Işık Enerjisi Kullanılmadan Besin Sentezi (Kemosentez) Konu Anlatımı

Işık Enerjisi Kullanılmadan Besin Sentezi (Kemosentez)

Canlıların besin üretmesi her zaman ışık enerjisine bağlı değildir. Bazı canlılar güneş ışığının ulaşmadığı ortamlarda da inorganik maddelerden organik madde sentezleyebilir. Bu olay **kemosentez** olarak adlandırılır. Kemosentez yapan canlılar için gerekli enerji ışık enerjisinden değil, bazı inorganik maddelerin oksitlenmesi sırasında açığa çıkan **kimyasal enerjiden** sağlanır.

Bu nedenle kemosentez, özellikle güneş ışığının bulunmadığı derin denizler veya oksijensiz çamur tabakaları gibi ortamlarda yaşayan bazı prokaryot canlıların üretici olarak görev yapmasını sağlar.

1. Ototrof Canlılarda Enerji Kaynağı Farkı

Ototrof canlılar, inorganik maddelerden organik madde sentezler. Ancak bu sentez için gerekli enerjinin kaynağı tüm ototroflarda aynı değildir.

• **Fotosentetik ototroflar** gerekli enerjiyi ışıktan sağlar.
• **Kemosentetik ototroflar** bazı inorganik maddelerin oksitlenmesiyle açığa çıkan kimyasal enerjiden yararlanır.

Bu fark, fotosentez ile kemosentez arasındaki en temel ayrımlardan biridir.

2. Kemosentez Nedir?

Bazı prokaryot canlılar, belirli inorganik maddeleri oksitleyerek enerji elde eder. Bu oksidasyon sırasında açığa çıkan kimyasal enerji kullanılarak ATP sentezlenir. Daha sonra ATP'nin sağladığı enerji ile karbondioksit ve farklı kaynaklardan sağlanan hidrojenler kullanılarak organik maddeler üretilir.

Bu nedenle kemosentez:

**İnorganik maddelerin oksidasyonundan sağlanan kimyasal enerji kullanılarak H₂O ve CO₂ gibi inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesi**

olarak açıklanabilir.

3. Oksidasyonun Anlamı

Ders kitabında oksidasyon, **bir atom veya molekülden elektron ayrılmasını sağlayan kimyasal reaksiyon** olarak tanımlanır.

Kemosentez yapan bazı prokaryot canlılar belirli inorganik maddeleri oksitler. Bu süreçte açığa çıkan enerji doğrudan organik maddeye dönüşmez. Önce ATP sentezinde kullanılır. Ardından ATP, organik madde sentezine enerji sağlar.

4. Kemosentezde Oksitlenebilen Maddeler

Ders kitabında kemosentez sırasında oksitlenebilen inorganik maddelere şu örnekler verilir:

• Hidrojen sülfür (H₂S)
• Hidrojen gazı (H₂)
• Amonyak (NH₃)
• Nitrit (NO₂)
• Demir (Fe²⁺)
• Kükürt (S)

Bu maddelerin oksidasyonundan açığa çıkan kimyasal enerji ATP sentezinde kullanılabilir.

5. ATP'nin Kemosentezdeki Rolü

İnorganik maddelerin oksidasyonu sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenir.

ATP:

• karbondioksit,
• çeşitli kaynaklardan elde edilen hidrojenler

ile organik moleküllerin üretiminde görev alır.

Burada dikkat edilmesi gereken nokta, ATP'nin enerji kaynağının ışık olmamasıdır. ATP sentezi için gerekli enerji oksidasyon reaksiyonlarından gelir.

6. Karbondioksitin Rolü

Kemosentez yapan canlılar da fotosentez yapan ototroflar gibi organik molekül sentezinde CO₂ kullanır.

Bu nedenle:

• enerji kaynağı kimyasal enerjidir,
• organik maddenin sentezinde CO₂ kullanılır.

Kemosentezde ışık bulunmasına gerek yoktur; ancak inorganik maddelerden organik madde üretimi devam eder.

7. Kemoototrof Canlılar

Besinlerini kemosentez yoluyla üreten canlılara **kemoototrof** denir.

Kemoototroflar:

• bazı prokaryot canlılardır,
• ışık enerjisini kullanmaz,
• klorofil pigmenti bulundurmaz,
• inorganik maddelerin oksidasyonundan enerji elde eder,
• bu enerjiyle organik madde sentezler.

8. Kemosentez Gece ve Gündüz Gerçekleşebilir mi?

Kemoototrof canlılar klorofil pigmenti bulundurmadıkları ve ışık enerjisini kullanmadıkları için kemosentez ışık koşullarına bağlı değildir.

Bu nedenle uygun inorganik maddeler ve gerekli koşullar bulunduğunda kemosentez:

• gündüz,
• gece

gerçekleşebilir.

Bu özellik kemoototrofları fotoototroflardan ayıran önemli bir farktır.

9. Kemosentezin Ekosistemdeki Önemi

Kemoototrof canlılar bulundukları ekosistemlerde **üretici organizmalardır**.

Kemosentez yoluyla sentezledikleri organik maddeler:

• kendileri için besin kaynağıdır,
• onları tüketen diğer canlılara enerji sağlar,
• ekosistemde enerji akışının başlangıcını oluşturur.

Bu durum özellikle güneş ışığının bulunmadığı ekosistemlerde çok önemlidir. Çünkü böyle ortamlarda enerji akışının başlangıcı ışığa bağlı üreticiler yerine kemoototrof canlılar olabilir.

10. Hidrotermal Bacalar

Hidrotermal bacalar, okyanus tabanında bulunan ve su ile gaz fışkırtan sıcak su kaynaklarıdır.

Ders kitabında:

• hidrotermal bacaların 1977 yılında Galapagos Adaları'nın bulunduğu Büyük Okyanus tabanında keşfedildiği,
• iç kısımlarındaki sıcaklığın yaklaşık 350–400°C,
• ağız kısımlarındaki sıcaklığın yaklaşık 150°C olduğu

belirtilir.

Bu bacaların fiziksel ve kimyasal özellikleri kemosentetik bakteriler için uygun ortam oluşturur.

11. Hidrotermal Baca Ekosistemlerinde Yaşam

Okyanusların binlerce metre derinliklerinde güneş ışığı bulunmaz. Buna rağmen hidrotermal bacaların çevresinde canlı toplulukları bulunabilir.

Kemosentez yapan bakteriler burada üretici rolündedir. Bu bakterilerle beslenen:

• karides,
• yengeç,
• midye,
• denizyıldızı

gibi canlılara rastlanabilir.

Bu örnek, ışığın bulunmadığı bir ortamda da besin üretiminin ve buna bağlı bir ekosistemin oluşabileceğini gösterir.

12. Ekstrem Çevre Koşullarında Yaşayan Bazı Prokaryotlar

Ders kitabında bazı prokaryotların ekstrem çevre koşullarında yaşayabildiği belirtilir.

Bu canlılara:

• derin denizlerde,
• okyanus diplerinde,
• bataklık diplerindeki oksijensiz çamur tabakalarında,
• çöplüklerde,
• lağım çamuru işleme kazanlarında,
• sabit vücut sıcaklığına sahip bazı memelilerin sindirim sistemlerinde

rastlanabilir.

Bu ortamların ortak özelliği, güneş ışığının enerji kaynağı olarak kullanılamadığı veya çok sınırlı olduğu koşullara sahip olabilmeleridir.

13. Metan Üreten Arkeler Örneği

Ders kitabında çöplüklerde yaşayan ve metan üreten arkeler örnek olarak verilir.

Bu arkeler:

• güneş ışığı olmadan,
• inorganik maddelerden besin sentezler,
• süreç sırasında metan gazı açığa çıkarabilir.

Metan:

• renksiz,
• kokusuz,
• patlayıcı

bir gazdır.

Ders kitabında 28 Nisan 1993 tarihinde İstanbul Ümraniye'deki Hekimbaşı çöplüğünde metan gazı birikmesine bağlı ve can kayıplarıyla sonuçlanan bir patlama örneği de verilir.

14. Fotosentez ve Kemosentezin Karşılaştırılması

Her iki süreçte de:

• ototrof beslenme görülür,
• inorganik maddelerden organik madde sentezlenir,
• CO₂ organik madde üretiminde kullanılır.

Ancak temel enerji kaynağı farklıdır.

**Fotosentez**

• Enerji kaynağı: ışık
• Klorofil kullanımı: vardır
• Işık koşuluna bağlıdır

**Kemosentez**

• Enerji kaynağı: inorganik maddelerin oksidasyonundan elde edilen kimyasal enerji
• Klorofil: bulunmaz
• Işığa bağlı değildir
• Gece gündüz gerçekleşebilir

15. Kemosentezde Enerji Akışının Başlangıcı

Kemoototroflar üretici oldukları için sentezledikleri organik maddelerde kimyasal enerji depolanmış hâle gelir.

Bu organik maddeler:

• kemoototrofların kendisi tarafından kullanılabilir,
• bu canlılarla beslenen tüketicilere aktarılabilir.

Böylece ışığın bulunmadığı bazı ekosistemlerde bile enerji akışı başlayabilir.

16. Işık Olmadan Yaşam Etkinliği

Ders kitabındaki “Işık Olmadan Yaşam” etkinliğinde öğrencilerden “Işık enerjisi kullanılmadan besin sentezi nasıl gerçekleşir?” sorusuna cevap bulmaları istenir.

Etkinlikte:

• bilgi kaynakları belirlenir,
• güvenilir kaynaklardan bilgi toplanır,
• kaynakların güvenilirliği değerlendirilir,
• bilgiler doğrulanır,
• elde edilen bilgiler kullanılarak bir bilgi görseli hazırlanır.

Bu etkinlik, kemosentez bilgisinin yanında bilimsel bilgiye ulaşma ve bilgiyi doğrulama becerisini de geliştirmeyi amaçlar.

17. Kaynak Güvenilirliğini Değerlendirme

Etkinlikte yararlanılan kaynakların güvenilirliğini değerlendirirken şu sorular kullanılır:

• Kaynak “edu” veya “gov” uzantılı sitelerden alınmış mı?
• Kaynak bilimsel makale mi?
• Kaynak alanındaki son gelişmeleri yansıtıyor mu?
• Kaynak güvenilir mi?

Bu ölçütler, bilimsel bilgi toplanırken her kaynağın aynı güvenilirlikte kabul edilmemesi gerektiğini gösterir.

Sık Karıştırılan Noktalar

• Kemosentez fotosentezin karanlıkta gerçekleşen hâli değildir.
• Kemosentezde ışık enerjisi kullanılmaz.
• Kemoototroflar klorofil pigmenti bulundurmaz.
• Kemosentez yapan canlılar bazı prokaryotlardır.
• Enerji kaynağı organik besin değil, inorganik maddelerin oksidasyonundan açığa çıkan kimyasal enerjidir.
• H₂S, H₂, NH₃, NO₂, Fe²⁺ ve S kemosentezde oksitlenebilen inorganik maddelere örnektir.
• Oksidasyon, bir atom veya molekülden elektron ayrılmasıdır.
• Kemosentezde oluşan ATP, organik madde sentezinde kullanılır.
• Kemoototroflar ekosistemlerde üretici olabilir.
• Kemosentez ışığa bağlı olmadığı için gece ve gündüz gerçekleşebilir.
• Hidrotermal baca ekosistemlerinde üretimin başlangıcında kemosentetik bakteriler bulunabilir.
• Metan üreten arkeler örneğinde metan renksiz, kokusuz ve patlayıcı bir gazdır.

Soru Çözerken Kullanılabilecek Yaklaşım

1. Enerji kaynağı ışık mı, kimyasal enerji mi diye bak.
2. “İnorganik maddenin oksidasyonu” ifadesi varsa kemosentezi düşün.
3. Klorofil yok ve ışık gerekmiyorsa kemoototrof seçeneğine yönel.
4. Oksitlenebilen maddeler arasında H₂S, H₂, NH₃, NO₂, Fe²⁺ ve S'yi hatırla.
5. ATP'nin oksidasyon enerjisiyle sentezlendiğini unutma.
6. Ekosistem sorularında kemoototrofların üretici olduğunu ve enerji akışını başlatabildiğini düşün.
7. Hidrotermal baca sorularında ışık olmamasına rağmen üreticilerin bulunabileceğini unutma.
8. Metan üreten arke örneklerinde metanın özelliklerine dikkat et.
9. Fotosentez-kemosentez karşılaştırmalarında ortak noktayı organik madde sentezi, farkı enerji kaynağı üzerinden değerlendir.
10. Bilgi toplama sorularında kaynak güvenilirliği ölçütlerini kullan.

Konu Özeti

Kemosentez, bazı prokaryot canlıların inorganik maddeleri oksitlemesi sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezlemesidir. Bu süreçte H₂S, H₂, NH₃, NO₂, Fe²⁺ ve S gibi inorganik maddeler oksitlenebilir. Açığa çıkan enerjiyle ATP sentezlenir; ATP, CO₂ ve hidrojen kaynaklarının organik madde sentezinde kullanılmasını sağlar.

Kemosentez yapan canlılara kemoototrof denir. Kemoototroflar klorofil pigmenti bulundurmaz, ışık enerjisini kullanmaz ve uygun koşullarda gece-gündüz besin sentezleyebilir.

Hidrotermal bacalar, derin denizler, oksijensiz çamur tabakaları, çöplükler ve bazı canlıların sindirim sistemleri kemosentez yapan bazı prokaryotların yaşayabildiği ortamlara örnektir. Kemoototroflar bu ekosistemlerde üretici olarak enerji akışının başlangıcını oluşturabilir.

Konuyu Bitirdiğinde Bunları Yapabiliyor Olmalısın

• Kemosentezi tanımlayabilmelisin.
• Fotosentetik ve kemosentetik ototrofları enerji kaynağı bakımından karşılaştırabilmelisin.
• Oksidasyon kavramını açıklayabilmelisin.
• Kemosentezde oksitlenebilen inorganik maddelere örnek verebilmelisin.
• ATP'nin kemosentezdeki rolünü açıklayabilmelisin.
• Kemoototrof canlıların temel özelliklerini söyleyebilmelisin.
• Kemosentezin neden ışığa bağlı olmadığını açıklayabilmelisin.
• Hidrotermal baca ekosistemlerinde kemosentezin önemini yorumlayabilmelisin.
• Metan üreten arkeler örneğini açıklayabilmelisin.
• Güvenilir bilimsel kaynak seçimine ilişkin temel ölçütleri kullanabilmelisin.