Klorofil taşıyan bitkilerin fotosentetik enerjisinden faydalanarak besin maddelerinin sentezidir. Doğada canlılar beslenme açısından iki gruba ayrılır. Kendi besinini yapabilenler (ototroflar), besinlerini dışarıdan alanlar (heterotroflar).
Ototrofik bitkilerde güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürebilen bir sisteme ihtiyaç vardır, bu nedenle bitkilerde güneş enerjisini absorbe etmenin yanı sıra ototrofik gelişimde kullanılabilecek kimyasal enerjiye dönüştürebilen bir yapı geliştirilmelidir. Ek olarak, enerjinin seçici soğurulması gereklidir.Bitkilerde enerjinin soğurulması ve dönüştürülmesi, radyoların çalışmasına benzer, bir istasyona ayarlanmış bir radyo alıcısı belirli bir dalga boyunu seçer ve alır. Radyo alıcı ışıkları, radyo dalgalarını ses enerjisine dönüştürür. Canlı ototrofların analizi (analizi), bir radyo alıcısındaki ampuller gibi davranan bir grup kimyasal bileşik geliştirdiklerini ve fotosentezin araştırılmasının çok zor olduğunu gösteriyor. Şimdiye kadar yapılan çalışmalar, bu fenomeni ayrıntılı olarak açıklayacak bilgi sağlayamadı. Bununla birlikte, tüm araştırmaların birleştiği yerde, fotosentez karmaşık bir olgudur.
Aşağıdaki denklem, birçok karmaşık etkileşimi özetleyen, fotosentez hakkındaki en eski bilgilerden biridir.
6 CO + H, 0 + Işık + Klorofil – CHu > 0i + 60 > Bu formülde gösterildiği gibi, yeşil yaprakların emdiği ışık enerjisi, karbondioksit ve suyu (hammaddeler) karbonhidrat ve oksijene (ürünler) dönüştürmek için kullanılır. Amino asitlerin, proteinlerin, lipidlerin ve hücreler için gerekli olan diğer maddelerin ototrofik sentezi için hammadde ve enerji kaynağı olarak kullanılır. Ancak bu formül, olayın karmaşık adımları hakkında herhangi bir bilgi vermemektedir. Fotosentezin hızı ve miktarı birçok faktörün kontrolü altındadır. Fotosentez hızını ölçmenin en etkili yolu, ne kadar karbondioksit kullanıldığını veya ne kadar oksijen verildiğini belirlemektir. Fotosentezde ışık enerjisinin artması olayı hızlandırır. Bitkiye şiddeti artan ışık enerjisi verilirse fotosentezde açığa çıkan oksijenin kademeli olarak arttığı fakat belli bir noktadan sonra ışığın şiddeti ne kadar artırılırsa artırılsın oksijen miktarının artmadığı görülür. Aynı deneyler ortamdaki karbondioksit miktarı artırılarak tekrar edilebilir. Artan karbondioksit miktarı ile fotosentez hızı arasındaki ilişki de ışığın etkisine benzer. Karbondioksit içeriği ne kadar yüksekse. Fotosentez hızı da bir miktar artar, bir noktadan sonra değişiklik olmaz.
Işık ve karbondioksit oranlarının fotosentez üzerindeki etkileri ayrı ayrı birbirine benzer olsa da, ortamda ikisi birlikte arttırılırsa fotosentezde elde edilecek ürün öncekilerden çok daha fazla olacaktır. Işığın yoğunluğunun yanı sıra, farklı dalga boylarındaki ışığın bir olay üzerindeki etkisi değişkenlik gösterir. Çünkü klorofil tüm renkleri (farklı dalga boylarındaki ışıkları) aynı oranda soğurmaz. Örneğin klorofil bu ışığı büyük ölçüde yansıttığı için en az yeşil ışığı soğurur. Bu nedenle klorofil içeren bitki dokuları aslında yeşil görünür. Klorofil en çok kırmızı ve mor ışıkları soğurduğu için enerjinin çoğunu bu dalga boylarında soğurur. Sonuç olarak, fotosentez kırmızı ve mor ışıklarda en fazladır. Fotosentez hızını etkileyen diğer bir faktör de ortamın sıcaklığıdır. Bu sıcaklık arttıkça fotosentez hızlanır. Maksimum yaklaşık 40 derecedir.
50 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda fotosentez giderek azalır ve sıfıra düşer. Sıcaklığın yavruyu bu kadar etkilemesinin nedeni, enzimlerin fotosenteze katılmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek sıcaklık enzimlerin etkinliğini zayıflatır ve fonksiyonlarını yerine getirmelerini engeller. Fotosentez, birçok ayrı reaksiyonun karmaşık bir dizisidir. Ototrofik karbon, karbondioksit durumuna girdiğinde çok karmaşık bir yol izler.
Bu yolun ortaya çıkarılmasına yönelik çalışmaların çoğu, tek hücreli yeşil algler üzerinde çalışan Melvin Calvin adlı bir bilim adamının liderliğindeki UCLA’daki bir grup araştırmacı tarafından ayrıntılı olarak yapılmıştır. Calvin ve grubunun ele aldığı asıl sorun, ototroflar tarafından alınan karbondioksit molekülü ile olayın sonunda ortaya çıkan karbonhidrat molekülü arasındaki temel adımların izini sürmekti. Calvin, bu çalışması için 1961’de Nobel Ödülü’ne layık görüldü. Calvin, radyoaktif karbon kullanarak fotosentezdeki karbon yollarını belirledi. Bu yöntemleri kullanarak fotosentez sırasında oluşan ilk bileşiğin sislisenkozit (PGA) olduğunu belirlediler. Fotosentez sırasında karbondioksiti yakalayan molekül, beş karbonlu bir şeker olan ribuloz difosfattır. Ribuloz difosfata karbondioksit eklenmesiyle üretilen ara madde kararsızdır ve hemen iki PGA molekülüne ayrılır. PGA daha sonra üç karbonlu bir şeker fosfat olan Triosefosfata dönüştürülür. Trifosfat oluşumu, karbonhidrat sentezinde çok önemli bir adımdır. Aşağıdaki reaksiyonlar sırasında, trifosfat moleküllerinden bazıları heksa-difosfat oluşturmak için çiftler ve çiftler halinde birleşir. Heksoz fosfattan higro yani 6 karbonlu bir şeker oluşurken, çözünmüş fosfattan hücre enerjisi, özellikle ATP (Adenosuntrifosfat) sentezlenir.
Işık enerjisinin klorofil tarafından soğurulması, fotosentez işleminin çok önemli bir parçasıdır. Bir klorofil molekülündeki elektronlar bir birim ışık enerjisi emdiklerinde molekülü terk ederler. Elektrotları bir klorofil molekülünden ayırmak aslında başka bir maddenin moleküllerini emmek anlamına gelir. Bu elektronlar ışık enerjisini absorbe ettikleri için yüksek enerjili bir hal alırlar. Elektron kaybetmiş olan klorofil molekülü elektron alıcı molekül haline gelir. Klorofilden ayrılan yüksek enerjili elektronlar ara ürünler aracılığıyla klorofile döndükçe ATP yaparlar. Bu elektron taşıma sistemidir: başlangıçta, yüksek enerjili elektronlar elektron taşıma sistemi yoluyla klorofil’e geri döner ve önceki enerji seviyelerine düşer. Bazen klorofilden ayrılan yüksek enerjili elektronlar klorofile geri dönmeyebilir. Bu durumda elektronu diğer moleküller alır. Bu durumda klorofilin kaybettiği elektronların başka bir kaynaktan sağlanması gerekir. Tüm bu olaylar, klorofilin bulunduğu bitkilerin kloroplastlarında gelişir. Fotosentez, doğadaki tüm canlıları ilgilendiren en önemli olaylardan biridir.Canlıların evriminin ilk evrelerinde fotosentez ve ürünleri, yaşam üzerinde belirleyici bir etkiye sahipti. Buna karşılık, atmosferde serbest oksijen yoktu.
Fotosentezleyiciler, uzun süreli biyokimyasal evrim sonucunda ortaya çıkan organizmalardan evrimleştiğinde, fotosentezleri sonucunda yavaş yavaş oksijen gazı atmosferde birikmeye başladı. Biriken bu oksijen gazının bir kısmı güneşten gelen ultraviyole radyasyonun etkisiyle ozona dönüşmüştür. Ozon hafif bir gaz olduğu için atmosferin üst kısımlarında toplanmıştır. Ozon oluşumu sonucunda canlı organizmaların yaşamı için tehlikeli olabilecek ultraviyole radyasyonun dünyaya ulaşması engellenmiştir. Atmosferde oksijen biriktirme sürecinde mutasyonların birikmesi sonucu ortaya çıkan aerobik organizmaların temelini oluşturdular. Günümüzde doğadaki bazı dengelerin sağlanmasında en önemli rolü fotosentez yapan bitkiler oynamaktadır. Bundaki ilk etkili denge olayı, doğadaki oksijen homeostazıdır. İnsan ve tüm hayvanlar doğadan oksijeni aldıktan sonra, kendileri için zararlı bir gaz olan karbondioksit olarak dışarı atarlar. Dünyanın oksijen stoğu belli bir oranda olduğu için organizmaların bu olay sonucunda oksijen açlığı yaşaması beklenebilir. Ancak fotosentez sonucu oluşan oksijen sayesinde doğadaki hiçbir organizma oksijen açlığı çekmez. Böylece doğada oksijen ve karbondioksit dengesi korunur. Fotosentezin ikinci etkisi, dünyanın besin dengesi üzerindedir. Bitkiler, yeryüzünde kendi besinlerini üreten canlılardır.
Fotosentez, bitkiler için besin yapma sürecinin en önemli parçasıdır. Bitki organizmalarında besin üretebilenler kemosentez yapabilenlerdir ancak ürettikleri besin çok azdır. Küresel besin zinciri incelendiğinde bitkilerin en altta yer aldığı görülür. Zincirin diğer halkalarında otçullar, onun üstünde etoburlar, en tepesinde ise otçullar ve otçullar bulunur. Tüm bu olayların sonucu bize bitkilerin ve fotosentezlerinin doğada ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.
katip:Bülbül doğdu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]