FOTOSENTEZ

Fotosentezde en çok kullanılan pigment klorofildir.Bitkilerde klorofil kloroplastın içerisinde bulunur,Mavi yeşil alg ve fotosentetik bakterilerde stoplazmada bulunur.

Klorofilin yapısı=4 pirol halkası Mg etrafında dizilmiştir.Klorofil a ve klorofil b olmak üzere 2 çeşit klorofil vardır.Yapılarında C,H,O,N ve Mg bulunur.

Klorofil a => Yüksek spektrumlu ışıkta faaliyet gösterir.

Klorofil b => Düşük spektrumlu ışıkta faaliyet gösterir.

Klorofilin sentezi için Mg ve N gereklidir.Ayrıca yapısında bulunmadıgı halde Fe gereklidir.Çünkü klorofil sentezi sırasında enzim kofaktörü olarak görev yapar.

Bitkinin klorofil sentezinde hem iç faktörler hem de dış faktörler önemlidir. İç faktörler genetik faktörlerdir.Bazı bitkiler diğer tüm faktörler olumlu olduğu halde klorofil sentezleyemezler.Çünkü klorofil geni yoktur.Bu bitklere Albino denir.Bir çok bitki klorofil geni ihtiva etmesine rağmen karanlıkta bulunmaktan dolayı klorofil sentezleyemez.Çünkü klorofil biyosentezi için gün ışığı gereklidir.Kloroplast hücrenin özerk organelidir.Kendi DNA’sı ve ETS’si bulunduğundan dolayı gerekli maddeler bulunduğunda hücre dışında da fotosentezi gerçekleştirir.

Bütün fotosentez çeşitlerinde ortak olan CO2’nin H ile indirgenerek organik maddeye dönüşümüdür.Bitkiler bu hidrojeni H2O’dan temin ederken ,bazı bakteriler elektron kaynağı olarak H2S yada sadece H2 kullanırlar.Sonuç olarak da O2 oluşturmazlar.

Bitkilerde ve mavi yeşil alglerde ;

CO2 +H2O            -----           C6H12O6+O2

Fotosentez de glikozun yapısındaki Oksijen CO2’den gelir.

ATP’ nin asıl enerji kaynağı güneştir.Güneş enerjisi fotosentez ile organik moleküllerin bağlarında kimyasal enerjiye dönüştürülerek depolanır.Organik moleküller hücre solunumu ile parçalanır,bu sırada açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenir.

O2’nin kaynağı H2O’dur.Glikozun O2 kaynağı ise CO2’dir.

Bazı bakterilerde ;

CO2+H2S         -----                C6H12O6+S+H2O

CO2+H2            ----                C6H12O6+H2O

Albino bitkiler tam parazit olarak yaşarlar.

  FOTOSENTEZ HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

A-)Işık şiddeti :Genelde ışık şiddeti artdıkça fotosentez hızı da artar.Ançak her türlü bitki ışığı ve ısıyı aynı oranda sevmez.

B-)Işık çeşidi (Dalga boyu):Yeşil ışık yansıtıldığı için fotosentezde en az kullanılan ışıktır.En hızlı fotosentez ise mor ve kırmızı ışıkta görülür.

C-)CO2 konsantrasyonu : Havanın CO2 konsantrasyonu  normal olarak 0,003’tür.Bu oranı kuvvetli ışık ortamda % 1-2 kadar artışı fotosentezi hızlandırır.Bu değerden sonra oran artsa bile fotosentez hızlanmaz.Çünkü diğer sınırlayıcı faktörlerden ötürü sabit gider.

D-)Sıçaklık :  Sıçaklık artışı ile fotosentez hızı da artar.Yanlız 40 C de karanlık evre reaksiyonlarındaki enzimler bozulur.30-40 arası düşüş başlar.

Hücrede fermantasyon ,solunum ,sindirim,protein sentezi gibi bütün enzimatik reaksiyonlar.Sıçaklıkdan aynı şekilde etkilenir.

E-)Su ve Minareler : Su temel etkendir.Turgor basıncının düşmesi fotosentezi olumsuz etkiler.Minareller su içerisinde alınırlar.Minareller ETS’de  bulunan ferrodoksin ve stokromların yapısında bulunur.Ayrıca enzimlerin  yapısına aktivatör ve kofaktör olarak görev yapar.

Azot ve kükürt tuzlar  alınarak aa’lerin sentezinde kullanılır.Bitkilerin ortamdan aldıkları P,Ca,K,Br,Se,Va, molipden gibi elementlerde maddelerin sentezine doğrudan veya dolaylı olarak katılan elementlerdir.

Genetik Faktörler :

Kloroplast sayısı ,klorofil miktarı,stoma sayısı ve yeri,kütikula tabakasının kalınlığı,yaprak yüzeyinin genişliği gibi faktörler fotosentez hızını da etkiler. Bunlar genetik faktörlerdir.

Minimum kuralı :

Minarelerin bir tanesi yeteri kadar olmadığı takdirde ; diğer minareler nekadar  çok olursa olsun  bitki diğer minarelerden miktarı az olan minarel oranında yararlanacağı için gelişmesi yavaşlar.Buna minimum kuralı denir.

Fotosentezin ETS elamanları :

1-)Ferrodoksin

2-)Plastokinon (flavoprotein)

3-)Stokromlardır

Elektron alan indirgenir veren ise yükseltgenir.

FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI :

Fotosentez ışık ve karanlık evre olmak üzere 2’ye ayrılır.İlk evrede mutlaka ışık gereklidir.Fiziksel olaydır.Klorofil hem elektron alıcı hem de elektro verici olarak görev yapar.Karanlık devre reaksiyonları ışık olsa da olmasa da yürür. Karanlık devre reaksiyonlarının  gerçekleşebilmesi için mutlaka ışık reaksiyonlarının gerçekleşmesi gerekir.

Işık Reksiyonları :

Işık enerjisi yardımıyla ATP sentezlenmesi olayına fotofosforilasyon denir. Işıklı evre reaksiyonlarında enzimler katalizör olarak görev almaz.Bu devre kloroplastın granalarında gerçekleşir.Mutlaka ışık gereklidir.

Devirli fotofosforilasyon :

       Herhangi bir bileşiğin tüketimi olmaz.Hücrenin kazancı yalnız ATP moleküdür.Her elektron için iki ATP sentezi yapılır.Bu geri dönüş sırasında elektronların serbest kalan enerjisinden yararlanılarak ADP moleküllerine fosfat grubu eklenir ve ATP sentezlenir.

Devirsiz fotofosforilasyon :

Işık enerjisinin soğrulması ile yüksek enerjili elektronlar klorofil-a’dan ayrılır ve ferrodoksin tarafından tutulur.İndirgenen ferrodoksin NADP koenzimi tarafından yükseltgenir.Elektron kazanan 2NADP suyun fotolizi ile açığa çıkan  H protonunu alarak 2NADPH2 halini alır.

-Klorofil –a ‘nın elektron kaynağı klorofil-b dir. 

-Su,NADP için hidrojen,atmosfer için O2,klorofil-b için elektron kaynağıdır.

-Klorofil –b’nin elektron kaynağı sudur.

-Suyun ışık enerjisi yardımı ile iyonlarına ayrışması olayına Fotoliz denir.

-1 ATP ve 2NADPH2 sentezi gerçekleştirilir.

Karanlık devre reaksiyonları (KALVİN REAKSİYONLARI)

Bu evre kloroplastın stromasın da gerçekleşir.Işık kullanılmaz.Ançak bu reaksiyonların gerçekleşebilmesi için ışıklı devre reaksiyonlarının gerçekleşmesi şartdır.Reaksiyonda enzimler kullanılır.Bunun için Sıçaklık değişimlerine karşı hassasdır.

1 mol CO2 molekülünün bağlanabilmesi için 3 ATP ve 2NADPH2 gereklidir.Bir glikozun yapısında 6C olduğuna göre glikoz molekülünün sentezlenebilmesi için 6CO2 molekülünün indirgenmesi gerekir.Bunun için 18 ATP , 12 NADPH2  gelmesi gereklidir.

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

Açık formülü     6CO2+12H2O        -----            C6H12O6+6H2O+6O2