Işık dalgaları, elektromanyetik radyasyon spektrumunun küçük bir bölgesini oluşturur. Bu spektrumda, her emisyonun benzersiz bir dalga boyu ve enerji miktarı vardır. Bu iki özellik ters bir ilişki gösterir: dalga boyu ne kadar uzunsa, enerji miktarı o kadar düşük olur. İnsanlar tarafından görülebilen dar bantta, en kısa dalga boyu mor ve en uzun dalga boyu kırmızıdır. Dalga boyları kırmızıdan daha uzun olan ultraviyole, kızılötesi, mikrodalgalar, radyo ve televizyondan daha kısa dalga boylarına sahip olan ultraviyole ışınları, x-ışınları ve gama ışınları çıplak gözle görülemez.
Dalga boyundan bağımsız olarak, tüm ışıklar fotosentezde eşit derecede etkili midir? Bunu cevaplamak için, ışık enerjisini yakalayan ve onu kimyasal enerjiye dönüştürmeye yardımcı olan çok önemli yeşil pigment olan klorofil’e dönmemiz gerekiyor. Birbirinden biraz farklı olan birçok klorofil türünden en yaygın olanı klorofil a’dır, bu nedenle tartışmamız esas olarak bu bileşiğe odaklanacaktır.
Bir cismin üzerine düşen ışık onun içinden geçebilir, cisim tarafından soğurulabilir veya ondan yansıyabilir. Emileni değil, iletilen veya yansıtılan ışığı görebiliriz. Şimdi, gelen ışığı tutan madde klorofil ise ve bu madde gözümüze yeşil görünüyorsa, bazı gerçekleri hesaba katmak gerekir. Birincisi, ya klorofil bize yeşil görüntüyü veren dalga boylarının çoğunu soğuramayacak; Yeşili göremeyeceğiz. Bu durumda klorofil, tayfın görünür kısmındaki bazı dalga boylarını emer ve yeşil rengi oluşturmak için ışığı yansıtır (ışığın tüm görünür dalga boyları birlikte beyaz görünümünü verir). Bu yüzden yeşil ışığı görebiliriz. Bu noktada, fotosentezde tüm ışığın eşit derecede etkili olup olmadığı sorusuna kısmen cevap vermiş olduk: yeşil ışık, klorofil tarafından kolaylıkla soğurulmaz, dolayısıyla diğer bazı renklerin ışığı kadar etkili değildir.
Klorofil yapraktan çıkarılır ve her bir dalga boyundaki absorpsiyon miktarını belirlemek için farklı dalga boylarındaki ışığa ayrı ayrı maruz bırakılırsa daha doğru bilgiler elde edilebilir. Bu şekilde elde edilen klorofilin absorpsiyon spektrumu, esas olarak menekşe, mavi-mor ve kırmızı bölgelerde emildiğini göstermektedir. Farklı dalga boylarındaki ışınların fotosentez başarısı üzerindeki etkisinin bir ölçüsü olan fotosentezin etki spektrumunun, klorofil a’nın absorpsiyon spektrumundan biraz farklı olduğu unutulmamalıdır. Spektrumun klorofilin çok az ışık soğurduğu kısımlardaki görece yüksek aktivite, klorofilin kolayca soğurmadığı bazı dalga boylarının fotosentezin ilerlemesi üzerinde hala bir etkisinin olduğunun bir göstergesidir. Esasen, sarı ve turuncu karotenoidler ve diğer klorofil formları dahil olmak üzere yeşil bitkilerde bulunan diğer pigmentler, spektrumun bu bölgelerinde ışık net bir şekilde emildikten sonra enerjiyi klorofile iletir. Böylece, karotenoidler gibi yardımcı pigmentler, bitkinin tek başına klorofil tarafından yakalanacak olandan farklı uzunluklardaki ışınları kullanmasını sağlar.
Uygun dalga boyundaki bir ışın bir klorofil molekülüne çarptığında ne olur? Bunun kesin cevabı bilinmemekle birlikte, sürecin birçok yönü kanıtlanmıştır.
Klorofil ve yardımcı pigmentler, yeşil bitkilerin fotosentetik hücrelerinin kloroplastlarında fotosentetik birimler adı verilen işlevsel gruplar halinde düzenlenir. Her birim, klorofil a, klorofil b ve karotenoidler dahil olmak üzere yaklaşık 300 pigment molekülü içerir. Her biriminde dört grup bulunan bir boya molekülü diğerlerinden farklıdır; Bu grup, reaksiyon merkezi görevi gören bir kompleksin parçasıdır. Diğer pigment molekülleri, bir şekilde antenler gibi ışık enerjisine tepki vererek işlev görür.
Gördüğümüz gibi, ışık enerjisi foton adı verilen farklı birimler halinde gelir. Bir foton, bir klorofil (veya karotenoid) molekülüne çarparak emildiğinde, enerjisi pigment molekülünün elektronuna aktarılır; Enerji seviyesi arttıkça, elektron daha yüksek, nispeten kararlı bir enerji seviyesine hareket eder. Elektronlar farklı enerji seviyelerine sahip olduklarından, boyadaki bir elektronu temel halinden daha yüksek bir enerji seviyesine çıkarmak için bir fotonun belirli bir enerjiye sahip olması gerekir. Daha önce de belirtildiği gibi, bir fotonun enerjisi dalga boyu ile ilişkili (ters orantılı) olduğundan, uygun miktarda enerjiye sahip fotonlar ancak belirli bir dalga boyu aralığındaki ışınlardan elde edilebilir.
Enerji seviyesinin artması nedeniyle kararlılığını kaybeden elektron, absorbe ettiği enerjiyi bırakarak hızla inaktif duruma dönmeye çalışır. Örneğin, bir test tüpünde izole edilen klorofil, yakaladığı enerjiyi görünür ışık şeklinde yansıtarak hızla kaybeder. Bu süreç flurusens olarak bilinir. Klorofil pigment molekülü, fotosentetik birimleri dışında tek başına ışık enerjisini kimyasal enerjiye çeviremez. Ancak fonksiyonel bir kloroplastta, eğer ışık enerjisi aerobik bir moleküldeki bir elektronu yüksek enerji durumuna yükseltirse, aktif durum bir boya molekülünden diğerine aktarılır ve sonunda onu yakalayacak olan reaksiyon merkezine ulaşır. Reaksiyon merkezinin serbest enerjisi anten moleküllerinin enerjisinden daha az olduğu için reaksiyon merkezine ulaşan aktif durum oradan kolay kolay kaçamaz. Bu molekülde, aktif durumu işaretleyen aktif elektron, daha düşük enerji seviyesine geri dönemez. Bunun yerine, aktif elektron bir alıcı moleküle geçer ve enerjiyi hücrenin daha kolay kullanabileceği bir forma dönüştüren bir dizi enzim katalizli reaksiyona girer.
kaynak:
Khan Akademisi
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]