FOTOSENTEZ

FOTOSENTEZ
•Fotosentez ile her yıl 160 milyar ton
karbonhidrat üretilir.
•Güneş enerjisi dünyadaki yaşam
enerjisi kaynağıdır.
•Fotosentez kloroplastlarda
gerçekleşir.Bir bitki hücresinde
yaklaşık 30-40 kloroplast vardır.
•Kloroplastlar stroma ve grana
adı verilen iki kısımdan oluşmuştur.
•Granada fotosentezin ışık reaksiyon
ları stromada ise enzimatik
reaksiyonlar gerçekleşir.
6CO + 12H O  C H12O + 6O
2
2
2
2
2
•Fotosentez sonucu oluşan moleküler oksijen suyun parçalanmasından
meydana gelmiştir.Su yerine hidrojen sülfür kullanan bakterilerde
kükürt açığa çıkması oksjenin kaynağının su olduğunu göstermiştir.
CO + 2H S  CH O + H O + 2S
2
2
2
2
•Fotosentez ışık reaksiyonları ve calvin devri reaksiyonlarından oluşur.Işık
enerjisiyle hareketlenen elektronlar NADP tarafından yakalanır.Ayrıca ATP
sentezlenir.Kalvin devrinde ATP ler endotermik reaksiyonun enerji ihtiyacını
NADPH ise Glikoz sentezi için Hidrojen ihtiyacını karşılar.
•Işık elektromanyetik
bir enerji çeşididir.
•Hayat için önemli
olan ve gözle
görülebilen ışık
dar bir aralığa
sahiptir.Işığın dalga
boyu kısaldıkça
enerjisi artar , dalga
boyu uzadıkça
enerjisi azalır.
•Işık foton adı verilen belli bir enerjiye sahip parçacıklardan oluşur.
•Klorofilin değişik çeşitleri olup en önemlileri klorofil a ve Klorofil b dir.İki farklı
molekül farklı spektrumdaki ışıkları emer ve eriyebilme ortamları farklıdır.
Klorofil a’da bir oksijen atomu Klr b ‘ye göre eksik , 2 hidrojen atomu fazladır.
Klorofil –a ( C55 H 72O 5N 4Mg )
Klorofil –b ( C55 H70 O 6N4Mg )
•Klorofil a ve b belli ışık
emme özelliği gösterirler.
Karotinoidler bitki ve
hayvanlarda yaygın şekilde
bulunan kırmızı , sarı ,
kahverengi renkte lipit
bileşiklerdir.
•Klorofil ve karotinoidler
kloroplastlarda aynı proteine
bağlanıp fotosintin adı
verilen bir bileşiği oluştururlar.
•Karotinoidler fotosentez için önemli belli dalga boylarındaki ışık enerjisini
absorbe ederek klorofile aktarması böylece fotosenteze yardım etmesidir.
Fotosistem Merkezleri
•Fotosistem merkezleri birkaç yüz
klorofil a,b ve karotinoidler den meydana
gelen anten kompleksleridir.
•Bir foton klorofil molekülüne çarptığında
fotonun enerjisiyle elektron daha yüksek
enerjili bir düzeye çıkar, bu elektron
tekrar eski kararlı durumuna dönerken
aldığı kadar bir enerjiyi çevreye ısı ve
floresans ışık şeklinde etrafa yansıtır.
•Fotosistem merkezlerinde ise , uyarılmış elektronlar elektron taşıyıcı sistemlere
aktarılarak elektronların tekrar eski durumlarına aniden dönmelerine izin
verilmeyerek ATP ve NADPH yapımı sağlanır.
•Tilakoit zarlarda iki çeşit
fotosistem merkezleri vardır.
•Fotosistem 1 , P700 olarak
bilinir ve 700 nm ve daha
uzun dalga boyundaki
ışıkları absorbe eder.
•Fotosistem 2 , ise 680 nm
boyundaki ışığı absorbe
ettiğinden P680 olarak
bilinir.
•Fotosistem 1 , 2’ye göre daha az klorofil-b içerir ama aynı sayıda klorofil-a’ya
sahiptir.Anten merkezlerin de karotinoidler yardımıyla absorblanan ışık
enerjisi sonunda merkezde yer alan klorofil-a molekülüne gelip ordan
birincil elektron alıcısına aktarılır.
Devirsel olmayan elektron akışı
•Fotosistem 2 den kopan elektron elektron taşıma zinciri ile fotosistem 1’e
ulaşır bu sırada ATP yapılır.Fotosistem 2 nin elektron ihtiyacı su dan sağlanır.
Fotosistem 1 den kopan elektronlar NADPH sentezi için kullanılır.
•
H 2O P680 Fotosistem 2 P700  Fotosistem 1 NADPH
Devirsel elektron akışı
•Fotosistem 1 den kopan elektronlar tekrar eski durumlarına dönmesi olayı
devirseldir.Sadece ATP yapımı gerçekleşir.
•Bakterilerde yoğun bir şekilde gerçekleşir.Yüksek yapılı bitkilerde ise
devirsel fotofosforilasyon daha az oranda gerçekleşir.
•Işık reaksiyonları sonucu gerçekleşen elektron akışı sayesinde ,H iyonları
Tilakoit boşluklarda birikir.H iyonları iç bölgeden stromaya ATP sentaz molekülü
sayesinde aktarılırken ATP sentezi gerçekleşmiş olur.
•Bir molekül CO2 için 2 molekül NADPH ve 3 molekül ATP ye ihtiyaç vardır.
•Mitokondri ve kloroplastın
her ikisi deyüksek H iyonu
konsantrasyonundan
düşük H iyonu
konsantrasyonuna doğru
gerçekleşen difüzyon
sayesinde ATP yapımı
gerçekleştirirler.
•ATP yapımı yönünden bu iki
organelin birbirine benzemesi
ortak evrimsel bir kökene
sahip olduklarını gösterir.
2
•CO 5C’lu RuDP tarafından alınır ve rubisco denen bir enzim yardımıyla 2 mol
3-fosfogliserata dönüşür.
•Kalvin döngüsü sırasında ATP ve NADPH kullanılır.
•Kalvin döngüsü sonucunda bir molekül
heksoz şekeri sentezlenmesi evresinde
6 CO ile 18ATP ve 12 NADPH dan
yararlanılır.
•Fosfogliseraldehitin fazlası( 1 tane)
kloroplastan dışarı aktarılır ve glikoz,
sakkaroz ve fruktoz gibi maddeleri
oluşturur.
•1 molekül 3-PGAL’ın oluşabilmesi için
kalvin döngüsünün 3 kez tamamlanması
gerekir.
•Döngü 3 kez tamamlandığında 6 molekül 3-PGAL oluşur.Bu moleküllerden 5
tanesi 3 molekül RiDP oluşmasını sağlar.Geri kalan bir molekül 3-PGAL ise
heksozların oluşmasında kullanılır.
Yeşil bitkilerdeki değişik fotosentez tipleri
•Karbondioksit seviyesi azaldığında (Örneğin sıcak günlerde stomalar kapanır) Rubisco
döngüsel reaksiyonlara giremez ve calvin devri kesintiye uğrar buna fotorespirasyon
denir(Ayrıca rubisco CO2 yerine oksijenle birleşir).Çoğu bitkiler (C3 ) bu gruptadır.
•Şeker kamışı ve mısır gibi bitkiler ise C4 yolu olarak adlandırılan bir yolu izlerler.CO2 ‘i
önceden biriktirirler.Bu bitkilerin mezofil hücrelerinde calvin döngüsü gerçekleşmez
CO2 PEP olarak adlandırılan bir bileşikle birleşir ve malata dönüşür daha sonra demet
kını hücrelerine aktarılır.Malat burada calvin döngüsüne girer ve CO2 oluşur.
•Burada biriken CO2 atmosferin 10 katına kadar ulaşabilir.Böylece fotorespirasyon
engellenmiş olur.Yüksek ışık ve sıcaklık altında fotosentezin durması engellenmiş olur.
•CAM bitkileri grubunda ise (Kaktüs ve agave) yüksek sıcaklık ve susuzluk bu bitkileri
etkiler gündüz vakti stomalarını kapatmak zorundadırlar.Fotorespirasyonu engellemek
için geceleyin stomalarını açarlar , CO2 bağlarlar ve malik asit kofullarda depo
edilir.Gündüzleyin ise stomalarını kaparlar(Terlemeyi engellemek için) ve malik asitden
CO2 elde ederek fotosentezi gerçekleştirirler.Geceleyin C4 yolunu gündüzleyin ise
calvin döngüsünü gerçekleştirmiş olurlar.
•Sıcak iklimlerde yaşayan bitkilerde görülür.
•Düşük CO2 yoğunluğunda fotosentez yaparlar.CO2 mezofil hücrelerinde
döngüsel reaksiyonlara girer.Yüksek O yoğunluğunun fotosentezi durdurması
2
böylece engellenir.
•CAM bitkilerinde bütün gece
stomalar açıktır ve gündüzleri
kapanır.
•Geceleri aldıkları CO2 leri organik
asite çevirirler.Mezofil hücreleri
organik asitleri kofullarında
depo ederler ve gündüzleri
ise stomaları kapanır ve
fotosentez başlar.
•Kaktüs ananas gibi bitkiler örnek
olarak verilebilir.
•Doğada bitki türlerinin yaklaşık %85’ini C bitkileri , % 5’ini C bitkileri ve % 10
3
4
da CAM bitkileri oluşturur.
CO etkisi
2
Sıcaklık
Işık şiddeti