FOTOSENTEZ Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2006 / BURSA

Fotosentez ile her yıl 160 milyar ton karbonhidrat üretilir. Güneş enerjisi dünyadaki yaşam enerjisi kaynağıdır.

Fotosentez kloroplastlarda gerçekleşir.Bir bitki hücresinde yaklaşık 30-40 kloroplast vardır. Kloroplastlar stroma ve grana adı verilen iki kısımdan oluşmuştur. Granada fotosentezin ışık reaksiyon ları stromada ise enzimatik reaksiyonlar gerçekleşir.

Fotosentez sonucu oluşan moleküler oksijen suyun parçalanmasından 6CO + 12H O  C H O + 6O 12 2 2 2 2 2 Fotosentez sonucu oluşan moleküler oksijen suyun parçalanmasından meydana gelmiştir.Su yerine hidrojen sülfür kullanan bakterilerde kükürt açığa çıkması oksjenin kaynağının su olduğunu göstermiştir. CO + 2H S  CH O + H O + 2S 2 2 2 2

Fotosentez ışık reaksiyonları ve calvin devri reaksiyonlarından oluşur Fotosentez ışık reaksiyonları ve calvin devri reaksiyonlarından oluşur.Işık enerjisiyle hareketlenen elektronlar NADP tarafından yakalanır.Ayrıca ATP sentezlenir.Kalvin devrinde ATP ler endotermik reaksiyonun enerji ihtiyacını NADPH ise Glikoz sentezi için Hidrojen ihtiyacını karşılar.

Işık elektromanyetik bir enerji çeşididir. Hayat için önemli olan ve gözle görülebilen ışık dar bir aralığa sahiptir.Işığın dalga boyu kısaldıkça enerjisi artar , dalga boyu uzadıkça enerjisi azalır. Işık foton adı verilen belli bir enerjiye sahip parçacıklardan oluşur.

Klorofilin değişik çeşitleri olup en önemlileri klorofil a ve Klorofil b dir.İki farklı molekül farklı spektrumdaki ışıkları emer ve eriyebilme ortamları farklıdır. Klorofil a’da bir oksijen atomu Klr b ‘ye göre eksik , 2 hidrojen atomu fazladır. Klorofil –a ( C H O N Mg ) Klorofil –b ( C H O N Mg ) 55 72 5 4 55 70 6 4

Klorofil a ve b belli ışık emme özelliği gösterirler. Karotinoidler bitki ve hayvanlarda yaygın şekilde bulunan kırmızı , sarı , kahverengi renkte lipit bileşiklerdir. Klorofil ve karotinoidler kloroplastlarda aynı proteine bağlanıp fotosintin adı verilen bir bileşiği oluştururlar. Karotinoidler fotosentez için önemli belli dalga boylarındaki ışık enerjisini absorbe ederek klorofile aktarması böylece fotosenteze yardım etmesidir.

Fotosistem Merkezleri Fotosistem merkezleri birkaç yüz klorofil a,b ve karotinoidler den meydana gelen anten kompleksleridir. Bir foton klorofil molekülüne çarptığında fotonun enerjisiyle elektron daha yüksek enerjili bir düzeye çıkar, bu elektron tekrar eski kararlı durumuna dönerken aldığı kadar bir enerjiyi çevreye ısı ve floresans ışık şeklinde etrafa yansıtır. Fotosistem merkezlerinde ise , uyarılmış elektronlar elektron taşıyıcı sistemlere aktarılarak elektronların tekrar eski durumlarına aniden dönmelerine izin verilmeyerek ATP ve NADPH yapımı sağlanır.

Tilakoit zarlarda iki çeşit fotosistem merkezleri vardır. Fotosistem 1 , P700 olarak bilinir ve 700 nm ve daha uzun dalga boyundaki ışıkları absorbe eder. Fotosistem 2 , ise 680 nm boyundaki ışığı absorbe ettiğinden P680 olarak bilinir. Fotosistem 1 , 2’ye göre daha az klorofil-b içerir ama aynı sayıda klorofil-a’ya sahiptir.Anten merkezlerin de karotinoidler yardımıyla absorblanan ışık enerjisi sonunda merkezde yer alan klorofil-a molekülüne gelip ordan birincil elektron alıcısına aktarılır.

Devirsel olmayan elektron akışı Fotosistem 2 den kopan elektron elektron taşıma zinciri ile fotosistem 1’e ulaşır bu sırada ATP yapılır.Fotosistem 2 nin elektron ihtiyacı su dan sağlanır. Fotosistem 1 den kopan elektronlar NADPH sentezi için kullanılır. H O P680 Fotosistem 2 P700  Fotosistem 1 NADPH 2

Devirsel elektron akışı Fotosistem 1 den kopan elektronlar tekrar eski durumlarına dönmesi olayı devirseldir.Sadece ATP yapımı gerçekleşir. Bakterilerde yoğun bir şekilde gerçekleşir.Yüksek yapılı bitkilerde ise devirsel fotofosforilasyon daha az oranda gerçekleşir.

sayesinde aktarılırken ATP sentezi gerçekleşmiş olur. Işık reaksiyonları sonucu gerçekleşen elektron akışı sayesinde ,H iyonları Tilakoit boşluklarda birikir.H iyonları iç bölgeden stromaya ATP sentaz molekülü sayesinde aktarılırken ATP sentezi gerçekleşmiş olur. Bir molekül CO için 2 molekül NADPH ve 3 molekül ATP ye ihtiyaç vardır. 2

Mitokondri ve kloroplastın her ikisi deyüksek H iyonu konsantrasyonundan düşük H iyonu konsantrasyonuna doğru gerçekleşen difüzyon sayesinde ATP yapımı gerçekleştirirler. ATP yapımı yönünden bu iki organelin birbirine benzemesi ortak evrimsel bir kökene sahip olduklarını gösterir.

3-fosfogliserata dönüşür. 2 CO 5C’lu RuDP tarafından alınır ve rubisco denen bir enzim yardımıyla 2 mol 3-fosfogliserata dönüşür. Kalvin döngüsü sırasında ATP ve NADPH kullanılır.

Kalvin döngüsü sonucunda bir molekül heksoz şekeri sentezlenmesi evresinde 6 CO ile 18ATP ve 12 NADPH dan yararlanılır. Fosfogliseraldehitin fazlası( 1 tane) kloroplastan dışarı aktarılır ve glikoz, sakkaroz ve fruktoz gibi maddeleri oluşturur. 1 molekül 3-PGAL’ın oluşabilmesi için kalvin döngüsünün 3 kez tamamlanması gerekir. Döngü 3 kez tamamlandığında 6 molekül 3-PGAL oluşur.Bu moleküllerden 5 tanesi 3 molekül RiDP oluşmasını sağlar.Geri kalan bir molekül 3-PGAL ise heksozların oluşmasında kullanılır.

Yeşil bitkilerdeki değişik fotosentez tipleri Karbondioksit seviyesi azaldığında (Örneğin sıcak günlerde stomalar kapanır) Rubisco döngüsel reaksiyonlara giremez ve calvin devri kesintiye uğrar buna fotorespirasyon denir(Ayrıca rubisco CO2 yerine oksijenle birleşir).Çoğu bitkiler (C3 ) bu gruptadır. Şeker kamışı ve mısır gibi bitkiler ise C4 yolu olarak adlandırılan bir yolu izlerler.CO2 ‘i önceden biriktirirler.Bu bitkilerin mezofil hücrelerinde calvin döngüsü gerçekleşmez CO2 PEP olarak adlandırılan bir bileşikle birleşir ve malata dönüşür daha sonra demet kını hücrelerine aktarılır.Malat burada calvin döngüsüne girer ve CO2 oluşur. Burada biriken CO2 atmosferin 10 katına kadar ulaşabilir.Böylece fotorespirasyon engellenmiş olur.Yüksek ışık ve sıcaklık altında fotosentezin durması engellenmiş olur. CAM bitkileri grubunda ise (Kaktüs ve agave) yüksek sıcaklık ve susuzluk bu bitkileri etkiler gündüz vakti stomalarını kapatmak zorundadırlar.Fotorespirasyonu engellemek için geceleyin stomalarını açarlar , CO2 bağlarlar ve malik asit kofullarda depo edilir.Gündüzleyin ise stomalarını kaparlar(Terlemeyi engellemek için) ve malik asitden CO2 elde ederek fotosentezi gerçekleştirirler.Geceleyin C4 yolunu gündüzleyin ise calvin döngüsünü gerçekleştirmiş olurlar.

Sıcak iklimlerde yaşayan bitkilerde görülür. Düşük CO yoğunluğunda fotosentez yaparlar.CO mezofil hücrelerinde döngüsel reaksiyonlara girer.Yüksek O yoğunluğunun fotosentezi durdurması böylece engellenir. 2 2 2

CAM bitkilerinde bütün gece stomalar açıktır ve gündüzleri kapanır. Geceleri aldıkları CO leri organik asite çevirirler.Mezofil hücreleri organik asitleri kofullarında depo ederler ve gündüzleri ise stomaları kapanır ve fotosentez başlar. Kaktüs ananas gibi bitkiler örnek olarak verilebilir. 2 Doğada bitki türlerinin yaklaşık %85’ini C bitkileri , % 5’ini C bitkileri ve % 10 da CAM bitkileri oluşturur. 3 4

CO etkisi Işık şiddeti 2 Sıcaklık

E-Mail : omeryan@hotmail.com