FOTOSENTEZ ışık Oksijen Glikoz Fotosentez Karbondioksit su 6 CO2 + 12

... konulu sunumlar: "FOTOSENTEZ ışık Oksijen Glikoz Fotosentez Karbondioksit su 6 CO2 + 12"— Sunum transkripti:

1 FOTOSENTEZ ışık Oksijen Glikoz Fotosentez Karbondioksit su 6 CO2 + 12
H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Karbondioksit su Glikoz Oksijen Fotosentez

2 Bütün enerjilerin kaynağı güneştir.
Klorofil gibi özel pigmentlere sahip bitkiler, Siyanobakteriler(mavi-yeşil algler) ve bazı bakteriler Öglena gibi protista’lar Güneş enerjisini tutarak hücrelerin yararlanabileceği enerji şekline ( kimyasal bağ enerjisi ) dönüştürür – ( Fotosentez ) -

3 Tüm ototroflar fotosentez yapmazlar
Tüm ototroflar fotosentez yapmazlar. Bazı ototrof bakteriler sadece kemosentez yapar. Bazı fotoototroflar ise aynı zamanda heterotrof olabilirler(böcekçil) (böcekle azot ihtiyacını karşılar) Tam Parazit olan bazı bitkiler ise hiç fotosentez yapmadan, konak bitkiden beslenebilirler(cin saçi- canavar otu). Yarı parazitler ise suyu hazır alır ama fotosentez yaparlar(ökseotu)

4 Canlılar ve çevreleri arasında bir enerji akışı vardır.
Güneş ışık enerjisi Üretici kimyasal enerji Birincil tüketici İkincil Tüketici Üçüncül tüketici Dördüncül tüketici

5 Enerji akışında verimlilik
Besin zincirindeki besinin bir kısmı enerji olarak kullanılır bir kısmı ise ısı olarak açığa çıkar. Bu nedenle enerji her seviyeye aynı kalarak aktarılmaz belli bir kayıp olur. (1/10) Bu kayıptan dolayı ekosistemdeki enerji akışı piramit ile gösterilir.

6 Fotosentez ile ilgili ilk çalışmalar Joseph Priestly tarafından yapılmıştır.
Çalışmalar sonucunda atmosferdeki CO2 ve O2 oranının solunum ve fotosentez gibi olaylarla korunduğu anlaşılmıştır

7 YAPRAK YAPISI VE KLOROPLAST
Yaprakta fotosentez yapan hücreler mezofil tabakasında bulunur. Bu tabakanın üstünde ve altında yer alan epidermis ise şeffaf(fotosentez yapmayan) koruyucu bir tabakadır. Fotosentez yapan hücrelere gaz alışverişi stomalar aracılığı ile yapılır stomalar kloroplast taşıyan, epidermisten farklılaşan tek yapıdır.

8 Yaprak enine kesiti Yaprak MEZOFİL İletim demeti Stoma CO2 O2
Bir Mezofil hücresi Figure 7.2 The location and structure of chloroplasts. Kloroplast

9 kloroplast Dış ve iç zar Tilakoid zar Zarlararası boşluk Stroma Granum
Tilakoid boşluk Figure 7.2 The location and structure of chloroplasts.

10

11 ÇEŞİTLİ CANLILARDA FOTOSENTEZ
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 (bitki ve siyanobakteri,öglena ) Havanın O kaynağı: Besinin H kaynağı: CO2+2H2S (CH2O)n +2 S+ H2O ( mor kükürt bakterisi) CO2+2H (CH2O)n + H2O (H bakterisi)

12 indirgenme C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 6 CO2 + 12 H2O Yükseltgenme
Figure 7.4A Photosynthesis (uses light energy).

13 FOTOSENTEZDE OLUŞAN OKSİJENİN KAYNAĞI
Oksijeni işaretli su verildiğinde bırakılan havada ki oksijende buna rastlanmıştır. Ancak işaretlenmiş CO2 verildiğinde bırakılan havada işaretli oksijene rastlanmamıştır.

14 Deney 1 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 Deney 2 6 CO2 + 12 H2O
Figure 7.3B Experiments tracking the oxygen atoms in photosynthesis.

15 Fotosentez sonucunda açığa çıkan oksijenin temel kaynağı sudur.
Reaksiyona girenler 6 CO2 12 H2O Ürünler C6H12O6 6 H2O 6 O2 Fotosentez sonucunda açığa çıkan oksijenin temel kaynağı sudur. Sudaki hidrojen atomu ise oluşan glikozun ve açığa çıkan suyun yapısına katılır. Karbon dioksitteki oksijen atomu, hem sentezlenen glikoz hem de açığa çıkan suyun yapısına katılır. Karbon dioksitteki karbon atomu ise glikozun yapısına girer. Figure 7.3C Fates of all the atoms in photosynthesis.

16 IŞIK ENERJİSİ VE KLOROFİL

17

18 Elektonlar klorofilden koparak ayrılabilir
Elektonlar klorofilden koparak ayrılabilir. Elektronu kaybeden klorofil + yüklü hale gelir. Elektronlar elektron taşıma sistemi enzimleri tarafından farklı moleküllere aktarılır. Klorofil a dalga boyu 662 nm; klorofil b ise dalga boyu 654 nm olan ışığı soğurur.

19

20 Kloroplast zarları parçalanırsa klorofil olduğu halde fotosentez görülür mü?

21 Increasing energy 10–5 nm 10–3 nm 1 nm 103 nm 106 nm 1 m 103 m Micro-
Gamma rays Micro- waves Radio waves X-rays UV Infrared Visible light Figure 7.6A The electromagnetic spectrum and the wavelengths of visible light. (A wavelength of 650 nm is illustrated.) 380 400 500 600 700 750 Wavelength (nm) 650 nm

22 ENGELMANN DENEYİ Işığın dalgaboyu fotosentez hızını etkiler mi?

23

24 fikoeritrin fikosiyanin karotenoit (karoten ve ksantofil),lökopen Klorofil dışındaki renk pigmentleri ışığı soğurur ama fotofosforilasyon yapamaz. Bitki ve alglerde bulunan bu pigmentler klorofilin yakalayabildiğinden daha farklı dalga boyu ışınlarının soğurularak klorofile aktarılmasında rol oynarlar. Klorofil a ve b

25 Galvonometrede okunan değerin yüksek olması ne gösterir?
Galvonometrede okunan değerin yüksek olması pigment çözeltisinin ışığa geçirgenliğinin fazla olduğunu gösterir.

26 KARANLIK reaksiyonları
Fotosentez evreleri IŞIK reaksiyonları KARANLIK reaksiyonları (Karbon tutma)

27 FOTOSENTEZ EVRELERİ IŞIK IŞIK ATMOSFERE VERİLİR IŞIK REAKSİYONLARI
Amaç: ATP üretmek, NADPH oluşturmak, Su kullanır,O2 IŞIK IŞIK ATMOSFERE VERİLİR IŞIK REAKSİYONLARI 3 ATP NADPH2 sentezlenir (Grana) H2O O2 KARBON TUTMA REAKSİYONLARI (Karanlık Evre) 3 ATP NADPH2 harcanır (Stroma) CO2 C6H12O6 Amaç: ATP ve NADPH kullanarak CO2 bağlamak ve organik bileşik yapmak GLİKOZ

28

29

30 Fotosentez için gerekli olan maddeler nelerdir?
a)Kendisinin üretebildikleri b)Dışarıdan Hazır Olarak aldıkları KLOROFiL KLOROPLAST ENZiMLER   H2O CO2 MiNERALLER IŞIK  ve ISI

31 NADP ve NADPH NADP+ + 2H = NADPH + H+
NADP elektronları H halinde alır.

32 FOTOSİSTEM NEDİR? Fotosistem tilakoid zar içine gömülü birçok pigmentin ve proteinin bulunduğu yapılardır. Merkezde klorofil a ve ilk elektron alıcı vardır.

33 Fotosentezde üretilen ATP asla hücrede başka reaksiyonlarda kullanılamaz.

34 Bitkiler ve siyanobakterilerde ışığı soğurma özelliklerine göre 2 farklı FOTOSİSTEM bulunur.
Fotosistem I 700 nm en iyi soğurur. Fotosistem II ise 680 nm en iyi soğurur. Mor ve yeşil sülfür bakterilerinde ise tek fotosistem vardır.

35

36 Fotonların çarpması ile Klorofilden ayrılan e- ayrıldığı klorofile geri dönerse devirli , dönmezse devirsiz fotofosforilasyon denir.

37 A. Devirli Fotofosforilasyon :

38 A. Devirli Fotofosforilasyon :
Klorofil molekülünün ışığı emmesiyle serbest kalan e- ETS nin ilk e- alıcısı olan Ferrodoksine geçer. (Klf yükseltgenmiş olur-Klf+) Ferrodoksinden sitokroma ve oradan da plastosiyanine geçen e- un taşıdığı enerji ile stromadan tilakoide H+ pompalanır. Sonuçta e- ayrıldığı klf e döner. Klorofil indirgenir ve nötr hale geçer.

39 Devirli fotofosforilasyon
Ferredoksin e- İlk e alıcısı sitokrom e- Kl+ e- FS I Plastosiyanin Kl e’ lar yüksek enerjiden düşük enerjiye aktarılırken açığa çıkan enerji ile H iyonları tilakoid boşluğa pompalanır. Işık ATP ADP

40

41 Devirli fotofosforilasyonda su harcanmaz.
Sadece fotofosforilasyonla ATP üretilir NADPH2 ve oksijen oluşmaz. Sadece ATP üretimi için yapılır.

42

43

44 B. Devirsiz Fotofosforilasyon:

45 B. Devirsiz Fotofosforilasyon:
Bu evrede Klf a molekülünün yer aldığı fotosistem I ( 700 nm ) ve fotosistem II ( 680nm ) birlikte görev alır. Fotosistem2 den ayrılan elektronlar geri dönmez bunun yerine fotosistem 1 e geçerler. Bu nedenle Devirsiz denilir.

46 1. Fotosistem II nin 680 nm dalga boyundaki ışığı soğurmasıyla klorofilden kopan yüksek enerjili e- önce ilk alıcıya ardından sırasıyla plastokinon, sitokrom ve plastosiyanin üzerinden en son olarak da ışığı soğurarak e- kaybeden fotosistem I e aktarılır. 2. Fotosistem I’e e- vererek yükseltgenen fotosistem II, e- açığını (H2O) suyun parçalanmasından(fotoliz) açığa çıkan e- lardan karşılar. Yan ürün olarak açığa çıkan O2 atmosfere verilir ( Atmosfere verilen O2 nin kaynağı sudur ).

47 3. Suyun H+ ise e-ların ETS ile Fotosistem I’e aktarılması sırasında açığa çıkan enerji ile stromadan tilakoid boşluğa yollanır. 4. Işık soğurarak e- kaybeden Fotosistem Iden ayrılan bu yüksek enerjili e- il alıcıdan sonra Ferrodoksin tarafından tutulur. 5. İndirgenen Ferrodoksin, e- nunu NADP ye vererek yükseltgenir. NADP suyun parçalanması (fotoliz) sonucu oluşan H leri (protonları) de alarak NADPH2 haline gelir.

48 H+ lar stromadan tilakoid boşluğa pompalanır
Ferrodoksin 2 NADP  2NADPH2 4e- 2 H2O  4e + 4H+ + O2 Atmosfere 4 e- 4e- Klorofil-a 700 nm (PS-1) 4e- 4e- 4e- Plastosiyanin Klorofil-a (680nm) Sitokrom Plastokinon (PS-2) ışık ışık H+ lar stromadan tilakoid boşluğa pompalanır

49

50 4e 2 NADPH+H Ferredoksin 2H2O 4e + 4H+ + O2 Plastokinon 4e 4e
Sitokromlar 4e 4e 4e İlk elektron alıcı İlk elektron alıcı Plastosiyanin Fotosistem I Fotosistem II 2ATP - kemiozmoz ile

51

52 Devirsiz fotofosforilasyonda su harcanır(fotoliz).
2 ATP ve 2 NADPH2 üretilir Atmosfere oksijen verilir Su NADP+ için hidrojen , atmosfer için oksijen , fotosistem II için elektron kaynağıdır. Fotosistem I e açığını Fotosistem II den karşılar. Fotosistem II ise e açığını sudan karşılar.

53 Tilakoid boşlukta biriken H+ , stromaya geçerken ATP sentez enzimi ile ATP sentezi olur. Tıpkı oksijenli solunumdaki gibi buna da kemiozmoz denir.

54

55 H tilakoid boşluğa gönderilmesi ATP synthase Fotosistem I Fotosistem II tilakoid zar Işık  + P NADP+ ADP NADPH Kalvin döngüsü CO2 C6H12O6 şeker e– 1/2 2 H2O ETS II ETS I (stroma) (tilakoid boşluk) O2 Tilakoid boşlukta H miktarında artış H lerin yoğunluk farkına Dayanarak stromaya yollanırken ATP üretilmesi -Kemiozmoz- H+ 1 3

56 Devirli ve Devirsiz Fotofosforilasyon
Klorofil kendi kaybettiği e alır. 1 fotosistem görevlidir Su kullanılmaz Sadece ATP üretir Ferredoksin, plastosiyanin ve sitokrom kullanılır FS 2, elektron açığını sudan, FS1 e’ açığını FS2 den tamamlar. FS1 den ayrılan e’ un alıcısı ise ferredoksindir. 2 fotosistem görevlidir Su harcanır NADPH, O ve ATP oluşur.

57

58

59

60

61 …….. …………. …………….. ……….. ………… ……  … ……….. …………. …………………. (……………)
(……………..) ……… Figure 7.5 An overview of the two stages of photosynthesis that take place in a chloroplast. Figure 7.5 is an important visual organizer that notes the key structures and functions of the two stages of photosynthesis. This figure reminds students where water and sunlight are used in the thylakoid membranes to generate oxygen, ATP, and NADPH. The second step, in the stroma, reveals the use of carbon dioxide, ATP, and NADPH to generate carbohydrates. …………….. ……… ……..

62 ATP NADPH ATP üretimi Photosystem II Photosystem I e– e– e– e– e– e–
Photon Figure 7.8B A mechanical analogy of the light reactions. Although Figure 7.8B can be very effective, students might need to be carefully led through the analogy to understand precisely what is represented. e– Photon Photosystem II Photosystem I

63 Electron transport chain
Provides energy for synthesis of by chemiosmosis NADP+ + H+ NADPH Photon Photon Photosystem II ATP Photosystem I 6 Stroma 1 Primary acceptor Primary acceptor 2 e– e– Thylakoid mem- brane 4 5 P700 P680 Figure 7.8A Electron flow in the light reactions of photosynthesis: Both photosystems and the electron transport chain that connects them are located in the thylakoid membrane. The energy from light drives electrons from water to NADPH. Thylakoid space 3 H2O 1  2 O2 + 2 H+

64 Sonuç olarak IŞIK reaksiyonlarında; 3 ATP 2 NADPH2 üretilir
Atmosfere oksijen verilir. 2H2O+3ADP+Pİ NADPH2+3ATP +O2 Işık Klf + 2NADP

65 Stroma (H+ fazla) ışık ışık FD PK SK PS Fotosistem II ETS Fotosistem I
ADP + P ATP H+ NADP+ + H+ NADPH H+ FD PK SK PS H2O H+ H+ H+ Figure 7.9 The production of ATP by chemiosmosis in photosynthesis. 2  1 O2 + 2 H+ H+ H+ H+ H+ H+ Fotosistem II ETS Fotosistem I H+ ATP sentaz H+ Tilakoid boşluk (H+ fazla)

66 2.KARBON TUTMA REAKSİYONLARI ( Calvin Döngüsü )
Karbon tutma reaksiyonları kloroplastların stromalarında meydana gelir. Işığa gereksinim yoktur. Enzimlerin kontrolünde gerçekleştiğinden sıcaklık değişimlerine duyarlıdır. Işık evresinden gelen 3ATP ve 2NADPH2 kullanılarak CO2 den organik madde sentezlenir.

67 HATIRLAYALIM Glikolizde glikozun yıkım aşamalrında oluşan ürünler yandaki şekildeki gibiydi, şimdi kalvin döngüsüne dikkat ederek karşılaştırın!!

68 Kalvin döngüsü 3 evreden oluşur:
Karbon bağlama_özümleme : CO2 molekülü ribuloz difosfatla birleşerek 6Clu kararsız bileşik oluşur. Bu reaksiyon Rubisco enzimi tarafından katalizlenir. Hemen bölünerek PGA oluşur. PGALsentezi: PGAya ATPden P aktarılarak önce DPGA oluşur ardından 2 NADPH2 den gelen H eklenir bu sırada Pi ayrılır. PGAL oluşur. Ribuloz difosfatın yeniden oluşması (RuBP): Oluşan PGAL in bir kısmı yeniden 5-Clu Ribuloz difosfat oluşumunda kullanılır. Kalan tek PGAL döngüden ayrılır. 2 tane PGAL birleşerek önce glikozun sonra ise diğer organik moleküllerin yapımında kullanılır.

69 6 x calvin = 1 glikoz 6C lu ara bileşik Ribuloz difosfat RDP ÖZÜMLEME:
CO2 6 x calvin = 1 glikoz 6C lu ara bileşik Rubisco 1 P P P Ribuloz difosfat RDP 2 PGA 2 ATP 1 ADP 2 ADP + P 1 ATP CALVIN döngüsü 4 2 2 DPGA 2 NADPH 2 NADP+ Pi Figure 7.10B Details of the Calvin cycle, which takes place in the stroma of a chloroplast. P P PGAL 2 PGAL 3 GLİKOZ ÜRÜN: P PGAL

70 C 3 CO2 6 PGA NADP+ ATP ADP NADPH 1 PGAL 5 RuBP + glikoz Kalvin Döngüsü ATP enerjisi ve NADPH kullanılarak 6 PGA , 6 PGALe dönüştürülür Rubisco enzimi kullanılarak 3 tane CO2 i RuBP ile bağlar ATP enerjisi kullanılarak 5 molekül PGAL 3 Molekül RuBP e dönüştürülür 4 1 molekül PGAL döngüyü terk eder 2 molekül PGAL birleşerek glikozu veya diğer organik molekülleri oluşturur 4 2

71

72 Reaksiyonlar CO2 nin 5C lu bir bileşik tarafından tutulmasıyla başlar
Reaksiyonlar CO2 nin 5C lu bir bileşik tarafından tutulmasıyla başlar.2 fosfatlı olan bu bileşik Ribuloz difosfat olarak adlandırılır. Böylece 6C lu kararsız ara bileşik oluşur. Kararsız ara bileşik kısa sürede parçalanarak her biri 3C taşıyan iki molekül PGA ya dönüşür. PGA moleküllerine ışık reaksiyonlarında oluşan ATP lerden birer fosfat grubu aktarılınca 3C lu ikişer fosfatlı bileşikler oluşur.

73 4. Oluşan yeni bileşiklerin her birine bu kez ışık reaksiyonlarında üretilen NADPH2 deki 2H aktarılır. Böylece 3C lu PGAL molekülleri meydana gelir.Bu sırada enerjisiz fosfat ( Pi ) çıkışı olur 5. PGAL lerin bir kısmı kendi aralarında birleşerek 5C lu bir fosfatlı bileşiği oluşturur.(ribuloz mono fosfat)

74 6. Işık tepkimelerinden gelen ATP den bir fosfat aktarılınca 5C lu iki fosfatlı bileşik oluşur. Böylece Karbon tutma tepkimesinin bir devriyle yalnızca bir CO2 nin glikoz yapımına girmesi sağlanır. 7. Bir kısım PGAL ler ise aralarında birleşerek önce 6C lu bileşikleri ve fosfat çıkışları ile fruktoz ve glikozları oluşturur. 8. Fotosentez sonucu oluşan PGAL den glikoz sentezlenebildiği gibi amino asit, yağ asidi, vitamin gibi bileşikler sentezlenebilir.

75 CO2 nin tutulması: Enzimler yardımı ile 5C lu 2 fosfatlı Ribuloz difosfat(RDP) CO2 yi bağlar. Oluşan bileşik 6C lu 2 fosfatlı kararsız bir bileşiktir. Hemen 2 tane 3 C lu tek fosfatlı bileşiğe parçalanır. (PGA) İndirgenme: Her PGAya bir P ATP den aktarılarak DPGA oluşur. DPGA lara NADPH2 den H ler aktarılırken P grubu ayrılır ve PGAL oluşur. Yenilenme: Aynı anda stroma gerçekleşen reaksiyonlarda oluşan PGAL lerin bir kısmı birleşerek fruktoz di fosfatı sonra da glikozu oluşturur. Ancak döngünün devamını sağlamak için PGALlerin bir kısmı bir araya gelerek 5Clu ribuloz mono fosfatı oluşturur. Bu bileşik ribuloz difosfatı oluşturmak için ATP den bir P alır.

76 Karbon tutma reaksiyonlarına 1 molekül CO2 nin katılması için reaksiyonlarda 3 ATP ve 2 NADPH2 kullanılır. Dolayısıyla 6 molekül CO2 reaksiyona girerse 6x3=18 ATP ve 6x2=12 NADPH2 ye ihtiyaç vardır. Yani 1 molekül glikoz kazancı için karbon tutma reaksiyonlarının 6 kez tekrarlanması gerekir.

77 Yağ asidi Ribuloz fosfat gliserol
PGA PGAL Piruvat Glikoz Aminoasit Vitamin Yağ asidi Ribuloz fosfat gliserol

78 Fotosentezde Farklı Besinlerin Sentezlenmesi
Gliserol Selüloz Yağ asitleri 3C Organik bazlar 6C 2 Nişasta Vitaminler Glikoz Disakkarit N Amino asitler

79 PGA PGAL RMP ……………. …………………… Pirüvik asit Aminoasit Yağ asidi gliserol
Glikoz Vitamin

80 FOTOSENTEZ HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Klorofil taşıyan bir hücrenin birim zamanda kullandığı CO2 veya ürettiği O2 miktarı fotosentez hızını belirler. Fotosentez hızına etki eden faktörlerden birinin eksik olması fotosentez hızını yavaşlatırken, normalin üstünde olması ise fotosentez hızına etki etmez. Çünkü fotosentez hızı miktarı en düşük olan faktöre göre belirlenir. Buna “Minimum Yasası” denir.

81 Örneğin CO2 miktarının düşük olduğu ortamda ışık şiddeti arttırılsa bile fotosentez hızlanmaz. Burada fotosentez hızını sınırlayan faktör CO2 miktarıdır. ( Ortamda en az bulunan madde ) Fotosentez hızına etki eden faktörler: 1. Çevresel Faktörler 2. Genetik Faktörler olmak üzere ikiye ayrılır.

82 1. ÇEVRESEL FAKTÖRLER: CO2 Miktarı Işık Şiddeti Işığın Dalga Boyu Sıcaklık Su miktarı Mineraller pH dır

83 1. CO2 Miktarı : -Fotosentezin Karbon tutma reaksiyonlarının başlaması için gereklidir. -CO2 miktarı artınca fotosentez hızı bir seviyeye kadar artar, sonra sabit kalır. Ortamdaki CO2 bitkinin gereksiniminden az olursa fotosentez için gerekli diğer koşullar en uygun değerde olsa bile fotosentez yavaşlar.

84 0,03 Eğer bitkinin fotosentez yaptığı yerde KOH gibi CO2 tutucular varsa fotosentez hızı yavaşlar.

85 2.Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belirli bir seviyeye kadar artar sonra sabit kalır.

86 Düşük CO2 konsantrasyonunda ışık şiddeti yüksek bile olsa fotosentez hızı düşük olur. CO2 fazla olduğu zaman fotosentez hızı ışık şiddetine göre değişir(Hızı düşük olan miktar belirler)

87 3.Işığın dalga boyu: Bitkiler fotosentez yaparken elektromanyetik spektrumdaki görünür ışığı kullanır. Fotosentezin gerçekleşmesi için ışığın klorofil pigmenti tarafından soğurulması gerekir. Klorofilin mor ve kırmızı ışığı diğer ışıklara göre fazla soğurması fotosentez hızını arttırır. Klorofil yeşil ışığı yansıttığı için fotosentez hızı yeşil ışıkta en yavaştır.

88 Sebep ; klorofil yeşil ışığı ememez ve yansıtır !!!
Mor ışık Yeşil ışık Kırmızı ışık Sebep ; klorofil yeşil ışığı ememez ve yansıtır !!!

89 4. Sıcaklık : Özellikle karbon tutma (karanlık evre) tepkimelerini etkiler. Çünkü bu evrede bir çok enzim görev almaktadır. Sıcaklık artışı tepkimelerin hızını da arttırır ancak sıcaklık 35°C nin üstüne çıktığında enzimlerin yapısı bozulacağından fotosentez hızı düşer ve durur. Optimum sıcaklık (25-35°C )

90 Işık şiddeti düşük olduğunda sıcaklık yükselse bile fotosentez hızında bir değişiklik olmaz. Ancak yüksek ışık şiddetinde sıcaklık artışı fotosentez hızını belirli bir değere kadar arttırır. Fotosentez hızı Sıcaklık

91 Ayrıca karanlık evre tepkimelerinin hızı ışık tepkimelerine de bağlıdır. Çünkü ışık tepkimelerinde sentezlenen ATP ve NADPH2 karanlık tepkimelerinde kullanılır.

92 5. Su miktarı: Ortamdaki suyun artışı belirli bir değere kadar fotosentez hızını arttırır ancak belli bir değerin üstüne çıkarsa fotosentez hızını etkilemez. (%15 in altına düşerse enzimler inaktif olacağından fotosentez durur ) Fotosentez hızı Su miktarı

93 6.Mineraller: Fe, Mg, Ca, K, P, S, N gibi mineraller fotosentezde etkilidir. Örneğin Fe, Ferrodoksinin yapısına, Mg ise klorofilin yapısına katılır. P, ATP nin ve nükleik asitlerin, N aminoasitler, nükleik asitler ve vitamin gibi organik moleküllerin yapısına katılırlar. Diğerleri kofaktör olarak kullanılır. Bitkilerin fotosentez dolayısıyla büyüme hızı topraktaki minerallerden miktarı en az olana göre belirlenir.

94 Minimum Kuralı Ca P K Mg 7.Ortamın pH’ı: Biyokimyasal tepkimeler ph değişikliklerinden etkilenirler. Özellikle karanlık evre tepkimelerinde çok sayıda enzim görev aldığından ph değişimi fotosentez hızını etkiler.

95 Genetik Faktörler 1. Kloroplast Sayısı : Bir hücredeki kloroplast sayısı azaldıkça fotosentez hızı da azalır. Yapraktaki palizat parankimasının kloroplast sayısı sünger parankimasından fazla olduğundan palizat parankimasında fotosentez daha fazla oranda gerçekleşir.

96 2.Yaprak Yapısı ve Sayısı: Geniş yapraklı bitkiler güneş ışığından daha fazla faydalanırlar. Dolayısıyla fazla sayıda koyu yeşil ve geniş yapraklı bitkilerde fotosentez oranı daha yüksektir. Yaprakların konumu da fotosentez hızını etkiler. Örneğin doğrudan ışık alan yapraklar ile altta kalan ışığı az gören yapraklar aynı oranda fotosentez yapamaz.

97 3. Stoma sayısı : Stomalar bitkinin gaz alışverişini sağladığı için stomalar ne kadar fazla ise bitki CO2 den o kadar fazla faydalanabilir. Ayrıca stomaların yapısı büyüklüğü ve dağılışı da fotosentezi etkileyecektir.

98 4. Kloroplastın içerdiği su miktarı:
Su hem fotosentezde hammadde olarak kullanılır hem de biyokimyasal tepkimelerin gerçekleşmesini sağlar. Dolayısıyla kloroplasttaki su miktarının % 15’in altına düşmemesi gerekir. 5. Enzim miktarı: Reaksiyonlar enzim denetiminde gerçekleştiğinden enzim miktarı fotosentez hızını etkiler

99 6.Kutikula Kalınlığı: Kutikula yaprakların yüzeyini örten ve bitkinin su kaybını azaltan bir tabakadır. Bu tabaka kurak ortam bitkilerinde kalın sulak ortam bitkilerinde incedir. Bitkilerde kutikula kalınlaştıkça güneş ışığı bitki hücreleri tarafından yeterince kullanılamaz ve fotosentez tepkimelerinin yavaşlamasına neden olur.

100 Fotosentez ile Solunumun Ortak Özellikleri
1.Enzimatik reaksiyonlarla gerçekleşir. 2.ATP sentezlenir. 3. Elektron taşıma sistemi görev yapar.

101 Fotosentez ve Solunum Arasındaki Farklar
Klorofil içeren canlılarda görülür Bazı basit yapılı canlılar hariç tüm canlılarda görülür Kloroplastlarda gerçekleşir Mitokondrilerde gerçekleşir Işıklı ortamda yapılır Işık ve karanlıkta kesintisiz yapılır CO2 ve H2O kullanılır CO2 ve H2O açığa çıkar Besin ve oksijen üretilir Besin ve oksijen tüketilir

102 Fotosentez ve Solunum Arasındaki Farklar
Işık enerjisi kimyasal bağ enerjisine çevrilir Kimyasal enerji ATP nin kimyasal bağ enerjisine çevrilir. Endergonik tepkimedir Ekzergonik tepkimedir Ağırlık artışına neden olur Ağırlık azalmasına neden olur.

103 C3 , C4 ve CAM Bitkileri CO2 bağlanma şekli bitkinin türüne ve bulunduğu habitata göre farklılık gösterebilir.Bitkiler bu anlamda üç grupta incelenirler: C3 Bitkileri : Tüm açık tohumlu bitkiler ile kapalı tohumlu bitkiler grubundan çift çeneklilerin çoğudur.( pirinç, buğday, soya vb )

104 C3 bitkileri stomadan kaybolan suyun rahatlıkla temin edilebileceği CO2’ in yeterli olduğu sulak iklim şartlarında yaşar. Bu bitkiler stomalar yoluyla aldıkları CO2’i Calvin döngüsünde direk kullanır. Bu metabolik yolda oluşan ilk ürün 3C lu PGA dir.Bu metabolik yola C3 yolu veya Calvin Benson döngüsü adı verilir. Bilinen bitki türlerinin % 85 i sadece bu yolu kullanır.

105 Calvin Benson döngüsünde CO2’in ilk bağlandığı organik bileşik Ribuloz difosfattır. C3 bitkilerinin epidermisi altında düzgün bir palizat parankiması ve geniş boşluklar içeren sünger parankiması bulunur. Granalar çok belirgindir. İletim demetleri etrafındaki demet kını hücrelerinde kloroplast bulunmadığından buralarda fotosentez yapılmaz

106 2. C4 Bitkileri : Şeker pancarı gibi bazı çift çenekliler ile buğday, mısır gibi tek çenekli bitkilerdir. C4 bitkileri, kalvin döngüsüne alternatif bir karbon fiksasyonu ile girer.Bbu bitkilerin, ilk oluşturdukları ve kalvin döngüsüne giren kararlı ürün dört karbonlu olduğundan C4 bitkileri olarak isimlendirilirler. c4 ile c3 bitkileri arasında anatomik yapı bakımından da farklılıklar vardır. Bu bitkilerde birinci döngü palizat ve sünger parankimasında ikinci döngü ise kloroplastlı demet kını hücrelerinde meydana gelir. Sünger parankimasındaki boşluklar daha azdır. Palizat parankiması demet kını etrafında çelenk biçiminde yerleşmiştir . Bir c4 bitkisinin mezofil hücreleri, demet kınına co2 pompalar

107

108 Yaprak yapısı C3 bitkilerinden farklıdır
Yaprak yapısı C3 bitkilerinden farklıdır. Demet kını hücreleri de kloroplast taşır. Calvin döngüsü burada gerçekleşir. Mezofil hücreleri ise bu hücrelere CO2 sağlamada rol oynar.CO2‘ in indirgenmesi sırasında ilk kararlı ürün olarak 4C lu şekerleri ( malat ) oluştururlar.Daha sonra malat demet kınına geçer ve burada CO2 ve pirüvata ( 3C ) ayrışır. Açığa çıkan CO2 Calvin döngüsüne katılır.

109 Pirüvat da tekrar mezofile dönerek C4 yoluna girer
Pirüvat da tekrar mezofile dönerek C4 yoluna girer. Böylece C4 bitkileri sıcak iklim koşullarında stomaları kapalı olsa dahi fotosenteze devam edebilir. bu adaptasyon güneş ışığının şiddetli olduğu, sıcak bölgelerde özellikle avantajlıdır. c4 bitkileri, bu tür ortamlarda evrimleşmişler ve günümüzde yaşamlarını sürdürmektedirler. Sonuç olarak ışık ve sıcaklığın uygun olduğu koşullarda mısır ve şeker kamışı gibi C4 bitkileri C3 bitkilerinden daha fazla fotosentez hızına sahiptir (Şeker üretiminin % 70’i şeker kamışından sağlanır)

110 CALVIN CYCLE CALVIN CYCLE
Mesophyll cell CO2 CO2 Night 4-C compound 4-C compound CO2 CO2 CALVIN CYCLE CALVIN CYCLE Figure 7.12 Comparison of photosynthesis in C4 and CAM plants: In both pathways, CO2 is first incorporated into a four-carbon compound, which then provides CO2 to the Calvin cycle. Bundle- sheath cell 3-C sugar 3-C sugar Day C4 plant CAM plant

111

112 1. CAM Bitkileri : Kaktüsler ya da ananaslar gibi kurak koşullarda yaşayan bitkilerdir. Diğer bitkilerden farklı olarak stomaları gündüz kapalı gece açıktır. Bu sayede su kaybı minimum düzeydedir. Gece boyunca bir sonraki gün kullanacakları CO2’i biriktirirler.Yaprak yüzeylerinde çok kalın bir kutikula tabakası bulunur. Palizat parankiması iyi gelişmemiştir, sünger parankiması ile fotosentez yaparlar.

113 CAM bitkileri az sitoplazmalı büyük kofulludurlar
CAM bitkileri az sitoplazmalı büyük kofulludurlar. İletim demetlerinin etrafında kın hücreleri vardır ancak C4 bitkilerindeki gibi iyi gelişmemiştir. Mezofil hücrelerinde C4 yolunda olduğu gibi CO2 kullanarak malat oluşur daha sonra malat malik aside dönüşerek kofulda depolanır.Daha sonra sitoplazmaya geçerek CO2 ve pirüvata ayrışır. Yani bu bitkiler CO2 ’i malik asit olarak depolayıp gündüz Calvin döngüsünde kullanılır.

114

115 KEMOSENTEZ Kemosentezde ışık enerjisi kullanılmadan organik madde üretilir. Gerekli enerji demir, kükürt, hidrojen amonyak gibi bileşiklerin oksitlenmesi ile elde edilir. Kemosentetik bakteriler klorofile sahip olmadıkları halde kendi besinlerini sentezleyebilirler. Bu bakteriler Azot döngüsünde önemli bir role sahiptirler.

116 Ölen canlıların yapısında bulunan nükleik asit ve azotlu bileşikler saprofitler tarafından amonyağa dönüştürülür. Ancak amonyak bitkiler tarafından N kaynağı olarak kullanılamaz. Bitkilerin N kaynağı suda çözünebilir nitrat ( NO3- ) tuzlarıdır. Amonyağın nitrat tuzlarına dönüşmesini kemosentetik olan nitrit ve nitrat bakterileri sağlar.

117 Nitrit bakterileri inorganik bir bileşik olan amonyağı oksitleyerek nitrik aside çevirir ve bu reaksiyonda enerji açığa çıkar. Nitrik asit ise nitrat bakterileri tarafından oksitlenerek nitrik aside dönüştürülür. Bu dönüşümde de enerji açığa çıkar. Açığa çıkan bu enerji inorganik maddeleri organik maddelere dönüştürmek için kullanır.

118 ( Nitrifikasyon Reaksiyonları ) 6CO2+6H2O C6H12O6 +6O2
Nitrit Bakterileri : 2NH3 + 3O HNO2+ 2H2O+Enerji (Amonyak) ( Nitrit ) Nitrat Bakterileri: 2HNO2 + O HNO3 + Enerji ( Nitrat ) ( Nitrifikasyon Reaksiyonları ) 6CO2+6H2O C6H12O6 +6O2 (Kemosentez) Enerji

119 Kemosentez Çeşitleri ve Kemosentezin Önemi
Kemosentetik bakterilerin,nitrit ve nitrat bakterileri, demir bakterileri , kükürt bakterileri ve hidrojen bakterileri olmak üzere dört çeşidi vardır : -Demir Bakterileri: Demir iyonlarını oksitleyerek enerji sağlar -Kükürt bakterileri: H2S’i oksitleyerek enerji sağlarlar. Bazı bakteriler H2S’i fotosentez sırasında hidrojen kaynağı olarak kullanılırlar. Ama kemosentezde H2S ENERJİ KAYNAĞI olarak kullanılmaktadır.

120 Hidrojen Bakterileri: Hidrojeni oksitleyerek enerji sağlarlar.
Kemosentez ve Fotosentezin Ortak Özellikleri : İnorganik maddelerden organik madde sentezlenir(ototrof) Karbondioksit tüketilir(özümleme) ATP sentezlenir Enzimatik reaksiyonlarla gerçekleşir.

121 Kemosentez ve Fotosentez Arasındaki Farklar
Organik madde sentezinde kimyasal enerji kullanılır Organik madde sentezinde ışık enerjisi kullanılır Klorofile gerek yoktur Oksijen gereklidir Klorofil gereklidir Oksijene gerek yoktur Hem ışıklı hem karanlık ortamda gerçekleşir farketmez Sadece ışıklı ortamda gerçekleşir.