Işık Enerjisi Kullanılarak Besin Sentezi (Fotosentez) Ders Notu

Fotosentez ve Önemi

Fotosentez, klorofil taşıyan canlılarda ışık enerjisi kullanılarak inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesidir.

Fotosentez yapan örnek gruplar:

• Fotosentetik bakteriler
• Öglena ve algler
• Tam parazit bitkiler dışındaki bitkiler

Işığı enerji kaynağı olarak kullanıp organik madde sentezleyen canlılara fotoototrof denir.

Pigmentler

Görünür ışık: yaklaşık 380-750 nm.

Temel pigment: **Klorofil**

Yardımcı pigmentler:

• Ksantofil
• Karoten
• Likopen

Klorofil mor, mavi ve kırmızı ışığı daha fazla; yeşil ışığı daha az soğurur.

Işığın Kullanıldığı Tepkimeler

Ökaryotlarda: **Granum** Prokaryotlarda: İçe kıvrılmış hücre zarı bölümleri

• Işık klorofili uyarır.
• Klorofil elektron kaybeder.
• Elektronlar ETS'ye aktarılır.
• Su fotolize uğrar.
• Fotoliz → elektron + H⁺ + O₂
• ETS sırasında ATP sentezlenir.
• H⁺ + NADP⁺ → NADPH
• O₂ atmosfere verilir.

Işığın Kullanılmadığı Tepkimeler (Calvin Döngüsü)

Ökaryotlarda: **Stroma** Prokaryotlarda: **Sitoplazma**

• Işık doğrudan kullanılmaz.
• CO₂ tüketilir.
• ATP tüketilir.
• NADPH'ın hidrojenleri kullanılır.
• PGAL sentezlenir.
• PGAL'den organik maddeler oluşturulur.
• Klorofil ve ETS görev almaz.

İki Aşama Arasındaki Bağlantı

Işığın kullanıldığı tepkimeler ATP ve NADPH üretir. Calvin döngüsü bu molekülleri kullanır; ADP, Pi ve NADP⁺ yeniden ışığın kullanıldığı tepkimelere döner.

PGAL'in Önemi

PGAL; glikoz, sükroz, polisakkarit, trigliserit, amino asit, protein, vitamin ve bazı azotlu organik bileşiklerin sentezine katkı sağlayabilir. Fazla glikoz nişasta hâlinde depolanabilir.

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler

Minimum Kuralı

En yetersiz faktör fotosentez hızını sınırlar.

Işık Şiddeti

Önce hız artar, sonra başka faktör sınırlayıcı olunca sabitlenir.

Işığın Dalga Boyu

Mor-mavi-kırmızı → yüksek hız Yeşil → en düşük hız Görünür bölge → 380-750 nm

Engelmann Deneyi

Mor, mavi ve kırmızı ışık bölgelerinde oksijenli solunum yapan bakteriler daha çok kümelenmiştir.

CO₂

Düşük CO₂ hızı azaltır. CO₂ artışı belirli noktaya kadar hızı artırır. NaOH, Ca(OH)₂, KOH ve Ba(OH)₂ CO₂ tutucudur.

Sıcaklık

Çoğu bitkide ideal değer yaklaşık 33 °C. 35 °C üzeri genellikle enzimleri olumsuz etkiler.

Su

Oksijen, elektron ve hidrojen kaynağıdır. Yetersizliği fotosentezi yavaşlatabilir veya durdurabilir.

Mineraller

• Fe → klorofil sentezi + ETS
• Mg → klorofil
• P → ATP ve nükleik asitler
• N → amino asit, nükleik asit, vitamin
• S/K → bazı enzimlerde kofaktör

pH

Enzimlerin çalışma koşullarını etkilediği için fotosentez hızını değiştirebilir.

Sık Karıştırılan Noktalar

• Calvin döngüsü ışığı doğrudan kullanmaz ama ATP ve NADPH'a bağlıdır.
• Granum → ışığın kullanıldığı tepkimeler.
• Stroma → Calvin döngüsü.
• Oksijenin kaynağı suyun fotolizidir.
• ATP ve NADPH birinci aşamada üretilip ikinci aşamada kullanılır.
• Işık şiddeti, CO₂ veya su artışı fotosentez hızını sınırsız artırmaz.

Kısa Özet

Fotosentezin ışığın kullanıldığı aşamasında ışık enerjisi ATP ve NADPH'a dönüştürülür ve O₂ açığa çıkar. Calvin döngüsünde CO₂, ATP ve NADPH kullanılarak PGAL ve organik maddeler sentezlenir. Fotosentez hızı çok sayıda çevresel faktörün ortak etkisiyle belirlenir.