Fotosentez

Organik evrim teorisine göre ilkel atmosferde yer alan CO2, H2O, H2, NH3,CH4, vb. gibi moleküller şimşek,yıldırım ve u.v ışınların etkisiyle basit organik moleküller haline dönüştü. (Atmosferde oksijen yoktu.)

Şimşek+Yıldırım

CO2+H2O+H2+NH3+CH4——————-Basit organik moleküller

O2’siz atmosfer

Oluşan organik maddeler yağmur suları ile karaya taşınıp , ısı ve u.v etkisiyle karmaşık kompleks moleküller haline dönüştüler.

(Karada) ısı+U.V

Basit organik moleküller ———————Karmaşık organik maddeler.

O2’siz atmosfer

Yer kabuğunda oluşan komplex maddeler yağmur suları ile denizlere taşındı. Denizlerde u.v etkisiyle komplex moleküllerden sayısız ve karmaşık reaksiyonlarla ilk canlılığın temeli atıldı ve ilkel hücreler (Koaservat) oluştu.

(Denizlerde) ısı+U.V+Enzimsel maddeler

Komplex organik maddeler —————— İlkel hücre (Koaservat)

O2’siz ortam

İlk canlı oksijensiz ortamda oluşmuştur. İhtiyaç duyulan organik maddeler cansız ortamda inorganik koşullarda sentezlenmekte ve bol miktarda bulunmaktadır. İlkel hücre ihtiyacı olan enerjiyi ortamdaki organik moleküllerden oksijensiz solunumla elde etmekteydi. Bu mekanizma günümüze kadar gelmiştir.(Fermantasyon)

İlkel hücre

Organik madde—————— Basit organik ve inorganik madde+Enerji

Enzim

Not:Bu yöntemle elde edilen enerji ilkel hücreler için yeterlidir.

İlkel hücrelerden bazıları sahip olduğu enzimlerle kendi organik maddelerini inorganik maddelerden üretebilme yeteneğine sahip oldular. Bunun en ilkel şekli kemosentezdi zamanla fotosentez gelişti.

İleri hücre formları

İnorganik maddeler———————- Organik maddeler

Kemosentez ve Fotosentez

Fotosentezin ortaya çıkışıyla:

1-O2 üretimi sağlanarak ozon (O3) oluşumu gerçekleşmiştir. Ozon U.V ışınlar atmosferin üst katmanlarında tutmuş, böylece canlılar önce deniz (su) yüzeyine sonra karaya çıkışını sağlamıştır.

2-O2 üretimi ile O2 li solunumum başlamasına olanak tanımış , enerji üretiminin artması ile canlıların fizyolojik karakterlerinde artmaya ,özelliklerinin çeşitlenmesine, sayılarının ve çeşitlerinin artmasına neden olmuştur.

3-Oksijenin yüksek oksidasyon yeteneği nedeni ile; O2 yi etkisizleştirip kullanımını sağlayan enzim taşımayan canlıların hızla azalmasını ,O2 yi kullanabilen canlıların ise hızla çoğalarak sayılarının artmasını sağlayan doğal seleksiyonu başlatmıştır.

4-O2 nin üretimi ile inorganik ortamdaki organik madde üretimi engellenmiş , fotosentez canlılar için en önemli organik madde üretim mekanizması olmuştur.

Not: Fotosentezden önce (ozon oluşmadan) organik madde sentezi için gerekli enerji u.v , şimşek , yıldırımlarla gerçekleşirken , fotosentezde madde sentezi için gerekli enerji güneşin görünür ışınları (450-760n.m) ile gerçekleşir .Ozon bu ışınların geçişine engel değildir.

Not: Bugün yaşayan bütün canlılar (Kemosentetik ler hariç) ihtiyaç duydukları organik besini ve oksijeni fotosentezden karşılarlar.

Fotosentezin özgün olayları

Işık

1-6CO₂ + 6H₂O —————-C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Klorofil

2-Kloroplastta gerçekleşir.

3-Fotosentetik ototroflarda görülür.

4-Hammaddeler CO₂ ve H₂O dur.(Bakterilerde H ve H2S kullanılır)

5-Ürünler glikoz ve O₂ dir.(Bakterilerde O2 yerine S oluşur)

6-Işıkta gerçekleşir.

7-Anabolik reaksiyonlarıdır.

8-Hidrojen akseptörü NADP dir

9-İnorganik madde organik maddeye dönüşür.

10-Işık enerjisi kimyasal bağ Enerjisine dönüşür

11-Fotofosforilasyon la ATP sentezi yapılır.

12-Klorofil ve su elektron kaynağıdır.(Bakterilerde H ve H2S, elektron ve H kaynağı olarak rol alır)

13-Elektronların son alıcısı klorofil ve NADP dir.

14-Canlıda ağırlık artışı olur.

15-Sentezlenen ilk ürünler karbonhidratlardır.

Bakteriyel fotosentezin özellikleri

1-Sitoplazmada gerçekleşir

2-Klorofiller sitoplazmik zar katlanmaları olan tilakoidlerde yer alır

3-H ve elektron kaynağı olarak H2 veya H2S kullanılır

4-Işık gereklidir

5-Yan ürün olarak O2 oluşmaz

6-Anaerobiktirler

Protista ve bitkilerde gerçekleşen fotosentezin özellikleri

1-Kloroplastlarda gerçekleşir

2-Klorofiller kloroplastlardaki granalarda yer alır

3-H ve elektron kaynağı H2O dur

4-Yan ürün olarak O2 oluşur

5-Işık gereklidir

Fotosentezin evreleri:

A-Işık evresi reaksiyonları

a-Devirli fotofosforilasyon

Özellikleri:

1-Işık varlığında gerçekleşir
2-Granalarda gerçekleşir
3-Enzim görev almaz
4-Elektron kaynağı klorofildir
5- e.t.s ye aktarılan her elektrona karşılık 2 ATP sentezi gerçekleşir
6-Klorofilden e.t.s ye aktarılan elektronlar yine aynı klorofil tarafından tutulurlar
7-Bu seride sadece karanlık evrede kullanılmak üzere ATP sentezi gerçekleşir
b-Devirsiz fotofosforilasyon

Özellikleri:

1-Işık varlığında gerçekleşir
2-Granalarda gerçekleşir
3-Enzim görev almaz
4-Elektron kaynağı PS1,PS2 ve H2O dur
5-İki, pigment sistemi görev alır
6-Suyun iyonizasyonu ve O2 nın oluşumu bu döngüde gerçekleşir
7-Karanlık evrede kullanılacak ATP ve CO2 nin redüklenmesinde kullanılacak H ler bu evrede üretilir. (ATP ve NADPH2 ler üretilir)
8-Ps1 ve Ps2 nin dört kez indirgenme – yükseltgenme olayına karşılık sistemde 4 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:
1-Kloroplastlarda stroma da meydana gelir
2-Enzimler rol alır
3-Isı,Ph,Substrat miktarı,İnhibitör ve aktivatörlerden etkilenirler
4-CO2 nin kullanıldığı evredir
5-1 CO2 için bu evrede ışık evrelerinde üretilen 3 ATP ve 2 NADPH2 kullanılır(1 glikoza karşılık 18 ATP ve 12 NADPH2 kullanılır)
6- e.t.s rol almaz
7-CO2 yakalayıcısı olarak Ribuloz difosfat (Pi-5C-Pi) rol alır
8-Işığa ihtiyaç duyulmaz
9-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

FOTOSENTEZ İLGİLİ GRAFİKLER

A- Fotosentez: Fotosentez reaksiyon hızını etkileyen faktörler:
1-Işık 2-Klorofil 3-CO2 4-H2O 5-Isı

1-Işık faktörü:
1-Temel enerji kaynağıdır.
2-Işık evresinde rol oynar.
3-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:
1-Karanlık evre reaksiyonlarında görev alır.
2-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:
1-Karanlık evre reaksiyonlarında etkendir.
2-Optimal ısı 35 derecedir. (Türe göre değişir.)
3-Fotosentezin enzimatik reaksiyonlardan olması nedeniyle ısıya karşı duyarlıdır.
4-Su faktörü:

Özellikleri:
1-Güneşten gelen fazla ısının terleme ile uzaklaştırılmasında görev alır.
2-Karbondioksitin redüklenmesinde kullanılan H lerin kaynağıdır.
3-Atmosferin O2 kaynağıdır.
4-Devirsiz fotofosforilasyon da kullanılır.
5-Enzimatik reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli ortamı oluşturur.

Fotosentez reaksiyonlarında etken olan faktörler için minimum yasası geçerlidir. Buna göre reaksiyon hızı faktörlerden en zayıfı tarafından belirlenir.

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

a)CO₂ ve H₂O gerekir
b)O₂ açığa çıkar ( H₂O kullanılırsa )
c)Işık karşısında olur
d)Klorofilli hücrelerde gerçekleşir
e)Nişasta meydana gelir
belgesi-537