Yeryüzünde birçok canlı için gerekli olan enerjinin kaynağı güneştir.
Canlıların güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir.
Güneşten gelen ışık enerjisinin canlıların kullanabileceği enerji şekline dönüşmesi fotosentez ile sağlanır.
Klorofil taşıyan canlıların ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezlemelerine fotosentez denir.
İnorganik maddelerden organik madde sentezleyen canlılara ototrof canlılar diyoruz.
Organik madde sentezi sırasında ışık enerjisini kullanan ototroflara ise fotoototrof diyoruz.
Bunlar üretici canlılardır.
Bu arada organik besinleri sentezleyemeyen ve dışarıdan hazır olarak alan canlılara da heterotrof canlılar dediğimizi hatırlayalım.
Peki acaba hangi canlılar fotosentez yapar?
Mor kükürt bakterileri gibi fotosentetik bakteriler, siyanobakteriler, bazı arkeler, öglena ve alg gibi protistler ve tabii ki bitkiler.
Bu arada tüm bitkiler fotosentez yapmaz.
Mesela tam parazit bitkiler fotosentez yapmıyor.
Fotosentez büyük oranda okyanus, deniz, akarsu ve göllerde yaşayan milyonlarca fitoplankton tarafından gerçekleştirilmektedir.
Şimdi biraz kloroplast organelinden bahsedelim.
Fotosentez, ökaryotlarda kloroplast organelinde gerçekleşir.
Kloroplastın dışında seçici geçirgen yapılı ve çift katlı zar bulunur.
İç kısmı ise stroma adı verilen sıvı ile doludur.
Bu sıvıda DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler yer alır.
Fotosentez sonucu üretilen glikozlar geçici olarak kloroplastlarda depolanır.
Kloroplast; DNA, RNA ve ribozomları sayesinde metabolik işlevler için gerekli olan proteinleri üretir.
Çekirdek kontrolünde kendini eşleyerek sayısını arttırabilir.
Stroma içerisinde keselerden oluşan ve tilakoid adı verilen özel bir zar sistemi bulunur.
Bu zar üçüncü zar sistemi olarak da geçer.
Bitkiye yeşil rengini veren ve ışığı absorbe etme özelliğine sahip klorofil pigmentleri tilakoid zarların üzerinde yer alır.
Kloroplastta tilakoid organizasyonuna bakalım.
Burada bir tilakoid var.
Tilakoidler sütun halinde üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı meydana getirir.
Granumlar da ara lamellerle birbirine tutunarak güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlayan granaları oluşturur.
Prokaryot canlılarda zarlı organel bulunmaz.
Yani mesela bir bakteride kloroplast bulunmaz; ancak bakterilerin de fotosentez yapabildiğini biraz önce söylemiştim.
Demek ki fotosentez yapmak için kloroplast şart değildir.
Ancak klorofilin fotosentez yapan bir canlıda mutlaka bulunması gerekiyor.
Şimdi fotosentez denklemlerini inceleyelim.
Bu ilk yazdığım denklem bitkilerde, siyanobakterilerde ve alglerde gözlenir.
Bu canlılar ışık varlığında karbondioksit ve sudan organik maddeler üretir ve atmosfere oksijen verir.
Bu tepkime de kükürt bakterilerinde gözleniyor.
Tabii yine buraya ışık ve klorofili ekliyorum.
Dikkat ederseniz bu tepkimede açığa oksijen çıkmadı.
Bu tepkime de hidrojen bakterilerinde gözleniyor.
Açığa yine oksijen çıkmadı.
Tabii ki bu tepkimenin gerçekleşebilmesi için de yine ışık ve klorofil gereklidir.
Fotosentezde karbondioksit karbon kaynağıdır ve bu hiçbir zaman değişmez; ancak hidrojen kaynakları farklılık gösterebilir.
Su, hidrojen sülfür, hidrojen; hidrojen kaynağı olarak kullanılabiliyor.
Hidrojen kaynağı değiştikçe atmosfere verilen yan ürünler de değişiyor.
Dikkat etmemiz gereken diğer şey ise buradaki iki tepkimede suyun tüketilmediğidir.
Bilim insanları ağır oksijen izotopu kullanarak fotosentezde üretilen oksijenlerin kaynağının karbondioksit olmayıp su olduğunu ispatlamışlardır.
Bunun için normal oksijen atomu taşıyan karbondioksit molekülü ve ağır oksijen izotopu taşıyan suyu kullanarak fotosentezi deneysel olarak gerçekleştirmişlerdir.
Fotosentez sonucu açığa çıkan oksijenin yapısında ağır oksijen izotopları tespit etmişlerdir.
Yani oksijenin kaynağı sudur.
Ayrıca burada hangi atomun hangi molekülün yapısına katıldığını da rahatlıkla görebiliyoruz.
Işık dalgalar halinde yayılır ve ışığın iki ardışık tepe noktası arasındaki mesafeye ışığın dalga boyu denir.
Işığın dalga boylarına göre ölçeklendirilmesi ile oluşan sıralamaya elektromanyetik spektrum denir.
Elektromanyetik spektrumda yaşam için önemli olan ışıklar yaklaşık olarak arasında yer alır.
İnsan gözü tarafından farklı renkler halinde ayırt edildiği için bu ışıklara görünür ışık adı da verilir.
İşte fotosentezde de görünür ışık kullanılıyor.
Fotosentez gece gerçekleşmez.
Fotosentez sırasında görünür ışığı emen ve renk veren maddelere pigment denir.
Fotosentezde en önemli role sahip pigment klorofil molekülüdür.
Bu molekül ışık enerjisini emer.
Yapısındaki elektronlar ile ışık enerjisini ETS elemanlarına aktarır ve ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümünü sağlar.
Klorofilin yapısında karbon, hidrojen, oksijen, azot ve magnezyum atomları bulunur.
Aynı zamanda demir minerali klorofilin yapısına katılmadığı halde klorofil sentezi için gereklidir.
Demir klorofil sentezinde görev alan enzimin yapısına kofaktör olarak katılır.
Klorofilden başka pigment molekülleri de bulunuyor.
Bunlardan bazıları çiçek ve meyvelere renk veren karotenoidlerdir.
Turuncu renkli karoten, sarı renkli ksantofil ve kırmızı renkli likopen bu gruba örnektir.
Karotenoidler klorofilin soğurduğu ışıktan farklı dalga boyundaki ışıkları soğurarak klorofile aktarır.
Bazıları fazla ışığı emerek klorofilin zarar görmesine engel olur.
Canlıların güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir.
Güneşten gelen ışık enerjisinin canlıların kullanabileceği enerji şekline dönüşmesi fotosentez ile sağlanır.
Klorofil taşıyan canlıların ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezlemelerine fotosentez denir.
İnorganik maddelerden organik madde sentezleyen canlılara ototrof canlılar diyoruz.
Organik madde sentezi sırasında ışık enerjisini kullanan ototroflara ise fotoototrof diyoruz.
Bunlar üretici canlılardır.
Bu arada organik besinleri sentezleyemeyen ve dışarıdan hazır olarak alan canlılara da heterotrof canlılar dediğimizi hatırlayalım.
Peki acaba hangi canlılar fotosentez yapar?
Mor kükürt bakterileri gibi fotosentetik bakteriler, siyanobakteriler, bazı arkeler, öglena ve alg gibi protistler ve tabii ki bitkiler.
Bu arada tüm bitkiler fotosentez yapmaz.
Mesela tam parazit bitkiler fotosentez yapmıyor.
Fotosentez büyük oranda okyanus, deniz, akarsu ve göllerde yaşayan milyonlarca fitoplankton tarafından gerçekleştirilmektedir.
Şimdi biraz kloroplast organelinden bahsedelim.
Fotosentez, ökaryotlarda kloroplast organelinde gerçekleşir.
Kloroplastın dışında seçici geçirgen yapılı ve çift katlı zar bulunur.
İç kısmı ise stroma adı verilen sıvı ile doludur.
Bu sıvıda DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler yer alır.
Fotosentez sonucu üretilen glikozlar geçici olarak kloroplastlarda depolanır.
Kloroplast; DNA, RNA ve ribozomları sayesinde metabolik işlevler için gerekli olan proteinleri üretir.
Çekirdek kontrolünde kendini eşleyerek sayısını arttırabilir.
Stroma içerisinde keselerden oluşan ve tilakoid adı verilen özel bir zar sistemi bulunur.
Bu zar üçüncü zar sistemi olarak da geçer.
Bitkiye yeşil rengini veren ve ışığı absorbe etme özelliğine sahip klorofil pigmentleri tilakoid zarların üzerinde yer alır.
Kloroplastta tilakoid organizasyonuna bakalım.
Burada bir tilakoid var.
Tilakoidler sütun halinde üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı meydana getirir.
Granumlar da ara lamellerle birbirine tutunarak güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlayan granaları oluşturur.
Prokaryot canlılarda zarlı organel bulunmaz.
Yani mesela bir bakteride kloroplast bulunmaz; ancak bakterilerin de fotosentez yapabildiğini biraz önce söylemiştim.
Demek ki fotosentez yapmak için kloroplast şart değildir.
Ancak klorofilin fotosentez yapan bir canlıda mutlaka bulunması gerekiyor.
Şimdi fotosentez denklemlerini inceleyelim.
Bu ilk yazdığım denklem bitkilerde, siyanobakterilerde ve alglerde gözlenir.
Bu canlılar ışık varlığında karbondioksit ve sudan organik maddeler üretir ve atmosfere oksijen verir.
Bu tepkime de kükürt bakterilerinde gözleniyor.
Tabii yine buraya ışık ve klorofili ekliyorum.
Dikkat ederseniz bu tepkimede açığa oksijen çıkmadı.
Bu tepkime de hidrojen bakterilerinde gözleniyor.
Açığa yine oksijen çıkmadı.
Tabii ki bu tepkimenin gerçekleşebilmesi için de yine ışık ve klorofil gereklidir.
Fotosentezde karbondioksit karbon kaynağıdır ve bu hiçbir zaman değişmez; ancak hidrojen kaynakları farklılık gösterebilir.
Su, hidrojen sülfür, hidrojen; hidrojen kaynağı olarak kullanılabiliyor.
Hidrojen kaynağı değiştikçe atmosfere verilen yan ürünler de değişiyor.
Dikkat etmemiz gereken diğer şey ise buradaki iki tepkimede suyun tüketilmediğidir.
Bilim insanları ağır oksijen izotopu kullanarak fotosentezde üretilen oksijenlerin kaynağının karbondioksit olmayıp su olduğunu ispatlamışlardır.
Bunun için normal oksijen atomu taşıyan karbondioksit molekülü ve ağır oksijen izotopu taşıyan suyu kullanarak fotosentezi deneysel olarak gerçekleştirmişlerdir.
Fotosentez sonucu açığa çıkan oksijenin yapısında ağır oksijen izotopları tespit etmişlerdir.
Yani oksijenin kaynağı sudur.
Ayrıca burada hangi atomun hangi molekülün yapısına katıldığını da rahatlıkla görebiliyoruz.
Işık dalgalar halinde yayılır ve ışığın iki ardışık tepe noktası arasındaki mesafeye ışığın dalga boyu denir.
Işığın dalga boylarına göre ölçeklendirilmesi ile oluşan sıralamaya elektromanyetik spektrum denir.
Elektromanyetik spektrumda yaşam için önemli olan ışıklar yaklaşık olarak arasında yer alır.
İnsan gözü tarafından farklı renkler halinde ayırt edildiği için bu ışıklara görünür ışık adı da verilir.
İşte fotosentezde de görünür ışık kullanılıyor.
Fotosentez gece gerçekleşmez.
Fotosentez sırasında görünür ışığı emen ve renk veren maddelere pigment denir.
Fotosentezde en önemli role sahip pigment klorofil molekülüdür.
Bu molekül ışık enerjisini emer.
Yapısındaki elektronlar ile ışık enerjisini ETS elemanlarına aktarır ve ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümünü sağlar.
Klorofilin yapısında karbon, hidrojen, oksijen, azot ve magnezyum atomları bulunur.
Aynı zamanda demir minerali klorofilin yapısına katılmadığı halde klorofil sentezi için gereklidir.
Demir klorofil sentezinde görev alan enzimin yapısına kofaktör olarak katılır.
Klorofilden başka pigment molekülleri de bulunuyor.
Bunlardan bazıları çiçek ve meyvelere renk veren karotenoidlerdir.
Turuncu renkli karoten, sarı renkli ksantofil ve kırmızı renkli likopen bu gruba örnektir.
Karotenoidler klorofilin soğurduğu ışıktan farklı dalga boyundaki ışıkları soğurarak klorofile aktarır.
Bazıları fazla ışığı emerek klorofilin zarar görmesine engel olur.
