Burdasınız: Bikifi > Lise Ders Notları > Biyoloji Ders Notları > Canlılarda Enerji Dönüşümü: Fotosentez

Canlılarda Enerji Dönüşümü: Fotosentez

Bu konuyu okumadan önce kloroplast hakkında bilgi sahibi olmanız iyi olur.

Fotosentez, ototrofların klorofil pigmenti ve ışık enerjisi ile organik madde sentezlemesidir. Fotosentez yapan canlı kendi besinini kendisi üretir (ototrof). Fotosentez tepkimeleri ökaryot canlılarda kloroplast organelinde, prokaryot canlılarda ise sitoplazmaya dağılmış olan klorofil pigmentlerinde gerçekleşir.

Bitkilerde görülen genel bir fotosentez tepkimesi “6CO2 + 12H2O —> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O” şeklindedir. Buradaki suları isterseniz sadeleştirip “6CO2 + 6H2O —> C6H12O6 + 6O2” şeklinde de tepkimeyi yazabilirsiniz.

1900’lü yıllara kadar herkes fotosentezde üretilen oksijenin karbondioksit molekülünden geldiğini sanıyordu. 1930’lara gelindiğinde Cornelius Bernardus Van Niel havadaki karbondioksiti kullanarak kendi besinini üreten ancak oksijen üretmeyen bakterileri incelemeye başladı. İncelemesi sonucunda oksijen açığa çıkan fotosentez tepkimelerinde, oksijenin kaynağının su molekülü olduğunu keşfetti.

Bu keşif sonucunda fotosentez yapabilmek için hidrojene ihtiyaç olduğu, bu ihtiyacında H2O, H2 ve H2S gibi moleküllerden karşılandığı sonucuna varıldı. Yani bazı canlılar yukarıdaki tepkimeyi şöyle gerçekleştirir.

  • nCO2 + 2nH2S —> (CH2O)n + 2nS (Fotosentetik bakteriler)
  • nCO2 + nH2O —> (CH2O)n + nO2 (Bitkiler, öglena ve siyanobakteriler)
  • nCO2 + 2nH2 —> (CH2O)n + 2nH2O (Fotosentetik bakteriler)

Fotosistem kavramı

Tlikoit zarın içinde bulunan; ışığı emen pigmentler, proteinler, ilk elektron alıcısı ve diğer moleküller fotosistem adı verilen birimler halinde düzenlenmiştir. Fotosistem ışığın emildiği ve elektronların hareketleriyle enerji transferi yapılan birimdir.

Her fotosistemde anten kompleksi ve tepkime merkezi bulunur.

Anten kompleksi çok sayıda klorofil ve karotenoit pigmentleri bulunur. Anten kompleksindeki pigmentler ışığı toplayıp tepkime merkezine iletirler.

Tepkime merkezinde ise klorofil a ve ilk elektron alıcısı bulunur.

Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde kullanılan iki fotosistem çeşidi vardır. Bunlar fotosistem-1 ve fotosistem-2’dir. İkisi arasındaki temel fark; soğurdukları ışıkların dalga boylarının farklı olmasıdır. Fotosistem-1 700nm dalga boylarındaki ışığı en iyi soğururken fotosistem-2 680nm dalga boyundaki ışığı en iyi soğurur.

Fotosisteme ışık düştüğünde ışığın enerjisi tepkime merkezine ulaşıncaya kadar anten kompleksinde bulunan pigmentlerde gezer. Tepkime merkezine ulaştığında klorofilden bir elektron koparılır ve bu elektron ilk elektron alıcısı adında özel bir molekülle tutulur.

fotosistem

Fotosentez tepkimeleri

Fotosentez 2 aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada güneş enerjisinden atp üretilir, ikinci aşamasında ise üretilen atpler besin sentezinde kullanılır. Birinci aşamaya ışığa bağımlı tepkimeler denir. İkinci aşamaya ise ışıktan bağımsız tepkimeler denir.

Fotosentez-tepkimeleri-genel

 

Işığa bağımlı tepkimeler

Işık bu tepkimelerin başlaması için gereklidir. Bu evrede fotofosforilasyon gerçekleşir. Yani ışık enerjisiyle (ets elemanları yardımıyla) atp sentezlenir. Fotofosforilasyon tepkimeleri; devirli fotofosforilasyon ve devirsiz fotofosforilasyon olmak üzere 2 şekilde gerçekleşebilir.

A) Devirsiz fotofosforilasyon

devirsiz-fotofosforilasyon

Fotosistem 2’de bulunan anten kompleksinin ışığı soğurup klorofile aktarmasıyla klorofilden elektron kopar. Kopan elektron ilk elektron tutucusu tarafından tutulur. Tutulan elektronlar ETS elemanlarına aktarılır. ETS elemanları bu elektronu indirgenme-yükseltgenme tepkimelerine göre alır ve verirler. Bu alış-veriş esnasında ATP sentezlenir. Ets ile taşınmış elektron Fotosistem 1’e gelir ve fotosistem-1 de oluşan elektron eksikliğini kapatır.

Fotosistem-2 de bunlar gerçekleşirken fotosistem-1’de de ışık soğrulur ve ilk elektron alıcısına aktarılır. Daha sonra elektron ferradoksin’e aktarılır. Ferrodoksin ise aldığı elektronu bir enzime aktarır ve enzim sayesinde (stromada hazır bekleyen) NADP molekülü NADPH molekülüne dönüşür.

Fotosistem-2 kendi elektron açığını, suyun iyonlaştırılması sırasında açığa çıkan elektronu kullanarak kapatır. Böylece iki fotosistem de elektronlarını korumuş olur. Fotosistem-2 den çıkan elektron tekrar fotosistem-2’ye dönmediği için bu tepkimelere devirsiz fotofosforilasyon tepkimesi denmektedir.

Bitki ışığa bağımsız tepkimelerde kullanılmak için ihtiyaç duyduğu atpleri uygun şartlar sağlandığı zaman devirsiz fotofosforilasyon tepkimeleri ile üretebilir. Bitki, bir glikoz molekülü üretmek için gereken atp enerejisini 12 defa devirsiz fotofosforilasyon yaparak karşılayabilir.

B) Devirli fotofosforilasyon

devirli-fotofosforilasyon

Bu fotofosforilasyon türünde sadece Fotosistem 1 ve ets elemanları kullanılır. Suyun fotolizi bu tepkimelerde gerçekleşmez. Aynı zamanda NADPH2 üretimi de görülmez. O yüzden bu tepkime çeşidini bitki ihtiyaç görürse yapar.

İlk elektron alıcısı tuttuğu elektronu ferrodoksine aktarır. Daha sonra elektron “ferrodoksin–>sitokrom kompleksi–>plastosiyonin–>Fotosistem 1” yolunu izler. Fotosistem-1’den çıkan elektron tekrar fotositem-1’e geldiği için bu tepkimelere devirli fotofosforilasyon tepkimeleri denir.

Işığa bağımsız tepkimeler

Bu evrede atmosferden alınan CO2 ile ışığa bağımsız evrede üretilen NADPH ve atpler belirli tepkimelerden geçerek glikoz sentezlenir. Enzimatik bir reaksiyondur.

kelvin-tepkimesi

Işığa bağımsız evrede 1 tane glikoz üretebilmek için ışığa bağımlı evre tepkimelerinden 18 ATP ve 12 NADPH gerekmektedir. 1 glikozda 6 karbon olduğuna göre; bu sayıları 6 ya bölersek şu sonucu buluruz; 1 CO2’nin kullanılması (tüketilmesi) için 3 ATP ve 2 NADPH2 gerekmektedir.

Not: Işığa bağımsız tepkime; karanlıkta gerçekleşen tepkime anlamına gelmemektedir. Bu tepkimelerin gerçekleşmesi için ışığa ihtiyaç duyulmadığından ışığa bağımsız tepkimeler denmiştir.

fotosentez-kloroplastin-icinde

Fotosentez hızını etkileyen etkenler

Çevresel etkenler

  1. CO2 miktarı: Karbondioksit arttığında fotosentez hızı belli bir yere kadar artar, sonra sabit kalır.
  2. Işık şiddeti: Arttığında fotosentez hızı belli bir değere kadar artar, sonra sabit kalır.
  3. Işık rengi: Fotosentez en çok mor ve kırmızı ışıkta gerçekleşir, en düşük hız ise yeşildedir; çünkü yapraklar yeşil ışığı yansıtır.
  4. Sıcaklık: Enzimlerin çalıştığı optimum sıcaklık olan 25-35 derece arası fotosentez hızı maksimumdur. Eğer sıcaklık artmaya devam ederse enzimler bozulur. Sıcaklık çok düşerse enzimler durur.
  5. Su miktarı: Su miktarı %15’in altına indiğinde enzimler inaktif olacağından fotosentez durur. Su miktarının belli bir değerden sonra artması fotosentez hızını etkilemez.

Genetik etkenler

  1. Kloroplast sayısı
  2. Yaprak sayısı ve yapısı
  3. Stoma sayısı
  4. Kütikula kalınlığı
  5. Klorofil sentezleme geni

Yazı serisinin devamı

  1. Canlılarda Enerji Dönüşümü: Giriş
  2. Canlılarda Enerji Dönüşümü: Oksijenli solunum
  3. Canlılarda Enerji Dönüşümü: Oksijensiz solunum
  4. Canlılarda Enerji Dönüşümü: Fotosentez (şuan okuduğunuz yazı)
  5. Canlılarda Enerji Dönüşümü: Kemosentez

Konu Anlatımı

Karşılaştırma

Diğer

Terimler

Bu yazı bikifi.com adresinden yazdırılmıştır. Sitemizdeki taban puan ve başarı sıralamaları bilgileri ÖSYM verileri kullanılarak tarafımızca derlenmiştir. Tercih yaparken ilgili kılavuzları incelemeniz tavsiye edilir.