Fotosentez Nedir? Nasıl Meydana Gelir?

f3Klorofil taşıyan bitkilerin ışık enerjisinden yararlanarak besin bireşimi yapmasıdır. Doğada canlılar beslenme açısından iki gruba ayrılır. Kendi besinini, kendi yapabilenler (ototroflar), kendi besinini dışarıdan hazır alanlar (heterotroflar).

Ototrof bitkilerde güneş enerjisini kimyasal enerjiye çevirebilecek bir sisteme gereksinme vardır.Bu nedenle bu, bitkilerde güneş enerjisini yalnızca soğuran değil, aynı zamanda onu gelişmekte olan ototrofun kullanabileceği kimyasal enerjiye dönüştürebilen bir yapının gelişmiş olması gerekir. Ayrıca enerjinin seçimli olarak soğurulması da gereklidir.Bitkilerde enerjinin soğurulup dönüştürülmesi bir bakıma radyoların çalışmasını andırır.Bir istasyona ayarlı radyo alıcısı belirli bir dalga uzunluğunu seçer ve alır. Alıcı radyonun lambaları radyo dalgalarını ses enerjisine dönüştürür. Bugün yaşayan ototrofların çözümlemesi (analizi) bir radyo alıcısındaki lambalar gibi iş gören bir grup kimyasal bileşiğini gelişmiş olduğunu göstermektedir.Fotosentez konusunda araştırma yapmak oldukça güçtür. Bugüne kadar yapılan çalışmalar, bu olayı ayrıntılarıyla açıklayacak bilgileri sağlayamamıştır. Bununla birlikte tüm araştırmaların birleştikleri nokta, fotosentezin karmaşık bir olay olduğudur.

fotosentez-işleyişi

Fotosentez konusunda en eski bilgilerden biri, birçok karmaşık tepkimeleri özetleyen aşağıdaki denklemdir.

6 CO+ H,0 + Işık + Klorofil – CHu>0i + 60> Bu formülde görül-düğü gibi yeşil yaprakların soğurduğu ışık enerjisi, karbondioksit ve suyu (hammaddeler), karbonhidratlara ve oksijene (ürünler) çevirmek için kullanılır.Oluşan karbonhidratlar, daha sonra bir ototrofun amino asitleri, proteinleri, yağları ve hücrelere gerekli öteki maddeleri sentezlemesi için hem hammadde, hem de enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Ancak bu formül olayın karmaşık basamakları konusunda bir bilgi vermemektedir. Fotosentez olayının hızı ve miktarı birçok etkenin denetimi altındadır. Fotosentezin hızını ölçmek için en etkin yöntem, kullanılan C0,miktarının ya da dışarıya verilen oksijen miktarının saptanmasıdır. Fotosentezde ışık enerjisinin artırılması olayı hızlandırmaktadır. Bir bitkinin üstüne giderek artan şiddette ışık enerjisi verilirse fotosentezde açığa çıkan oksijenin giderek arttığı ancak bir noktadan sonra ışık şiddeti ne kadar artarsa artsın oksijen miktarının artmadığı görülür. Aynı deneyler ortamdaki karbondioksit miktarını artırarak da yinelenebilir. Artan karbondioksit miktarıyla fotosentez hızı arasındaki ilişki de ışığın etkisiyle ben¬zerlik gösterir. Karbondioksit oranı arttıkça. fotosentez hızıda bir noktaya kadar artar, bir noktadan sonra değişme olmaz.

Fotosentez-Resimleri-photosynthesis-image-1Işık ve karbondioksit oranlarının fotosentez üzerine etkileri ayrı ayrı birbirlerine benzemekle birlikte ortamda her ikisi birlikte artarsa fotosentezde elde edilecek ürün öncekilerden çok daha fazla olur. Işık şiddetinin yanında değişik dalga boylarındaki ışıkların da olaya etkisi değişiktir. Çünkü klorofil tüm renkleri (değişik dalga boyundaki ışıkları) aynı oranda soğurmaz. Örneğin, klorofil çok büyük oranda bu ışığı yansıttığından en az yeşil ışığı soğurur.Gerçekte klorofil taşıyan bitki dokularının yeşil görülebilmesinin nedeni de budur.Klorofil, en fazla kırmızı ve mor Işıkları soğurduğu için en fazla enerjiyi bu dalga boylarında almış olur. Bunun sonucu olarak da fotosentez kırmızı ve mor ışıklarda en fazladır. Fotosentezin hızını etkileyen bir başka etmen de, ortamın ısısıdır. Bu ısı artıkça fotosentezi hızlanır; 40 derece civarında en fazladır.

50 dereceden yüksek ısılardaysa fotosentez giderek düşer ve sıfıra doğru iner. Isının olayı bu ölçüde etkilemesinin nedeni fotosentezde enzimlerin görev almasından kaynaklanmaktadır. Yüksek ısı enzimlerin etkenliğini bozarak onların işlevlerini yapmasını engeller. Fotosentez birçok ayrı tepkimelerin karmaşık bir biçimde birbirlerini izlemesi olayıdır. Karbon, karbondioksit durumunda bir ototrofa girdiği zaman, çok karışık bir yol izler.

gunes-enerjisi-fotosentez-yaprakBu yolun ayrıntılı olarak ortaya çıkarılmasıyla ilgili çalışmaların büyük bir bölümü Kaliforniya Üniversitesinde, bir hücreli yeşil algler üzerinde çalışan ve başında “Melvin Calvin” adlı bilim adamının bulunduğu bir araştırıcı grubunca yapılmıştır. Calvin ve grubunca ele alınan temel sorun, ototrofların aldığı karbondioksit molekülüyle, olayın sonunda ortaya çıkan karbonhidrat molekülü arasındaki ana basamakları izlemekti.Bu çalışmalarından dolayı Dr.Calvin’e 1961’de Nobel ödülü verildi.Calvin, fotosentezdeki karbonun geçtiği yolları radyoaktif karbon kullanarak saptadı. Bu yöntemlerle fotosentezde ilk oluşan bileşiğin foglisenkosit (PGA) olduğunu saptadılar. Fotosentez sırasında karbondioksiti yakalayan molekül beş karbonlu bir i şeker olan ribüloz difosfattır. Ribuloz difosfata karbondioksitin eklenmesiyle ortaya çıkaran ara bileşik kararsızdır ve hemen iki molekül PGA’’ya parçalanır. Daha sonra PGA, üç karbonlu şeker fosfat olan Triozfosfata dönüşür. Triozfosfatın oluşması karbonhidratların sentezinde çok önemli bir basamaktır. Bunu izleyen tepkimeler sırasında triozfosfat moleküllerinin bir bölümü ikişer, ikişer birleşerek hegsoz difosfatları oluştururlar. Bu hegsozdi fosfatlardan hegroslar bir başka deyişle 6 karbonlu şekerler oluşurken ayrılan fosfatlardan da hücre enerjisi yani ATP (Adenosüntrifosfat) sentezlenir.

Klorofilin ışık enerjisini soğurması fotosentezin çok önemli bir bölümüdür. Klorofil molekülündeki elektronlar bir birim ışık enerjisi soğurdukları zaman molekülden ayrılır. Elektrotların klorofil molekülünden ayrılması, gerçekte bir başka maddenin moleküllerince alınması demektir. Bu elektronlar ışık enerjisini soğurduklarından yüksek enerjili durum alırlar. Elektronunu kaybeden klorofil molekülüyse elektron alıcı bir molekül durumuna gelmiştir. Klorofilden ayrılan yüksek enerjili elektronların arabileşikler yoluyla yeniden klorofile dönerken ATP sentezlerler. Burada elektronları taşıyan bir sistem vardır Başlangıçta yüksek enerjili olan elektronlar elektron taşıma sistemi aracılığıyla yeniden klorofile döndüğünde eski enerji düzeyine inmiş olur. Kimi zaman klorofilden ayrılan yüksek enerjili elektronlar klorofile geri dönmeyebilir. Bu durumda elektronu başka moleküller alır. Bu durumda klorofilin kaybettiği elektronları bir başka kaynaktan sağlanması zorunludur. Tüm bu olaylar bitkilerde klorofilin içinde yer aldığı kloroplastlarda gelişir. Fotosentez olayı doğadaki tüm canlıları ilgilendiren en önemli olaydır.Canlıların evriminin ilk dönemlerinde de günümüzde de fotosentez olayı ve onun ürünleri yaşamı belirleyen bir etki gös-termiştir.Yapılan çalışmaların sonucu ileri sürülen varsayıma göre dünyanın ilk döneminde atmosferde metan, su buharı, hidrojen ve amonyak bulunuyordu. Buna karşılık atmosferde ser-best oksijen yoktu.

yapay-fotosentez-panasonicUzun süreli biyokimyasal evrim sonucu oluşan canlılardan fotosentez yapan canlılar gelişince bunların yaptıkları fotosentez sonucu yavaş yavaş atmosferde oksijen gazı birikmeye başladı. Bu biriken oksijen gazının bir bölümü güneşten gelen ultraviole ışınların etkisiyle ozona dönüştü. Ozon gazı hafif gazlardan olduğu için atmosferin en üst bölgesinde toplandı. Ozon birikimi sonucuysa canlıların yaşamı için tehlikeli düzeylerde olabilecek ultraviole ışınlarının dünyaya ulaşması engellendi. Oksijenin atmosferde birikme süreci sırasında, mutasyonların birikmesi sonucu ortaya çıkan oksijenli solunum yapan canlıların temelini oluşturdular. Günümüzde de fotosentez yapan bitkiler, doğadaki bazı dengelerin korunmasında en önemli rolü oynamaktadırlar. Etkili oldukları birinci denge olayı doğadaki oksijen dengesidir. İnsanlar ve tüm hayvanlar doğadan oksijeni aldıktan sonra onu kendileri için zararlı bir gaz olan karbondioksit biçiminde dışarı atarlar. Dünyanın oksijen depoları belirli oranda olduğu için bu olayın sonucunda canlıların oksijen açlığı çekmesi beklenir. Ancak, fotosentez olayı sonucu oluşan oksijenin yardımıyla doğada hiçbir canlı oksijen açlığı çekmez. Böylece doğada oksijen ve karbondioksit dengesi korunmuş olur. Fotosentezin ikinci etkisi dünya besin dengesi üzerinedir. Dünyada besinleri kendi kendilerine sentezleyen canlılar bitkilerdir..

Bitkilerin besin yapımı işleminde en önemli bölümse fotosentezdir. Bitkisel organizmalar içinde besin üretebilenler kemosentez yapan canlılardır, ancak bunların oluşturdukları besin çok az miktardadır. Dünya besin zinciri incelendiğinde en altta bitkilerin bulunduğu görülür. Zincirin öteki hal kalarında otyiyiciler, onun üstünde etyiyiciler, en üstteyse bizlerin de bulunduğu hem ot hem de etyiyiciler yer alırlar. Tüm bu olayların sonucu bize doğadaki bitkilerin ve onların yaptıkları fotosentezin ne kadar önemli olduğunu gösterir.

ZD YouTube FLV Player

Yazar: Doğan Bülbül