Fotosentez Nedir? Fotosentez Nasıl Gerçekleşir?

İçindekiler

Fotosentez Nedir? Fotosentez Nasıl Gerçekleşir?

Fotosentez bitkiler tarafından, güneş ışığının çeşitli evrelerden geçirilerek tüm canlıların yaşam kaynağını oluşturan bir enerjiye dönüştürülmesidir. Kısaca fotosentez, karbondioksit alımı ve oksijen üretimi durumudur. Devamlı ve aralıksız olarak gerçekleşen döngü sayesinde yeryüzündeki canlıların varlığı ve yaşamın devamlılığı mümkün hale gelir. (2)

Fotosentez evreleri, bitkiler tarafından gerçekleştirilen enerji dönüşüm sürecini baştan sona açıklayan ve etkileşimin detaylarını kapsayan olaylardır. Fotosentez sırasında ışık enerjisini çeşitli evrelerden geçiren bitkiler, ışığın tutulmasından, kimyasal enerjiye dönüştürülmesine ve besin yapısına aktarılmasına kadarki aşamaları içerir.

Bilim insanları yaptıkları pek çok araştırmanın sonucunda, Kuantum tünelleme olmadan, bitkilerin fotosentez yapamayacağını belirtir. Güneşten gelen foton dalgalarını, hücrelerindeki kloroplast organcıklarıyla emen bitkiler, yeşil rengi aldıkları klorofil moleküller yardımıyla bu eylemi gerçekleştirir. Fotonlar, kloroplast antenlerini kullanarak bitkilerin içerisine girdikten sonra klorofil moleküllerine çarpar. Fotosentezle birlikte tamamlanan enerji üretimi, kloroplastın içerisinde yer alan reaksiyon merkezinde gerçekleşir. Klorofil elektronlarından birinin uyarılmasıyla artan enerji, daha sonra kullanılmak üzere depolanır. Fotosentezin son evresine gelen bitkiler, reaksiyon merkezlerine depoladıkları enerjiyi, kullanılmak üzere açığa çıkarırlar. (12)

İki aşamadan oluşan fotosentez tepkimesi, ışığa bağımlı tepkimeler ve ışıktan bağımsız tepkimeler olarak ayrılır. (4)

Işığa Bağlı Tepkimeler

Işık enerjisinin ana kaynak olarak kullanıldığı fotosentez tepkimesinde, klorofilin ve ışığın olması şarttır. Kloroplastın grana kısmında gerçekleşen işlem için fotokimyasal özelliğe sahip metabolik enzimlerin varlığına gerek yoktur. Klorofilin içerisinden ayrılan elektronun, klorofile tekrar dönmesine ya da dönmemesine bağlı olarak ikiye ayrılır:

Devirli Fotofosforilasyon: Kloroplast organellerine çarpan ışık enerjisi, bitkilerdeki klorofil vasıtasıyla soğurulur. Işık enerjisinden yardım alan klorofil, elektronlardan bir tanesini daha yüksek enerjiye sahip hale getirir. Enerjiyle yüklenen fosfatlar 2 ADP ile birleştikten sonra, 2 ATP oluşturur. Görevini tamamlayan elektron ise koptuğu klorofile geri döner.
Devirsiz Fosforilasyon: Devirsel olmayan fosforilasyon durumunda ise iki ayrı klorofilin görev yapması söz konusudur. Sürecin devamında NADP’ye (Hidrojen yakalayıcısı) ulaşır. Bu elektronla birlikte, suyun parçalanmasının ardından oluşan iki hidrojen iyonunu alan NADP.H2 oluşur. (13)

Işıktan Bağımsız Tepkimeler

Karbon tutma reaksiyonlarının gerçekleştiği süreç, karanlık evre tepkimelerini meydana getirir. Bu işlemde, yoğun miktarda kullanılan enzimlerin oluşturduğu sentez tepkimeleri gerçekleşir. Işıktan bağımsız olarak meydana gelen karanlık evre tepkimeleri ışığın olduğu ya da olmadığı her koşulda, enerji dönüşümünün sağlanması anlamına gelir. (4)

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler?

Fotosentez reaksiyonları, enerji dönüşüm işlemlerinin hızını azaltan ya da artıran faktörler olarak incelenir. Ayrıca fotosentezin hızına olumlu ya da olumsuz şekilde etki eden faktörler, çevresel faktörler ve kalıtsal faktörler olarak da sınıflandırılabilir.

Çevresel Faktörler

Fotosentezin hızını etkileyen faktörler oldukça çeşitli olmakla beraber, doğrudan etki eden çevresel unsurlar şunlardır:

Işık Şiddeti: Güneş ışığının şiddeti, fotosentezin hızını artıran unsurlardan biridir. Bitkilerin fotosentez yapma hızı, ışığın şiddetiyle doğru orantılı olarak ilerler. Bir süre sonra ise sabit değerde kalır. Fotosentezin gerçekleşme hızı mavi ve mor ışıkta en yüksek seviyede olurken yeşil ışıkta en yavaş seyrine geriler.
Sıcaklık: Fotosentezin hız kazanmasını etkileyen bir diğer faktör ise aratan sıcaklık değerleridir. Karbon tutma reaksiyonları üzerinde etkili olan sıcaklık değeri optimum seviyeye ulaştığında fotosentez hızı da maksimum düzeye ulaşır. Ancak 40 derecenin üzerinde seyreden sıcaklık değerleri, fotosentezin hızını düşürür.
Su Miktarı ve Mineraller: Fotosentez sırasında kullanılan su oksijen, hidrojen ve elektron kaynağı olarak görev yapar. Enzimlerin çalışması da su miktarının belirli bir değere ulaşmasına bağlıdır. Ortamda, miktarı en düşük olan mineral, bitkinin büyümesine engel olur. Suda çözünmüş halde bulunan mineral tuzlarını topraktan alan bitkilerde oluşan tuz eksikliği ise klorofil eksikliğine yol açar.
Karbondioksit (CO2) Miktarı: Fotosentezin hızını doğrudan etkileyen karbondioksitin az olması enerji dönüşümünü yavaşlatırken fazla olması ise fotosentezi hızlandırır.
Klorofil Miktarı: Işık şiddeti klorofilin içerisinde kimyasal enerjiye dönüştüğü için klorofil miktarının yüksek olması da fotosentez hızının artmasına etki eder. (3)

Kalıtsal Faktörler

Fotosentez hızının artmasına ya da azalmasına neden olan çevresel faktörlerin başlıcaları şunlardır:

Kloroplast ve Klorofil Miktarı: Bitkilerin hücrelerinde yer alan kloroplast miktarı 20 veya 100 arasında değişkenlik gösterir. Fotosentezin meydana gelmesinde aktif rol oynayan ve kloroplast adı verilen organellerin sayısı arttıkça fotosentezin hızı da artar. Koyu yeşil yapraklı bitkilerin kloroplast sayısı, açık yeşil renge sahip olanlara kıyasla daha azdır.
Yaprak Yüzeyi ve Sayısı: Yaprak yüzeyi genişledikçe artan kloroplast miktarı, fotosentez hızının da artmasını sağlar.
Stoma Yeri ve Sayısı: Bitkilerin terleme yoluyla kaybettiği su seviyesini düzene sokan, stomaların içerdiği epidermis seviyesidir. Stoma sayısı fazla olan bitkilerin, fotosentez eylemini gerçekleştirme hızı da yükselir.
Kutikula Kalınlığı: Bitkilerde görülen kutikula kalınlığının fazla değerde olması, ışık enerjisinden yararlanma seviyesini düşüreceği için fotosentezin azalmasına neden olur.
Enzim Miktarı: Enzim miktarı fazla olan bitkilerin fotosentez yapma potansiyeli de aynı oranda artar. (3)

Fotosentez Yapan Canlılar

Fotosentez yapan üretici canlıların özellikleri türlerine göre değişkenlik gösterir. Yeryüzünde bu hayati reaksiyonu gerçekleştiren dört ayrı canlı sınıfı mevcuttur.

Bitkiler: Yeşil yapraklarıyla karbondioksiti oksijene çeviren bitkilerin fotosentez hızı, diğer organizmalara göre değişkenlik gösterir. Alınan karbondioksitin fazla miktarda olması, bitkilerin fotosentez yapma hızını artırır. Kloroplast adı verilen ve enerji dönüşümünün gerçekleşmesi açısından oldukça önemli olan fotosentez yapan organel, bitkilerde hücre içerisinde yer alır. (8)
Algler: Yeryüzünde fotosentez yapan diğer canlılar olan algler, yaptıkları fotosentez eylemini, güneş ışığının ulaşamadığı tüm ortamlara iletme özelliğine sahiptir.
Protista: Yeryüzünde fotosentez yapan canlılardan bir diğeri olan protistalar, çekirdek zarlı yapıya sahip oldukları için fotosentez yapan diğer canlılardan ayrılırlar. Protista olarak adlandırılan canlıların fotosentezi, beslenme eylemi açısından oldukça önemlidir. (5)
Bakteriler: Prokaryot canlılar olarak bilinen bakteriler, yapılarında kloroplast olmadan fotosentez yapar. Bakterilerin sitoplazmasında direkt olarak bulunan klorofil sayesinde fotosentez gerçekleşir. Yalnızca yeşil ve mor renkli bakteriler fotosentez yapmakla birlikte, bu işlemi yaparken suya ihtiyaçları yoktur. Çok hücreli canlılar olan ve fotosentez yapan bakteriler siyanobakteriler, hidrojen bakterileri ve mor sülfür bakterileri olarak sınıflandırılır. (6)

Fotosentez Sonucu Ne Oluşur?

Bitkilere yeşil rengini veren biyolojik bir pigment olan klorofil maddesini taşıyan canlılar, inorganik maddelerden faydalanarak organik madde sentezlemek için güneşten aldıkları ışık enerjisini kullanır. Bitkilerdeki klorofil tarafından emilen ışık enerjisinin tutularak depolanması sırasında ise CO2 (Karbondioksit) ve H2O (Su) olarak adlandırılan inorganik maddeler üretilir. Fotosentez işlemi tamamlandığında ise açığa çıkan O2 (Oksijen) atmosfere verilir. (2)

Güneşten aldığı ışık enerjisiyle etkileşime girmesi sonucunda ortaya çıkan fotosentez tepkimesi, ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi işlemidir. Güneşin ışığından yayılan enerji, çeşitli canlı ve bitki türleri tarafından sonradan serbest bırakılabilecek şekilde depolanır. Bu sayede organizmaların, süreklilik arz eden yaşamsal eylemlerin gerçekleşmesi için gereken enerji açığa çıkar. (12) Siz de ekosistemdeki doğal yaşam döngüsünü daha iyi anlamak ve biyoloji sınavlarında başarılı olmak için fotosentez hakkında detaylı bir araştırma yapabilirsiniz.

SSS

Mantarlar Fotosentez Yapar mı?

Yeşil yaprakları olmadığı için klorofil taşımayan mantarlar fotosentez yapamayan canlılar arasına girer. (9)

Tüm Bitkiler Fotosentez Yapar mı?

Fotosentez yapan bitkiler sadece yeşil yapraklı olanlardır. Fotosentez yapmayan bitkiler ise genellikle parazit bitkiler olarak adlandırılır. Klorofil eksikliği ya da fotosentezin gerçekleşmesini engelleyen farklı işlev bozuklukları gibi nedenler yüzünden bu bitkiler, fotosentez yapamayan canlılar sınıfına girer. (7)

Algler Fotosentez Yapar mı?

Algler, kloroplast olarak adlandırılan organeller sayesinde fotosentez yaparlar. Bu sayede atmosferde biriken karbondioksitin, büyük oranda temizlenmesine yardımcı olurlar. (10)

Arke Fotosentez Yapar mı?

Hücre yapısında parazitlik ya da saprofitlik bulunmayan arke, aynı zamanda fotoototrof (klorofilin hücre veya sitoplazma içerisinde bulunması) canlılar değildir. Işığı kullanarak kendi ihtiyaçları için enerji üretebilen arkeler, organik madde sentezi yapmadıkları ve yeşil renk pigmenti olan klorofilden yoksun oldukları için fotosentez yapmazlar. Arkeler kemosentez yapabilir. (11)

Kaynaklar:

https://www.canlibilimi.com (1)

https://biyolojik.org (2)

https://www.fotosentez.gen.tr (3)

https://www.fotosentez.gen.tr (4)

https://www.fotosentez.gen.tr/fotosentez (5)

https://www.yenibiyoloji.com (6)

https://www.fotosentez.gen.tr (7)

https://www.yenibiyoloji.com (8)

https://www.denkbilgi.com (9)

https://sistem.nevsehir.edu.tr (10)

https://www.biyolojievreni.com (11)