Fotosentez
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
www.biyolojidefteri.com
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Mendel Genetiği
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Nükleik Asitler
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Canlılarda Enerji Donusumleri
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Biyoloji Dersine Nasıl Çalısmalıyız?
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
www.biyolojidefteri.com
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Canlıların Ortak Özellikleri
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
www.biyolojidefteri.com
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
Mitoz ve Eşeysiz Üreme
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
www.biyolojidefteri.com
Hayatın Dilini Öğrenmek İçin...
İki günü eşit olan aldanmıştır.Hz. MUHAMMED ( S.A.V ) +++++++ Hayatta en hakiki mürşit, ilimdir. M. KEMAL ATATÜRK +++++++ İlim Çin'de de olsa gidip alınız. Hz. MUHAMMED ( S.A.V ) +++++++ Çalışmadan, yorulmadan ve üretmeden, rahat yaşamak isteyen toplumlar; evvela haysiyetlerini, sonra hürriyetlerini daha sonra da istiklal ve istikballerini kaybetmeye mahkumdurlar. M. KEMAL ATATÜRK +++++++ Yeryüzündeki alimler, gökteki yıldızlar gibidir. Hz. MUHAMMED ( S.A.V ) +++++++ Ya öğreten, ya öğrenen, ya dinleyen, ya da ilmi seven ol. Sakın beşincisi olma, helak olursun. Hz. MUHAMMED ( S.A.V )

Bir organizma, enerji ve karbon iskeleti için gerekli olan organik bileşikleri ya ototrof ya da heterotrof beslenme tarzıyla karşılayabilir.

En kısa şekilde canlının inorganik maddeleri kullanarak ihtiyaç duyduğu organik besini sentezleyebilmesi şeklinde tanımlanabilecek ototrof beslenme ( oto = kendi kendine trof = beslenme ) canlıların açık sistemler olarak tanımlanması ilkesine aykırı görünebilir.

Ancak ototrofluk, otonomi anlamına gelmez. Çünkü ototrof canlılar da besin sentezlemek için ihtiyaç duydukları inorganik bileşenleri çevrelerinden hazır olarak alırlar. Ototroflar da diğer canlılar gibi çevreleriyle sürekli madde ve enerji alış verişi içindedirler.

Organik madde sentezi için ışık enerjisi kullanan ototrof canlılara fotosentetik ototrof ya da fotoototrof denir. Bitkiler, algler, bazı bakteri ve protistler fotosentez gerçekleştirebilir.

forosentez1

Fotosentez, canlılar dünyasının neredeyse tümünü doğrudan ya da dolaylı olarak besleyen tek biyolojik olaydır.

Fotosentez, canlıların besin ihtiyacını karşılamasının yanında hayatımızı pek çok yönden etkileyen birçok ürünün de üretilmesini sağlamaktadır. Örneğin, pamuk ve keten gibi birçok tekstil hammaddesi bitki liflerinden elde edilmekte, odun ise mobilyacılıkta, inşaat sektöründe ve kâğıt ürünlerinin üretiminde vazgeçilmez rol oynamaktadır.

Günümüzde kullanılan fosil yakıtların kaynağı da çok eski dönemlerde yaşamış olan fotosentetik organizmalardır.

 

 

Yeşil gövdeler ve olgunlaşmamış meyveler dâhil bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında kloroplast bulunmakla birlikte, çoğu bitkide yapraklar fotosentezin gerçekleştiği başlıca organlardır.

Bir milimetrekarelik bir yaprak yüzeyinde yaklaşık 1 milyon adet kloroplast bulunmaktadır.

fotosentez2

Yapraklar, renklerini bulundurdukları kloroplast organeline yerleşmiş olan klorofil pigmentinden alılar.

Kloroplastlarda besin moleküllerinin sentezi, klorofil tarafından absorbe edilen ışık enerjisi ile gerçekleştirilir. Kloroplastlar, başlıca yaprağın iç kısmında bulunan mezofil dokusundaki hücrelerde bulunur.

fotosentez3

Fotosentez için ihtiyaç duyulan su ve mineraller bitkinin kökleri vasıtasıyla alınıp iletim demetleri ile yapraklara gönderilirken yine fotosentezin gerekli öğelerinden CO2, bitkiye yapraklardaki stoma denen açıklıklardan giriş yapar. Yine su buharı ve fotosentez sonucu oluşturulan O2 de stomalar vasıtasıyla atmosfere verilir.

Tipik bir mezofil hücresi yaklaşık 30 – 40 adet kloroplast içermektedir. Kloroplastların her biri yaklaşık 1 -2 µm kalınlığında ve 2  – 10 µm çapında mercimek şekilli yapılardır.

Kloroplastın iç kısmında yoğun bir sıvı oluşturan stroma bulunur. Stromanın içerisinde fotosentezin karbon tutma reaksiyonlarında görev alan enzimler ile DNA, RNA ve ribozomlar bulunur.

Stroma, çift katlı zar sistemiyle çevrelenmiştir. Birbirleriyle bağlantılı ve çok gelişmiş bir sistem olan tilakoid zarlar  stromayı dıştaki çift tabakalı zar yapısından ayırmaktadır. Tilakoid zarların bazı bölümlerde ( üst üste dizilmiş bozuk para yığınları gibi görülen )oluşturduğu yapılara grana denir.

Tilakoid zarların tüm yüzeyi, dış zarın yüzey alanının yaklaşık olarak 500 katına denk gelmektedir. Klorofil moleküllerinin bu zarlar üzerine yerleştiği düşünülürse, yüzey artışının fotosentezin verimine katkısını anlamak daha kolay olacaktır.

Işık Enerjisi ve Klorofil

Işık, elektromanyetik enerji olarak bilinen bir enerji biçimidir. Ayrıca elektromanyetik radyasyon olarak ta isimlendirilir.

Elektromanyetik enerji, bir su birikintisine düşen çakıl taşının yarattığı dalgalara eş şekilde ritmik dalgalar halinde yayılır.

fotosentez4

Elektromanyetik dalgaların oluşturduğu iki tepe noktası arasındaki mesafeye ışığın dalga boyu denir. Işığın dalga boyu, bir nanometreden küçük olabileceği gibi bir kilometreden büyük te olabilir.

fotosentez5

Elektromanyetik spektrumun yaşam için çok önemli olan kısmı, yaklaşık 380 ile 750 nanometre arasında dalga boyuna sahip olan bölgesidir. Bu bölge, insan gözü tarafından ayırt edilebildiği için görünür ışık olarak adlandırılır.

Dalga yapısındaki ışık modeli, ışığın birçok özelliğini açıklar. Ancak belli yönlerden ışık, birbirinden ayrı parçacıklardan oluşmuş gibi davranır. Bu parçacıklara foton denir.

Enerji miktarı ışığın dalga boyu ile ters orantılıdır. Işığın dalga boyu azaldıkça, ışığın sahip olduğu fotonun enerjisi artar.  Bu nedenle mor ışığın fotonunun enerjisi, kırmızı ışığın sahip olduğu enerjinin yaklaşık iki katıdır.

fotosentez6

Güneş, elektromanyetik enerjinin tüm spektrumunu yaymasına karşın, atmosfer görünür ışığı geçirirken diğer ışınların önemli bir bölümünü süzer. Fotosentezde, spektrumun gözle görünebilir kısmı, yani görünür ışık kullanılmaktadır.

 

Işık, bir maddeyle karşılaştığında

  • madde tarafından yansıtılabilir
  • maddenin içinden geçebilir veya
  • madde tarafından emilir ( absorblanabilir

 

Görünür ışığı absorblayan maddeler pigment olarak adlandırılır. Klorofil, kırmızı ve mavi ışığı absorblayıp yeşil ışığı ise yansıttığından yapraklar yeşil renkte görülmektedir. Fotosentezde asıl iş gören dalga boyları yansıtılanlar değil emilenler olduğu için fotosentez en az yeşil ışık altında gerçekleşmektedir.

                fotosentez7

Bir pigmentin, çeşitli dalga boylarındaki ışığı absorblama yeteneği spektrofotometre denen bir cihazla ölçülebilir. Bu cihaz, farklı dalga boylarındaki ışık demetlerini bir pigment çözeltisine yönlendirerek her bir dalga boyunda geçirilen ışık grubunu ölçer. Bir pigmentin absorblayabildiği dalga boylarındaki ışığı gösteren grafik absorbsiyon spektrumu olarak adlandırılır.

fotosentez8

Kloroplasttaki pigmentlerin absorbsiyon spektrumları, farklı dalga boylarının fotosentezin sürdürülmesinde farklı dalga boylarının oransal etkisine dair ipuçları verir. Çünkü ışık, ancak kloroplast tarafından absorblanınca iş görebilir.

Klorofil – a ve b’nin absorbsiyon spektrumu incelenecek olursa, mavi ve kırmızı ışığın fotosentezde en etkili oldukları buna karşılık yeşilin etkisinin en az olduğu görülür. Bu durum, fotosentezin etkin spektrumu tarafından doğrulanmaktadır.

fotosentez9

Fotosentezin etkin spektrumu, Alman botanikçi Theodore ENGELMANN tarafından 1883 yılında yapılan deneyle gösterilmiştir.

ENGELMANN, deneyinde ipliksi bir alg türü ve oksijen seven bakterileri kullanmıştır. ENGELMANN, kullandığı ipliksi algi prizmadan geçirilmiş ışıkla ışıklandırmış, bu şekilde algin farklı bölümlerini farklı dalga boyundaki ışığa maruz bırakmıştır.

fotosentez10

Parçaların hangisinden en fazla O2 çıktığını belirlemek için oksijen kaynağı yakınında yoğunlaşan aerobik bakterileri kullanmıştır. Bakteriler, kırmızı ve mavi ışık ile ışıklandırılmış alg parçalarının çevresinde en büyük sayıda toplanmıştır. Bakterilerin toplandığı bölgeler, kloroplastın ışığın farklı dalga boylarını soğurabilme yeteneği ile örtüşmektedir.

Kloroplastlarda klorofil – a ( C55H72O5N4Mg ), klorofil – b ( C55H70O6N4Mg )  ve diğer karotenoidler bulunmaktadır. Karotenoidler, klorofil a ve b tarafından soğurulamayan dalga boylarındaki ışığı soğurup enerjisini klorofillere aktarmak suretiyle bu dalga boylarındaki ışığın enerjisini fotosentezde kullanılabilir hale getirirken bir yandan da klorofillerin ışık ve oksijen karşısında parçalanmasını önlerler.

Klorofilin ışık tarafından etkinleştirilmesi

Bir molekül, bir foton absorblayınca molekülün elektronlarından biri potansiyel enerjinin daha yüksek olduğu bir yörüngeye yükselir. Elektron, normal yörüngesindeyken, pigment molekülünün temel durumda olduğu varsayılır.

Bir fotonun absorbsiyonu sonucunda elektronun daha yüksek enerjili seviyeye çıkmasıyla klorofil uyarılmış olur. Pigmentler tarafından sadece elektronun mevcut yörüngesi ile uyarılmış halde yükseleceği yörüngesi arasındaki fark kadar enerjiye sahip olan fotonlar soğurulur. Bu da demek olur ki, her pigmentin soğuracağı ışık farklı dalga boyundadır.

İzole edilmiş bir pigmentin foton enerjisini soğurması sonucu uyarılmasıyla üst enerji seviyesine yükselen elektron, normal seviyesine dönerken iki yörünge arasındaki enerji farkını ısı ve ışık olarak ortama salar.

   fotosentez11            

Hücrede bulunan kloroplastlarda ışığın soğurulmasıyla enerjisi yükselen elektron, başlangıçtaki enerji seviyesine dönemeden farklı moleküller tarafından tutulur. Bu şekilde ışık enerjisi fotosentezde kullanılabilecek hale dönüştürülmeye başlanmış olur.

 

 

Tilakoid zarın doğal ortamında klorofil, proteinler ve daha küçük diğer organik moleküllerle birlikte fotosistemler şeklinde düzenlenmiştir.

Bir fotosistem, birkaç yüz adet klorofil – a, klorofil – b ve karotenoid molekülü içeren ve ışık toplayan bir anten kompleksine sahiptir.

fotosentez12

Herhangi bir anten molekülü tarafından soğurulan enerji, reaksiyon merkezindeki klorofil – a molekülüne ulaşana kadar bir molekülden diğerine aktarılır. Reaksiyon merkezi, fotosentezde ışık tarafından gerçekleştirilen ilk kimyasal reaksiyonun oluştuğu yerdir.

Tilakoid zarda, fotosentezin ışık reaksiyonlarında işbirliği yapan ve keşfedilme sıralarına göre adlandırılan fotosistem  I ve fotosistem  II olmak üzere 2 tip fotosistem yerleşmiştir.

Fotosistem I ve fotosistem II ‘nin her ikisinde de kendine has bir reaksiyon merkezi vardır. Reaksiyon merkezlerinin her ikisinde de çeşitli proteinlerle birlikte klorofil – a molekülü bulunmaktadır. Reaksiyon merkezlerindeki proteinlerin farklı olması bu fotosistemlerin farklı dalga boylarındaki ışıkla uyarılmalarının altında yatan sebeptir.

Fotosistem I dalga boyu 700 nanometre olan ışığı en iyi şekilde absorbe edebildiğinden buradaki klorofil P700, fotosistem II ise dalga boyu 680 nanometre olan ışığı en iyi şekilde absorbe edebildiğinden buradaki klorofil de P680 olarak adlandırılır.

Fotosistem I ve fotosistem II’den ışık etkisiyle fırlatılan elektronların akışıyla fotosentezin ışık reaksiyonları safhası başlamış olur.

Tum Haklari Saklidir. 2015 Biyoloji Defteri design by Ahmet