10.sınıf Biyoloji Fotosentez konu anlatımı

Fotosentez

Döküman arama 

Fotosentez ya da ışılbileşim klorofil (kromozomlarda) taşıyan canlılarda ışık enerjisi kullanılarak organik bileşiklerin üretilmesi olayıdır. Bu yolla besin üreten canlıların tümüne fotosentetik organizmalar denir ve bunların büyük bir çoğunluğunu bitkiler oluştururlar.

Fotosentetik organizmalar, ışık enerjisinden yararlanarak enerjiyi depolarlar ve organik bileşikler üretebilirler. Bitkiler de diğer canlılar gibi yaşamsal etkinlikleri için gerekli enerjiyi organik maddelerin kimyasal enerjisinden sağlarlar. Bunun için de güneş ışığını kullanarak havanın karbondioksitini indirgeyerek organik besinlerini sentez ederler. Bu işlem CO₂'in indirgenmesi ve ancak güneş enerjisiyle gerçekleştiriliğinden "fotosentez" olarak anılır. Bu yolla güneşin ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür ve organik madde sentezi yapılmış olur.

Yeryüzündeki her canlı, metabolizma etkinlikleri için gerekli olan enerjiyi temelde üç yoldan sağlar. Fotosentez bir özümleme faaliyetidir ve bu yüzden özümlemeya da asimilasyon gibi genel isimlerle de anılır.

Yapraklar, bitkilerin besin üretim merkezidir. Bitki yapraklarını oluşturan hücrelerin içinde kloroplast denilen, çok küçük yapılar vardır. Bu yapıların içindeki yeşil renkli boyar madde (pigment) olan klorofil maddesinin görevi ışık yakalamaktır. Kloroplastlar güneş ışınlarını bir panel gibi toplayıp, kollektör gibi enerjiye dönüştürerek besin üretirler. Üretilen besin yapraklardan, bitkinin beslenmesi gereken diğer bölümlerine götürülür.

Havadaki karbondioksit, güneş enerjisi kullanılarak, nişasta ve diğer yüksek enerjili karbonhidratlara dönüştürülür. Karbon kullanıldıktan sonra ortaya çıkan oksijenise havaya bırakılır. Bitki daha sonra besine ihtiyaç duyduğunda bu karbonhidratlarda depo enerjiyi kullanır. Bu bitkilerle beslenen canlılar da bitkide bulunan karbonhidratlardan enerji ihtiyaçlarını karşılarlar.

Fotosentezle her yıl yaklaşık olarak 200-500 milyar ton CO₂ dönüşüme uğratılmaktadır. Bu nedenle fotosentezin önemi yalnız kalitatif değil ayrıca kantitafitir. Fotosentezle havanın karbondioksiti ve su, karbonhidratlara dönüştürülür. Karbonhidratlar C elementine ek olarak H ve O₂ elementlerini de içeren organik besin taşlarıdır.

Fotosentez olayının meydana gelebilmesi için gerekli olan maddeler, ışık, klorofil, karbondioksit, canlı organizmadır.

Fotosentezin özgün olayları
6CO2 + 6H2O -----(Işık/Klorofil)-----------C6H12O6 + 6O2
Kloroplastta gerçekleşir.
Fotosentetik ototroflarda görülür.
Hammaddeler CO2 ve H2O dur.(Bakterilerde H ve H2S kullanılır)
Ürünler glikoz ve O2 dir.(Bakterilerde O2 yerine S oluşur)
Işıkta gerçekleşir.
Anabolik reaksiyonlarıdır.
Hidrojen akseptörü NADP dir
İnorganik madde organik maddeye dönüşür.
Işık enerjisi kimyasal bağ Enerjisine dönüşür
Fotofosforilasyon la ATP sentezi yapılır.
Klorofil ve su elektron kaynağıdır.(Bakterilerde H ve H2S, elektron ve H kaynağı olarak rol alır)
Elektronların son alıcısı klorofil ve NADP dir.
Canlıda ağırlık artışı olur.
Sentezlenen ilk ürünler karbonhidratlardır.

Bakteriyel fotosentezin özellikleri
Sitoplazmada gerçekleşir
Klorofiller sitoplazmik zar katlanmaları olan tilakoidlerde yer alır
H ve elektron kaynağı olarak H2 veya H2S kullanılır
Işık gereklidir
Yan ürün olarak O2 oluşmaz
Anaerobiktirler

Protista ve bitkilerde gerçekleşen fotosentezin özellikleri
Kloroplastlarda gerçekleşir
Klorofiller kloroplastlardaki granalarda yer alır
H ve elektron kaynağı H2O dur
Yan ürün olarak O2 oluşur
Işık gereklidir

Fotosentezin evreleri:
A-Işık evresi reaksiyonları

a-Devirli fotofosforilasyon:
Özellikleri:
Işık varlığında gerçekleşir
Granalarda gerçekleşir
Enzim görev almaz
Elektron kaynağı klorofildir
e.t.s ye aktarılan her elektrona karşılık 1 ATP sentezi gerçekleşir
Klorofilden e.t.s ye aktarılan elektronlar yine aynı klorofil tarafından tutulurlar
Bu seride sadece karanlık evrede kullanılmak üzere ATP sentezi gerçekleşir


b-Devirsiz fotofosforilasyon:
Özellikleri:
Işık varlığında gerçekleşir
Granalarda gerçekleşir
Enzim görev almaz
Elektron kaynağı PS1,PS2 ve H2O dur
İki, pigment sistemi görev alır
Suyun iyonizasyonu ve O2 nın oluşumu bu döngüde gerçekleşir
Karanlık evrede kullanılacak ATP ve CO2 nin redüklenmesinde kullanılacak H ler bu evrede üretilir. (ATP ve NADPH2 ler üretilir)
Ps1 ve Ps2 nin dört kez indirgenme - yükseltgenme olayına karşılık sistemde 3 ATP,2 NADPH2 ve 1 O2 sentezlenir









Genellemeler:
-Işık evresi reaksiyonlarında ihtiyaç duyulanlar:
1-Işık 2-ADP+Pi 3-NADP 4-Klorofil 5-H2O 6-e.t.s

-Işık evresi reaksiyonlarında açığa çıkanlar:
1-ATP 2-HADPH2 3-O2




B-Karanlık evre reaksiyonları:
Özellikleri:
Kloroplastlarda stroma da meydana gelir
Enzimler rol alır
Isı,Ph,Substrat miktarı,İnhibitör ve aktivatörlerden etkilenirler
CO2 nin kullanıldığı evredir
1 CO2 için bu evrede ışık evrelerinde üretilen 3 ATP ve 2 NADPH2 kullanılır(1 glikoza karşılık 18 ATP ve 12 NADPH2 kullanılır)
e.t.s rol almaz
CO2 yakalayıcısı olarak Ribuloz difosfat (Pi-5C-Pi) rol alır
Işığa ihtiyaç duyulmaz
Glikoz,sukroz,nişasta,a.asit,gliserol vb. organik maddelerin üretildiği evredir

Fotosentezin şematize edilmesi

Fotosentez reaksiyonlarında elde edilen ürünlerdeki C,H ve O kaynakları aşağıdaki gibidir.

6CO2 + 6H2O ------------ C6H12O6 + 6O2

CO2: Glikozdaki C ve O kaynağıdır
H2O: Glikozdaki H ve serbest kalan O2 kaynağıdır






Fotosentezle ilgili grafik ve deneyler
Fotosentez: Fotosentez reaksiyon hızını etkileyen faktörler:
1-Işık 2-Klorofil 3-CO2 4-H2O 5-Isı

1-Işık faktörü
Temel enerji kaynağıdır.
Işık evresinde rol oynar.
Dalga boyu ve şiddeti önemlidir.

a) Işığın dalga boyu:Fotosentez dalga boyunun 400-750 nm olduğu aralıkta gerçekleşir. Klorofil tarafından mor ışık daha fazla soğurulur ancak fotosentezin reaksiyon hızı kırmızı ışıkta fazla yeşil ışıkta en az değerdedir

PS1,PS2 yükseltgenmesinde ve H2O nun iyonizasyonunda farklı dalga boylarında ışığa ihtiyaç olduğu için fotosentezin hızı beyaz ışıkta daha fazladır.

b) Işığın şiddeti: Belirli bir ışık şiddetine kadar reaksiyon hızı artar.



Ancak ışık şiddeti güneş(ışık) ve gölge bitkilerinde fotosentez reaksiyon hızı üzerine etkisi farklıdır







Not:Işığın fotosentez için gerekli enerji kaynağı olmakla beraber klorofilin sentezi içinde ışığa ihtiyaç vardır.

Mg
Öncül madde-----Porfirin---------Mg-porfirin (Karanlıkta gerçekleşir.)
( Fe , Enzim )
MG-porfirin-------------Öncül-klorofil------------------Klorofil
Işık

Klorofil sentezi (Kısaca)
Enzim / Işık
( C , H , O , N ) + Mg ---------------------- 1 mol Klorofil
Fe katalizör


2-CO2 faktörü
Karanlık evre reaksiyonlarında görev alır.
Glikozun yapısına katılır.

Atmosferde % 0,03 oranında bulunan karbondioksit % 0,3 ‘e kadar artırınca reaksiyon hızı artar CO2 nin miktarını daha fazla artırmak reaksiyonu hızlandırmaz.



3-Isı faktörü
Karanlık evre reaksiyonlarında etkendir.
Optimal ısı 35 derecedir. (Türe göre değişir.)
Fotosentezin enzimatik reaksiyonlardan olması nedeniyle ısıya karşı duyarlıdır.


4-Su faktörü
Güneşten gelen fazla ısının terleme ile uzaklaştırılmasında görev alır.
Karbondioksitin redüklenmesinde kullanılan H lerin kaynağıdır.
Atmosferin O2 kaynağıdır.
Devirsiz fotofosforilasyon da kullanılır.
Enzimatik reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli ortamı oluşturur.

Not:Fotosentez reaksiyonlarında etken olan faktörler için minimum yasası geçerlidir. Buna göre reaksiyon hızı faktörlerden en zayıfı tarafından belirlenir.

A-Etken madde miktarı – reaksiyon hızı arasındaki ilişki.
H2O-CO2 Reaksiyon hızını belirleyen ortamda en az bulunan faktördür.
Işık şiddeti-CO2 Yukarıdaki grafiğe göre reaksiyon hızını belirleyen faktör ortam ışık şiddetidir
Işık şiddeti-Isı


Not:Fotosentezde açığa çıkan yan ürünler
H2O O2
H2S S
H2 Yan ürün yok

Elektron ve H kaynağı Ortama verilen yan ürün

CO2 yakalayıcılar
KOH , NaOH , Ba(OH)2 , Ca(OH)2

Fotosentezin Hızı
a)Kütle artışı
b)Oluşan O2 miktarı
c)Kullanılan CO2 miktarı ile ölçülür.

Fotosentezde e. t.s (enerji seviyelerine göre.)
1-Ferrodoksin
2-Plastokinon (Flavoproteinler)
3-Sitokrom
Bu sistem elemanları belirli enerji düzeyindeki elektronları yakalar ve enerji seviyelerini düşürerek bir sonraki elemana aktarırlar.Bu esnada serbest kalan enerji ile sistemde ADP+Pi nin ATP ye dönüşümü sağlanır

Fotosentez Şartları
CO2 ve H2O gerekir
O2 açığa çıkar ( H2O kullanılırsa )
Işık karşısında olur
Klorofilli hücrelerde gerçekleşir
Nişasta meydana gelir

DENEY 1 :Fotosentezde CO2 gerekliliği

Yukarıdaki kurulu düzende sods ilave ediliyor. (soda içinde CO2 var.) CO2 eklenince gaz çıkışı fazlalaşıyor. Çıkan gaz O2 dir. Aynı deney şayet kaynatılmış soğutulmuş suda yapılırsa gaz çıkışı gözlenmez eğer suyuniçine CO2 içeren su ilave edilirse gaz çıkışı artar
Sonuç: CO2 fotosentez için gereklidi


DENEY 2 :Fotosentezde CO2 gerekliliği
Bu deneyde kavanozun içindeki kısım lügolle boyanmaz. Nedeni CO2 ten yoksun olup
fotosentez yapamamasıdır.
Sonuç: fotosentez için CO2 gereklidir


DENEY 3 :Fotosentezde ışık şiddetinin etkisi
Bu deneyden ; fotosentez için ışığın gerekli olduğunu çıkarıyoruz. Işık miktarı arttıkça çıkan kabarcık miktarı artar. Bu artış belli bir seviyeyekadar olur. Çünkü bu olay yapraktaki enzim miktarı ve klorofil miktarı ile de ilgilidir.
Sonuç:Işık şiddetinin artışı belli oranda fotosentezin hızını artırır.


DENEY 4 :Fotosentezde CO2 kullanılır O2 açığa çıkar
Bu deney düzeneğini düzenli kurarsak bir süre sonra bitki ölür.Çünkü giden havaya CO2 ve O2 vardır.O2 gerekli değildir.Fotosentez sonucu elde edilen O2 miktarı kullanılandan fazladır.Fakat giren havadaki CO2 ve
solunumla ortaya çıkan CO2 ortamda bulunan KOH ve Ba(OH)2 tarafından yok edildiği için fotosentez yapılamaz.


DENEY 5:Fotosentezde O2 açığa çıkar
Deney tüpü içinde birikerek kibrit alevinde parlayan gaz O2 olduğu anlaşılır


DENEY 6:Fotosentezde klorofil gerekliliği
Sardunya yaprağı 7-8 saat gün ışığı aldıktan sonra klorofilleri saydamlaştırılarak lügolle boyandığında sadece önceden yeşil olan kısımlarının mavi-mor renge boyandığı görülür.Klorofil taşıyan yeşil bölgelerde gerçekleşen fotosentezle nişasta sentezlenmiştir


DENEY 7:Fotosentez için ışık gereklidir
Saksı çiçeğinin bir yaprağının yarısı ışık geçirmeyen nesne ile kapatılarak 7-8 saat ışıkta tutulur daha sonra bitkiden kesilerek saydamlaştırılır ve üzerine lügol dökülür renk değişimi gözlenir. Sonuçta açık kalan bölgenin mavi-mor renge boyandığını kapalı kısmın ise boyanmadığını görürüz

DENEY 8:Fotosentezde organik madde (Nişasta) sentezlenir
Saksı çiçeğinin bir yaprağının yarısı ışık geçirmeyen nesne ile kapatılarak 7-8 saat ışıkta tutulur daha sonra bitkiden kesilerek saydamlaştırılır ve üzerine lügol dökülür renk değişimi gözlenir. Sonuçta açık kalan bölgenin fotosentez sonunda nişasta sentezlediği için mavi-mor renge boyandığını kapalı kısmın ise boyanmadığını görürüz bu durum burada fotosentez gerçekleşmediği ve nişasta sentezlenmediğini gösterir.

Kaynakça 

http://tr.wikipedia.org/wiki/Fotosentez

http://www.lisebiyoloji.com/fotosentez.html