Fotosentez nedir?
Yeşil bitkilerin, ışık enerjisi yardımıyla, karbondioksit (CO2) ve suyu (H2O) birleştirerek organik besin yapması olayı. "Karbon özümlemesi" de denir.Bu olay bitkilerin kloroplastça zengin olan yeşil kısımlarında olur. Fotosentez basit ve yüksek yapılı bütün kara ve su bitkileriyle az bir bakteri türünde cereyan eder. En çok yapraklarda olur. Mantarlar fotosentez yapmaz.Fotosentez sonucu,glikoz, su ve oksijen meydana gelir.
Glikoz, meydana gelen diğer elementlerle birleşerek kimyasal yapısını değiştirerek, diğer karbonhidratlar, yağlar ve aminoasitlere dönüşür. Güneş enerjisi fotosentez aracılığıyla kimyasal bağ enerjisine dönüşerek meydana gelen besinlerde depolanır. Sindirim sonucu besinlerin yakılmasıyla açığa çıkan bu enerji, hayati enerji olarak kullanılır.Güneş, hayat için en önemli enerji kaynağıdır. Güneşsiz hayat düşünülemez. Karanlık deniz diplerinde yaşayan canlılar da üst tabakalardan diplere çöken besinlere muhtaçtır.
Fotosentezin genel formülü yandaki gibidir.
Glikoz, meydana gelen diğer elementlerle birleşerek kimyasal yapısını değiştirerek, diğer karbonhidratlar, yağlar ve aminoasitlere dönüşür. Güneş enerjisi fotosentez aracılığıyla kimyasal bağ enerjisine dönüşerek meydana gelen besinlerde depolanır. Sindirim sonucu besinlerin yakılmasıyla açığa çıkan bu enerji, hayati enerji olarak kullanılır.Güneş, hayat için en önemli enerji kaynağıdır. Güneşsiz hayat düşünülemez. Karanlık deniz diplerinde yaşayan canlılar da üst tabakalardan diplere çöken besinlere muhtaçtır.
Fotosentezin genel formülü yandaki gibidir.
Fotosentez olayı, formülde ifade edildiği gibi basit bir olay değildir. Birçok ara reaksiyonlardan sonra gerçekleşir. Bu ara reaksiyonlardan birçoğu bugün bile bilinmemektedir. Reaksiyonları iki devrede incelenir: Işık devresi, karanlık devre.
IŞIK DEVRESİ
Kloroplastların grana bölgesinde gerçekleşir. Granalar klorofilce zengin yeşil taneciklerdir. Bu devre maddeler halinde özetlenirse:
a) Klorofil molekülleri, ışık enerjisini emerek hareketlenir ve elektron kaybederek elektron alıcı durumuna geçerler. Işık enerjisi böylece kimyasal enerjiye dönüşmüş olur. Klorofil, emdiği enerjiyi bir molekülden diğerine aktarmasıyla fotosentez reaksiyonlarında katalizör görevi yapar.
b) Kimyasal enerji ile su parçalanır.
c) Serbest kalan O2 açığa çıkar. Açığa çıkan O2 , suyun ayrışmasından meydana gelmiştir.
d) Suyun parçalanmasından açığa çıkan hidrojen iyonları suya dönüşmemek ve kaçmamak için NADP tarafından tutulur. NADP (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) hidrojen taşıyıcı bir koenzimdir. TPN (trifosforidin nükleotit) de denir.
e) Hidrojen tutarak NADPH2 moleküllerine dönüşür.
f) Klorofilden ayrılan elektronlar elektron taşıma sistemine geçerken açığa çıkan enerji ile ATP molekülleri de sentezlenir. Dikkat edilirse, kimyasal enerjiye dönüşen ışık enerjisinin NADPH2 ve ATP moleküllerinde depolandığı görülür.
g) Kloroplastlarda ışık karşısında ATP sentezlenmesine "devirli fotofosforilasyon" denir. Bu devrede sadece ATP sentezlenir.
h) Karanlık devre reaksiyonları için gerekli olan ATP ve NADPH 2 ’nin sentezlenmesine "devirli olmayan fotofosforilasyon" denir.
KARANLIK EVRE
Kloroplastların stroma bölgesinde gerçekleşir. Stromalar protein tabiatındadır. Bu devrede ışığa ihtiyaç yoktur. Aydınlıkta da karanlıkta da olabilir. CO2 ’nin devreye girmesiyle başlar. Hidrojen ile CO2 reaksiyonlar sonucu birleşerek karbonhidratları (organik besinleri) meydana getirirler.
a) CO2 beş karbonlu bir şeker olan ribulas difosfat tarafından tutulur.
b) Altı karbonlu kararsız ara madde ve üçer karbonlu iki fosfogliserik asit (PGA) meydana gelir.
c) PGA, NADPH2 tarafından sağlanan (H) atomu ile birleşir. PGAL (fosfogliser aldehid) meydana gelir. PGAL triozfosfattır.
d) Triozfosfat molekülleri ikişer ikişer birleşerek heksoz difosfatları, difosfatların atılmasıyla da altı karbonlu şeker olan hegsoz sentezlenir. Reaksiyonlar sonucu glikoz sentezlenir. (Karbon devri için gerekli enerji, ışık devresinde sentezlenen ATP ve NADPH2 ’den sağlanır.)
e) CO2 ’nin ve H2 ’nin glikoza katılışına kadar 12 çeşit enzim görev yapar. Glikoz molekülleri bir enzim yönetiminde nişastaya çevrilirken su açığa çıkar.
f) Bir molekül CO2 ’nin karbon devrine sokulması için 3 ATP ve 2 NADPH2 moleküllerine ihtiyaç vardır. 6 mol CO2 ’den, 1 mol glikoz meydana gelmesi için 18 ATP ve 12 NADPH2 moleküllerine ihtiyaç vardır. Gerekli ek ATP molekülleri, devirli fotofosforilasyondan elde edilir.
IŞIK DEVRESİ
Kloroplastların grana bölgesinde gerçekleşir. Granalar klorofilce zengin yeşil taneciklerdir. Bu devre maddeler halinde özetlenirse:
a) Klorofil molekülleri, ışık enerjisini emerek hareketlenir ve elektron kaybederek elektron alıcı durumuna geçerler. Işık enerjisi böylece kimyasal enerjiye dönüşmüş olur. Klorofil, emdiği enerjiyi bir molekülden diğerine aktarmasıyla fotosentez reaksiyonlarında katalizör görevi yapar.
b) Kimyasal enerji ile su parçalanır.
c) Serbest kalan O2 açığa çıkar. Açığa çıkan O2 , suyun ayrışmasından meydana gelmiştir.
d) Suyun parçalanmasından açığa çıkan hidrojen iyonları suya dönüşmemek ve kaçmamak için NADP tarafından tutulur. NADP (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) hidrojen taşıyıcı bir koenzimdir. TPN (trifosforidin nükleotit) de denir.
e) Hidrojen tutarak NADPH2 moleküllerine dönüşür.
f) Klorofilden ayrılan elektronlar elektron taşıma sistemine geçerken açığa çıkan enerji ile ATP molekülleri de sentezlenir. Dikkat edilirse, kimyasal enerjiye dönüşen ışık enerjisinin NADPH2 ve ATP moleküllerinde depolandığı görülür.
g) Kloroplastlarda ışık karşısında ATP sentezlenmesine "devirli fotofosforilasyon" denir. Bu devrede sadece ATP sentezlenir.
h) Karanlık devre reaksiyonları için gerekli olan ATP ve NADPH 2 ’nin sentezlenmesine "devirli olmayan fotofosforilasyon" denir.
KARANLIK EVRE
Kloroplastların stroma bölgesinde gerçekleşir. Stromalar protein tabiatındadır. Bu devrede ışığa ihtiyaç yoktur. Aydınlıkta da karanlıkta da olabilir. CO2 ’nin devreye girmesiyle başlar. Hidrojen ile CO2 reaksiyonlar sonucu birleşerek karbonhidratları (organik besinleri) meydana getirirler.
a) CO2 beş karbonlu bir şeker olan ribulas difosfat tarafından tutulur.
b) Altı karbonlu kararsız ara madde ve üçer karbonlu iki fosfogliserik asit (PGA) meydana gelir.
c) PGA, NADPH2 tarafından sağlanan (H) atomu ile birleşir. PGAL (fosfogliser aldehid) meydana gelir. PGAL triozfosfattır.
d) Triozfosfat molekülleri ikişer ikişer birleşerek heksoz difosfatları, difosfatların atılmasıyla da altı karbonlu şeker olan hegsoz sentezlenir. Reaksiyonlar sonucu glikoz sentezlenir. (Karbon devri için gerekli enerji, ışık devresinde sentezlenen ATP ve NADPH2 ’den sağlanır.)
e) CO2 ’nin ve H2 ’nin glikoza katılışına kadar 12 çeşit enzim görev yapar. Glikoz molekülleri bir enzim yönetiminde nişastaya çevrilirken su açığa çıkar.
f) Bir molekül CO2 ’nin karbon devrine sokulması için 3 ATP ve 2 NADPH2 moleküllerine ihtiyaç vardır. 6 mol CO2 ’den, 1 mol glikoz meydana gelmesi için 18 ATP ve 12 NADPH2 moleküllerine ihtiyaç vardır. Gerekli ek ATP molekülleri, devirli fotofosforilasyondan elde edilir.