) I – II – III – IV B) II – III – I – IV C) III – I – IV – II D) IV – I – III – II E) IV – III – I – II
Cevap.4: E) IV – III – I – II
Açıklama:
Gerçekleşme sırası;
IV. Fotosistem II ’nin yükseltgenmesi
III. suyun ayrışması,
I. ADP ’nin inorganik fosfatla birleşmesi,
II. NADP ’nin indirgenmesi,
5. Aşağıda şematik olarak verilen fotosentezin tepkimelerinde numaralarla belirtilen kısımlar için aşağıdakilerden hangisi doğru olarak verilmiştir?
Soru.6.
I. NADP indirgenmesi
II. Organik madde üretimi
III. Fotoliz
IV. CO2 indirgenmesi
Fotosentez sırasında gerçekleşen yukarıdaki olaylardan hangileri granalarda gerçekleşmez ?
A)I ve II B) I ve III C) II ve III D) II ve IV E) I ve IV
Cevap.6: D
Açıklama: Granalarda gerçekleşen olaylar ışığa bağımlı reaksiyonlardır.
Buna göre:
I. NADP indirgenmesi. ( NADP ‘ nin NADPH2 olması demektir ki bu ışıklı evrede yani granalarda gerçekleşir.)
II. Organik madde üretimi. ( Glikoz üretimi karanlık evrede yani stromada gerçekleşir.)
III. Fotoliz ( Suyun, ışık enerjisi ve enzimatik olarak hidrolizi yani parçalanmasıdır. Bu olay ışığa bağlı reaksiyonlarda yani granalarda gerçekleşir. )
IV. CO2 indirgenmesi. ( Karbondioksit indirgenmesi başka bir ifadeyle kullanımı karanlık evrede yani stromada gerçekleşir.)
Soru.7. Fotosentez reaksiyonları ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
I. Işığa bağımlı tepkimelerde fotofosforilasyon gerçekleştirilir.
II. Işığa bağımlı tepkimelerde üretilen NADPH2 Işıktan bağımsız tepkimelerde kullanılır.
III. Işığa bağımlı tepkimeler gündüz, ışıktan bağımsız tepkimeler gece gerçekleştirilir.
IV. Fotosentez reaksiyonları enzimler yardımı ile gerçekleştirilir.
V. Işıktan bağımsız reaksiyonlar stromada gerçekleşir.
A) Yalnız V B) I- II- IV-V C) I-II-III-IV-V D) I-II-V E) II-III-IV-V
Cevap.7: B
Açıklama:
I. Işığa bağımlı tepkimelerde fotofosforilasyon gerçekleştirilir. ( Söylenir. )
II. Işığa bağımlı tepkimelerde üretilen NADPH2 Işıktan bağımsız tepkimelerde kullanılır. ( Söylenir. )
III. Işığa bağımlı tepkimeler gündüz, ışıktan bağımsız tepkimeler gece gerçekleştirilir. (Söylenemez) Işıktan bağımsız reaksiyonlarda gündüz gerçekleşir. Işık reaksiyonları durunca karanlık evrede otomatik olarak durur. Bu evrede, ışığa bağımlı evrede üretilen ATP ve NADPH2 ‘ ye ihtiyaç vardır. Ayrıca ışık bu evrede görev yapan bazı enzimleri çalışması için aktifleştirir.
IV. Fotosentez reaksiyonları enzimler yardımı ile gerçekleştirilir. ( Söylenir. )
V. Işıktan bağımsız reaksiyonlar stromada gerçekleşir. ( Söylenir. )
Fotosentezin Hızını Etkileyen Faktörler
Bir Bitkinin Fotosentez Hızını Anlamak İçin Birim Zaman İçinde Bakılması Gereken Değerler Şunlardır:
1- Tükettiği CO2 miktarına ,
2- Ürettiği O2 miktarına ,
3- Kuru ağırlık artışına ,
bakılmalıdır.
» Bunlardan bir tanesini bilmek fotosentez hızının nasıl olduğunu anlamak için yeterli olur.
Fotosentez Hızı;
• Klorofil taşıyan bir hücrenin birim zamanda ortamda alarak kullandığı CO2 veya ürettiği O2 miktarı fotosentezin hızını verir.
Minimum Yasası;
⇒ Fotosentez aynı anda birden çok faktörün etkisi altındadır.
• Bu durumda fotosentezin hızını;
• Fotosenteze etki eden faktörlerden miktarı en düşük olana göre belirlenir. Buna Minimum Yasası denir.
» Fotosentez hızını etkileyen faktörler Çevresel ve Genetik olmak üzere ikiye ayrılır.
Not:
• Kloroplast sayısı artarsa, otomatik olarak klorofil ve enzim miktarı da artar.
1- Çevresel Faktörler
1- CO2 miktarı:
» CO2, fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimelerinin başlaması için gereklidir.
» CO2 miktarı arttığında fotosentez hızı belirli bir değere kadar artar. Sonra da sabit kalır.
- Havadaki CO2 yoğunluğu belirli bir sınırın altına düşerse bitki CO2 bağlayamaz ve fotosentez durur. Bu sınır yaklaşık %0,005’tir.
- Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 veya potasyum hidroksit (KOH), Sodyum hidroksit Na(OH), Baryum hidroksit Ba(OH)2 gibi
- CO2 bağlayan bileşiklerin ortamda bulunması fotosentez hızını düşürür.
- Sodada ve gazozda CO2 ve mineral fazla olduğu için fotosentez hızını olumlu etkiler.
2- Işık Şiddeti:
• Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belirli bir seviyeye kadar artar, daha sonra sabit kalır.
• Işık şiddeti öncelikle ışığa bağımlı evreyi etkiler. Işığa bağımlı evrenin etkilenmesi dolaylı olarak ışıktan bağımsız evreyi de etkiler.
CO2 ve ışık şiddetinin birlikte etkisi:
⇒CO2 ve ışık şiddeti bir arada düşünülürse, CO2 miktarı arttıkça fotosentez hızı da artmakta, ancak sonra sabit kalmaktadır.
⇒Işık şiddeti artırıldıkça CO2 miktarındaki artış ile birlikte fotosentez hızı biraz daha artmakta, ancak sonra yine sabit kalmaktadır.
⇒Doyma noktasına kadar fotosentez hızını CO2 belirlerken doyma noktasından itibaren ışık şiddeti belirleyici faktör olmaktadır.
NOT !
- Eğer bitkinin fotosentez yaptığı ortama kireç suyu, KOH ve NaOH maddeler konulursa fotosentez olumsuz etkilenir.
- Çünkü bu moleküller karbondioksit tutucudurlar; ortamdaki karbondioksiti tutarak canlının fotosentez yapmasını engeller.
- Seralara ıslak saman konularak bitkilerin daha fazla fotosentez yapması sağlanabilir.
- Çünkü ıslak saman içindeki saprofitler ayrışma yaparak seranın karbondioksit miktarını artırırlar.
3- Işığın Dalga Boyu:
• Klorofil molekülü en fazla kırmızı ve mor dalga boylu ışığı; en az ise yeşil dalga boylu ışığı soğurur.
• Bu nedenle fotosentez hızı kırmızı ve mor dalga boylu ışıklarda fazla, yeşil dalga boylu ışıkta azdır.
• Öncelikle ışığa bağımlı evreyi etkiler.
• Işığa bağımlı evrenin etkilenmesi dolaylı olarak ışıktan bağımsız evreyi de etkiler.
• Işığın enerjisi ile fotosentez hızı arasında ilişki yoktur.
4- Ortam Sıcaklığı:
• Fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimeleri üzerinde daha çok etkilidir.
• Çünkü bu tepkimelerde bir çok enzim görev yapmaktadır.
• Sıcaklık artışı tepkimelerin hızını da artırır; belirli bir noktadan sonra ise bu artış tepkimeleri durdurabilir.
• Fotosentezin ideal sıcaklık (optimum sıcaklık) derecesi 25-350C arasıdır.
• 350C’un üstüne çıktığında genellikle enzim yapısı bozulacağından fotosentez hızı düşer ve durur.
Grafikler:
• Sıcaklığın fotosentez hızına olan etkisi yukarıdaki grafikler şeklinde gösterilebilir.
5- Su Miktarı :
• Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde su, iyonlarına ayrılarak FS II için elektron, NADP+ için hidrojen ve atmosfer için oksijen kaynağı olur.
• Fotosentezde kullanılan CO2 bitkiye stomalardan girer.
• Stomaların açılması da bitkideki su oranına bağlıdır.
• Ayrıca fotosentez enzimlerinin çalışması için su oranının belirli bir değerde olması gerekir.
» Ortamdaki su miktarının % 15 in altına düştüğünde enzimler inaktif olduğundan fotosentez gerçekleşmez.
» Su oranı % 15 ‘ ten ile %70’ e kadar artarsa , fotosentez hızlanır.
» Su oranı % 70 ‘ ten sonra artsa da minimum yasası gereği fotosentez hız sabit kalır.
6- Mineraller:
• Fe (Demir), Mg (Magnezyum), N (Azot), P (Fosfat), S (Kükürt), K (Potasyum), Ca (Kalsiyum) gibi minerallerin fotosentezde rolü vardır. Minerallerin fotosentez hızına etkisi minimum yasasına göre belirlenir.
• Fe (Demir); ETS elemanının yapısına katılır ayrıca klorofilin üretiminde görev alan enzimin kofaktörüdür.
• Mg (Magnezyum) klorofilin yapısına katılır.
• Minimum yasasına göre fotosentez hızını miktarı en düşük olan mineral belirler.
7- Ortamın pH Değeri:
• Fotosentez, enzimatik reaksiyonlardan oluşur.
• Enzimler de belirli pH aralıklarında çalıştıkları için ortamın pH ’ı fotosentez hızını etkiler.
• Uygun olmayan pH değerleri, enzim çalışmasını geri dönüşümsüz olarak bozar. (denatürasyon)
2- Genetik Faktörler
» Fotosentez hızını etkileyen genetik faktörler şunlardır:
1- Kloroplast sayısı
2- Yaprak yapısı ve sayısı
3- Stoma sayısı
4- Kütikula kalınlığı
5- Enzim miktarı
- Kloroplast sayısı arttıkça, fotosentez hızı artar.
- Yaprak sayısı arttıkça, fotosentez hızı artar. Geniş̧ yüzeye sahip olan, ışığı daha
- Rahat alan konumda bulunan yapraklarda fotosentez hızı daha fazladır.
- Stoma gaz alışverişi sağladığından, stoma sayısı arttıkça fotosentez hızı artar.
- Kütikula kalınlığı arttıkça, kurak ortam bitkilerinde suyun hücrelerden terleme ile atılması engellenir ve böylece bu su fotosentez tepkimelerinde kullanılabilir. Yaprakların yüzeyini örten, epidermis hücreleri tarafından salgılanan mumsu tabakaya kütikula denir. Epidermis ve kütikula kalınlaştıkça güneş ışığını daha az geçireceğinden fotosentez hızı yavaşlar. Kurak ortam bitkilerinde yaprak yüzeyi dar, stoma sayısı az ve kütikula tabakası kalındır.
- Enzim miktarının yüksek olması, fotosentez hızını arttırır.
YAPAY IŞIKLANDIRMA
» Işığın fotosentez üzerindeki etkisi tarımsal ürün miktarını artırmada yapay ışık kullanımını gündeme getirmiştir.
» Işık şiddeti ve ışığın dalga boyu bitki gelişiminde oldukça önemlidir.
» Kış aylarındaki kısa günden ve ayrıca bulutlu gün sayısından kaynaklanan, doğal ışık miktarının azalmasından dolayı, bitkiler büyüme ve gelişmeleri için yeterli ışığı bulunmaz.
» Doğal ışığın azaldığı zamanlarda, azalan ışık miktarının yapay yoldan elektriksel yolla aydınlatma yaparak karşılanmasına ‘’ Yapay Işıklandırma ’’ denir.
Fotoğraf:
• Mor ışık yayan LED (ışık yayan diyot) lambaları ile aydınlatılmış bir sera:
» Yapay ışıklandırma sera yetiştiriciliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
» Özellikle de mevsime bağlı olarak ışık yoğunluğunun azaldığı dönemlerde yapay ışıklandırmanın önemi büyüktür.
KONU TARAMA
Soru 1. Aşağıda verilen grafikteki eğriler beş bitkinin ışık yoğunluğuna göre değişen fotosentez oranlarını göstermektedir.
Buna göre I, II, III, IV ve V olarak numaralandırılan eğrilerin hangisi en fazla ışığa gereksinim duyan bitkiye aittir?
A) I B) II C) III D) IV E) V
Cevap.1: D
Açıklama:
- Işık yoğunluğunun en yüksek olduğunda fotosentez yapmaya başlayan bitki ışığa en fazla gereksinimi olan bitkidir.
- Grafikte bu bitki IV ile gösterilmiştir.
Soru 2. Bitkiler genel olarak, uygun ışık şiddetinde ve ortalama 33 0C de yoğun biçimde fotosentez yapıp en fazla miktarda oksijen ve glukoz üretebilmektedir.
Buna göre, ılıman bölgede yaşayan ve yapraklarını döken bitkilerin, aşağıdaki dönemlerin hangisinde dışarıdan aldıkları oksijen miktarı en fazladır?
A) Kışın, gündüz B) Sonbaharda, gündüz C) Kışın, gece D) Yazın, gece E) Yazın, gündüz
Cevap.2: D
Açıklama:
- Bitkiler gündüz hem fotosentez hem de solunum yaparken geceleri sadece solunum yapar.
- Bir bitki en fazla oksijeni fotosentez yapmadığı gece alır.
- Bir de metabolizma yazın hızlıdır.
- Yaz ve gece en fazla oksijen almaya neden olur.
Soru 3. Işık şiddeti sabit tutulan bir ortamda, saydam bir fanus içinde bulunan yeşil bir bitkinin fotosentez hızını belirlemek için,
I. Kloroplast miktarını ölçme
II. Tüketilen CO2 miktarını ölçme
III. Toplam yaprak yüzeyini ölçme
IV. Ölçmede belirli bir süreyi birim olarak kullanma
uygulamalarının hangileri gerekli ve yeterlidir?
A) I ve II B) I ve III C) II ve III D) II ve IV E) III ve IV
Cevap.3: D
Açıklama:
- Fotosentetik bir hücrenin birim zamanda kullandığı CO2 veya ürettiği O2 miktarı fotosentez hızını gösterir.
Soru 4. Yeşil bir bitkinin yaprağından sabah erken bir saatte şekildeki gibi belirli çapta dairesel bir kesit alınarak kurutulmuş ve tartılmıştır.
Yaprağın geriye kalan kısmı akşama kadar bırakılmış ve fotosenteze devam etmesi sağlanmıştır. Kalan kısımdan, akşam saatlerinde, aynı çapta dairesel bir kesit alınıp kurutulmuş, tartılmış ve içindeki bileşikler analiz edilmiştir.
Buna göre, sabah alınan dairesel kesit ile akşam alınan dairesel kesit arasındaki fark, bu yaprak için aşağıdakilerin hangisi hakkında bilgi vermez?
A) Ortama verilen oksijen miktarı
B) Üretilen organik madde miktarı
C) Gün boyunca yitirilen su miktarı
D) Organik maddenin üretiminde kullanılan ATP miktarı
E) Tüketilen karbondioksit miktarı
Cevap.4: C
Açıklama:
- Yapraktan alınan dairesel kesitlerin kuru ağırlığı karşılaştırılmıştır.
- Aradaki fark fotosentez ile üretilen besin miktarını verir.
- Besin miktarı bilinirse ortama verilen oksijen miktarı, üretilen organik madde miktarı, kullanılan ATP miktarı ve tüketilen karbondioksit miktarı belirlenebilir. Ancak yitirilen su miktarı belirlenemez. Çünkü bitki gün boyu terleme ile de su yitirir.
Soru 5. Fotosenteze uygun bir ortamda bir saksı bitkisiyle şekildeki gibi bir düzenek hazırlanmıştır. a hunisi dışarıdan hava almayacak şekilde yaprağın üzerine konmuş, CO2 tutucu, düzeneğe şekildeki gibi yerleştirilmiş; b musluğu açılmış; sistemdeki hava emilerek c kabındaki boyalı suyun 1 numaralı düzeye kadar yükselmesi sağlandıktan sonra musluk kapatılmıştır. Bir süre sonra boyalı suyun 2 numaralı düzeye belirli bir hızla indiği gözlenmiştir.
Deney koşullarında;
I. Deney ortamının karanlık hale getirilmesi
II. Ortam sıcaklığının fotosentez için en uygun (optimum) değere getirilmesi
III. Bitkinin sulanması
değişikliklerden hangilerinin yapılması, boyalı suyun 2 numaralı düzeye daha büyük bir hızla inmesine neden olur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) II ve III
Cevap.5: E
Açıklama:
I. Deney ortamının karanlık hale getirilmesi. Yanlış. Kullanılan CO2 tutucu, karanlıkta bitki tarafından üretilen CO2’leri tutar. Dolayısı ile sıvı seviyesi değişmez.
II. Ortam sıcaklığının fotosentez için en uygun (optimum) değere getirilmesi. Doğru. Bitkinin sulanması terlemeyle çıkacak gaz çıkışını arttıracağından boyalı su 2’ye düşer.
III. Bitkinin sulanması. Doğru. Ortam sıcaklığının fotosentez için uygun değere getirilmesi üretilen oksijen miktarını artıracağından boyalı su 2’ye düşecektir.
Soru 6. Aşağıdaki etmenlerden hangisinin azalması fotosentez hızına olumlu etki eder?
A)Klorofil miktarı B) Yaprak sayısı C) Stoma sayısı D) Kütikula tabakası kalınlığı E) Yaprak genişliği
Cevap.6: D
Açıklama:
- Yaprakların yüzeyini örten, epidermis hücreleri tarafından salgılanan mumsu tabakaya kütikula denir.
- Epidermis ve kütikula kalınlaştıkça güneş ışığını daha az geçireceğinden fotosentez hızı yavaşlar.
- Yaprağın Kütikula kalınlığı azaldıkça güneş ışığını daha çok geçireceğinden fotosentez hızı artar.
Soru.7. Aşağıdaki moleküllerden hangisi fotosentez sırasında hem harcanır hem üretilir?
A) Karbondioksit B) Oksijen C) Su D) Glikoz E) Enzim
Soru 8. Fotosentez hızına etki eden aşağıdaki etmenlerden hangisi çevresel bir etmen değildir?
A)Ortam pH ‘ sı B) Işığın dalga boyu C) Mineraller D) Karbondioksit miktarı E) Enzim miktarı
Soru 9. Bir bitki hücresi sadece karbondioksit ve su kullandığı fotosentez tepkimesinde aşağıdaki moleküllerden hangisini doğrudan sentezleyemez?
A)Glikoz B) Amino asit C) Yağ asiti D) Gliserol E) Nişasta
Cevap.10: E
Açıklama:
I. grafik : Yanlış. Işığa bağımlı evrede üretilen NADPH2+ , ışıktan bağımsız evrede harcanarak NADP + dönüşecektir. Grafik tam tersi olmalıydı
II. grafik : Doğru. Işığa bağımlı evrede üretilen ATP , ışıktan bağımsız evrede harcanarak ADP dönüşecektir
III. grafik : Doğru. Işıktan bağımsız evrede atmosferden alınan CO2 , glikoza dönüşecektir.
KONU BİTTİ.
Bir yanıt yazın