Genel Biyoloji Fotosentez Sunu Haz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZHaz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ İ N ÖNEM İ Yeryüzünde tüm canl ı lar ı n • kulland ığı enerjinin kayna ğı Güne ş tir. Güne ş enerjisinin bitkilerce • kullan ı m ı fotosentezle olur. Fotosentezle bitkilerde • depolanan enerji, kimyasal enerjidir ve bütün canl ı lar ı n da enerji kayna ğı d ı r. Bu nedenle hayat ı n devam ı • ye ş il bitkilere ba ğ l ı d ı r. Haz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ KLOROF İ L I Ş IK Glikoz 6 CO 2 + 6 H 2 O I ş ı k enerjisinin kullan ı larak organik bile ş iklerin • üretilmesidir. Ye ş il yaprakl ı bitkilerin inorganik maddelerden (H 2 O, • CO 2 ), ı ş ı k enerjisi ve klorofil yard ı m ı ile organik besin üretmeleridir. C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Fotosentez yapan canl ı lar: Bitkiler - Mavi – ye ş il algler - Baz ı bakteriler - Baz ı protistalar - Genel Denklemi:Haz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ ı ş ı k CO 2 H 2 O klorofil BES İ N O 2 Atmosfere verilir Glikoz Amino asit Ya ğ asidi GliserolHaz ı rlayan :E.Önal A . I Ş IK ENERJ İ S İ ve KLOROF İ L I ş ığı n fotosentezdeki rolü • Güne ş dünyadaki en önemli 1. enerji kayna ğı d ı r. Bu enerji ancak bitkiler • taraf ı ndan al ı narak hayvanlar ı n ve di ğ er canl ı lar ı n kullanabilece ğ i kimyasal enerjiye dönü ş türülür. Bitkiler ı ş ı k enerjisini ancak • fotosentez olay ı ile kullan ı labilir hale getirirler. K ı sacas ı fotosentezde ı ş ı k, • enerji kayna ğı d ı r. Bundan dolay ı ı ş ı ks ı z ortamda • fotosentez olmaz. Haz ı rlayan :E.Önal I ş ığı n fotosentezdeki rolü • 2.I ş ı k, klorofil taraf ı ndan emilerek fotosentez ba ş lat ı l ı r. Klorofilin fotosentez için • önemi ı ş ığı so ğ urabilme - sidir. Klorofil ye ş il ı ş ığı yans ı tt ığı • için bitkiler ye ş il renkli olarak görülür. Görünmeyen mor ve k ı z ı l • ötesi ı ş ı nlar klorofil taraf ı ndan tutulamaz ve fotosentezde kullan ı lamaz. Klorofilden ba ş ka • kromoplastlar da ı ş ığı so ğ urabilir ve bunu kloroplastlara aktarabilir. Haz ı rlayan :E.Önal I ş ı ks ı z ortamda fotosentez olmad ığı nas ı l anla ş ı l ı r? Saks ı bitkisinin yapraklar ı ndan birinin • üzerini kal ı n bir ka ğı tla kapat ı p 3-4 gün bekletelim. Kapatt ığı m ı z ka ğı d ı yapraktan ay ı r ı p • ba ş ka yapraklarla beraber iyot çözeltisine dald ı rd ığı m ı zda di ğ er yap- raklar ı n koyu mavi renk ald ığı n ı , kapatt ığı m ı z yapra ğı n ise mavi renk almad ığı n ı görürüz. İ yot niş astan ı n ay ı rac ı d ı r. Mavi renk • alan yapraklarda besin yap ı ld ığı , di ğ erinde ise besin yap ı lmad ığı anla ş ı l ı r. Bundan da fotosentez olmad ığı anla ş ı l ı r. I ş ı ks ı z ortamda fotosentez yap ı lmaz.Haz ı rlayan :E.Önal Klorofilin fotosentezdeki rolü nedir? • Klorofil, • kloroplastlar ı n granalar ı nda bulunur. Bir kloroplast ı n • yap ı s ı yandaki ş ekilde görülmektedir.Haz ı rlayan :E.Önal Klorofilin fotosentezdeki rolü nedir? • Klorofil; • Yapraklarda üretilir. • I ş ığı emerek fotosentezi ba ş lat ı r. • Bitkiye ye ş il rengi verir. • I ş ı ks ı z bir ortamda klorofil bozulur ve bitki beyaz • (Albino) renk al ı r.   Yap ı s ı nda C,H,O,N ve Mg atomlar ı vard ı r. • Fe klorofil sentezi için katalizör görevi görür. • Mg klorofilin ye ş il renkli olmas ı n ı sa ğ lar. •Haz ı rlayan :E.ÖnalHaz ı rlayan :E.Önal Klorofil çe ş itleri • Klorofil-a : • C 55 H 72 O 5 N 4 Mg Klorofil-b : • C 55 H 70 O 6 N 4 Mg Kl – a; y üksek • spektrumlu ı ş ı kta, Kl.b ise dü ş ük spektrumlu ı ş ı kta çal ı ş ı r. Haz ı rlayan :E.Önal Engelman deneyi • Amaç:I ş ığı n dalga boyunun fotosentez h ı z ı na etkisini bulmak. Sonuç:Mor ve k ı rm ı z ı ı ş ı kta fotosentez en h ı zl ı d ı r. Ye ş il ı ş ı k yans ı t ı ld ığı için fotosentezde en az kullan ı lan ı ş ı kt ı r.Haz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ EVRELER İ I Ş IK REAKS İ YONLARI EVRES İ 3 ATP + 2 NADPH 2 sentezlenir (Granalarda) KARBON TUTMA REAKS İ YONLARI EVRES İ (Karanl k Evre) 3 ATP + 2 NADPH2 harcan r (Stromada) I Ş IK I Ş IK H 2 O O 2 ATMOSFERE VER İ L İ R CO 2 C 6 H 12 O 6 GL İ KOZHaz ı rlayan :E.Önal Fotosentez için gerekli olan maddeler nelerdir? H 2 O • CO 2 • MiNERALLER • I Ş IK  ve ISI • KLOROFiL • KLOROPLAST • ENZiMLER   • b)D ı ş ar ı dan Haz ı r Olarak ald ı klar ı a)Kendisinin üretebildikleriHaz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ Fotosentez olay ı nda co 2 kullan ı larak besin maddesi • sentezlenebilmesi için öncelikle ATP sentezinin yap ı lmas ı gerekir.Bitki bu sentezi ı ş ı k kullanarak gerçekle ş tirir. I ş ı k enerjisinin kloroplastlarda, ATP halinde • kimyasal ba ğ enerjisine çevrilmesine fotofosforilasyon denir. Bu olay fotosentezin ilk reaksiyon basama ğı d ı r. • Kloroplastlar ı n granalar ı nda klorofilden ayr ı lan • elektronu tutan bir sistem vard ı r. Bu sisteme Elektron Ta ş ı ma Sistemi (ETS) denir. ETS ’ nin elemanlar ı ; ferrodoksin, plostokinon • (flavoprotein) ve sitokromlard ı r.Haz ı rlayan :E.Önal FOTOSENTEZ EVRELER İ İ ki evrede gerçekle ş ir. • 1.I ş ı k reaksiyonlar ı evresi: • Genel özellikleri. • 1. I ş ı k gerklidir. Olmasa gerçekle ş mez. 2. Kloroplast ı n granalar ı nda gerçekle ş ir. 3. Olay indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonlar ı ş eklindedir. 4. ETS elemanlar ı görev al ı r. 5. ATP (fotofosforilasyon) ve NADPH 2 üretilir. 6. Suyun parçalanmas ı ile olu ş an O 2 atmosfere verilir. 7. S ı cakl ı ktan daha çok ı ş ı k ş iddeti etkilidir. I ş ı kl ı devre reaksiyonlar ı iki grupta incelenir.Haz ı rlayan :E.Önal a. Devirli fotofosforilasyon ş k ADP ATP e - e - Klorofil + e - Klorofil ATP ADP Ferrodoksin Plastokinon Sitokrom e -Haz ı rlayan :E.Önal a. Devirli fotofosforilasyonda : Tabiatta hiçbir ş ey parçalanmadan enerji • üretimi bu safhada gerçekle ş ir. Net 2 ATP üretilir. •Haz ı rlayan :E.Önal b. Devirsiz Fotofosforilasyon; 2 NADP 2 NADPH 2 2 H 2 O 4e - + 4 H + +O 2 ATMOS - FERE 4 e - 4e - Klorofil-a Klorofil-b (PS-1) (PS-2) ATP ADP + P ş k Ferrodoksin 4 e - ş k 4e - Plastokinon Sitokrom 4e - 4e -Haz ı rlayan :E.Önal b. Devirsiz Fotofosforilasyonda; Olayda 1 ATP, 2 NADPH 2 üretilir. • Suyun parçalanmas ı ile olu ş an O 2 atmosfere • verilir. Suyun i ş levi: • Klorofil-b için elektron kayna ğı d ı r. 1. NADPH 2 için H + kayna ğı d ı r. 2. Atmosfer için O 2 kayna ğı d ı r. 3. NOT: Sonuç olarak ı ş ı k reaksiyonlar ı evresinde : 3 ATP, 2 NADPH 2 üretilir. • O 2 yan ürün olarak aç ığ a ç ı kar. •Haz ı rlayan :E.Önal 2. Karbon tutma reaksiyonlar ı evresi (Karanl ı k Evre) Genel Özellikleri: • Kloroplast ı n stromas ı nda gerçekle ş ir. 1. I ş ı k, ş art de ğ ildir.(olsa da olmasa da 2. gerçekle ş ir) ATP ve NADPH 2 ler kullan ı l ı r. 3. CO 2 kullan ı larak besin (Glikoz) 4. sentezlenir. Enzimatik reaksiyonlar oldu ğ u için 5. s ı cakl ı k de ğ i ş imlerine kar ş ı hassast ı r.Haz ı rlayan :E.Önal 5C 3C 3C 3C 3C 3C 3C FRUKTO Z 6C 5C PGA 6C PGAL H 2 O 3 ATP 2 NADPH 2 CO 2 S Ü KROZ GL İ KOZ 6C N İ Ş ASTA P P P P P P P P P P P P P P P I Ş IK REAKS İ YONLARIN- DA Ü RET İ LEN KARBON TUTMA REAKS İ YONLARIHaz ı rlayan :E.Önal Fotosentezin karbon tutma reaksiyonlar ı na 1 • mol CO 2 ‘in kat ı lmas ı için reaksiyonda 3 ATP ve 2 NADPH 2 kullan ı l ı r. Genel denklemine göre 6 mol CO 2 reaksiyona • girdi ğ inden 1 mol glikoz olu ş umu için; 6 x 3 ATP = 18 ATP ve 6 x 2 NADPH 2 =12 NADPH 2 ‘ye ihtiya ç vard ı r. Olu ş an glikozun karon ve oksijeni CO 2 ’ den, • hidrojeni sudan gelir. PGAL (fosfogliser aldehit) den aminoasit, ya ğ • asidi, vitamin gibi bile ş ikler de yap ı labilir. Bu yüzden fotosentezde net kazanç PGAL ‘dir.Haz ı rlayan :E.Önal SORULAR Karbon tutma reaksiyonlar ı na 3 mol 1. CO 2 girerse, ne kadar ATP ve NADPH 2 ‘ye ihtiya ç olur. Fotosentezde sentezlenen 8 mol 2. glikozun olu ş umu için kaç ATP harcan ı r ? 20 mol maltoz olu ş umu için fotosentez 3. s ı ras ı nda kaç mol NADPH 2 harcan ı r ?Haz ı rlayan :E.Önal NOT: Baz ı bakterilerde klorofil vard ı r. Bu bakterilere • fotosentetik bakteriler denir. Bu bakterilerin klorofilleri stoplazmada, ETS • enzimleri ise hücre zar ı nda bulunur. Bakteriler, H ve elektron kayna ğı olarak su yerine • H 2 S(Hidrojen sülfür) veya H 2 gaz ı kullan ı r. Bu nedenle bakteriyel fotosentezde O 2 gaz ı • yerine ortama kükürt(S) verilir. CO 2 + 2H 2 S 2C 2 (CH 2 O) n + 2S + H 2 O • CO 2 + 2H 2 2C 2 (CH 2 O) n + H 2 O • I Ş IK I Ş IKHaz ı rlayan :E.Önal Fotosentezde Farkl ı Besinlerin Sentezlenmesi Sel ü loz Ni ş asta Disakkarit 6C 3C 2 N Gliserol Ya ğ asitleri Organik bazlar Vitaminler Amino asitler GlikozHaz ı rlayan :E.Önal Fotosentezi Etkileyen Etmenler: Fotosentezde kullan ı lan CO 2 ya da aç ığ a ç ı kan • O 2 miktar ı ölçülerek fotosentez h ı z ı n ı belirlemek mümkündür. Baz ı faktörlerin normalin üzerinde olmas ı • fotosentezin h ı z ı na etki etmez. Çünkü fotosentezin h ı z ı , etki eden faktörlerden en dü ş ük olan ı na göre belirlenir. Buna ‘ minimum yasas ı ’ denir. Fotosentezi etkileyen etmenler çevresel ve • genetik olmak üzere ikiye ayr ı l ı r.Haz ı rlayan :E.Önal A. Fotosentezi etkileyen çevresel faktörler Not:Ortamda bulunabilecek Kalsiyum Hidroksit Ca(OH) 2 Ve Potasyum Hidroksit KOH gibi bile ş ikler CO 2 ‘i tutaca ğı ndan fotosentezi olumsuz etkiler. Not:Ortamda bulunabilecek Kalsiyum Hidroksit Ca(OH) 2 Ve Potasyum Hidroksit KOH gibi bile ş ikler CO 2 ‘i tutaca ğı ndan fotosentezi olumsuz etkiler. %0,3 CO 2 miktar Fotosentez h zHaz ı rlayan :E.Önal 2.I ş ı k ş iddeti : I ş ı k enerjisi almayan hiçbir • hücre fotosentez yapamaz. I ş ı k ş iddeti artt ı kça • fotosentez h ı z ı artar. Ancak belirli bir s ı n ı r ı geçtikten sonra sabit kal ı r, de ğ i ş mez. I ş ı k ş iddeti ve CO 2 birlikte • de ğ erlendirildi ğ inde, miktar ı az olan fotosentez h ı z ı n ı belirler. Fotosentez h z I ş k ş iddeti 0 0,5 0,10 0,15 CO 2 konsant. D üşü k ş iddette ş k Orta ş iddette ş k Y ü ksek ş iddette ş k Fotosetez h zHaz ı rlayan :E.Önal Beyaz ı ş ığı n renklerinde fotosentez h ı z ı : Fotosentez h ı z ı beyaz • ı ş ığı n renklerinden, k ı rm ı z ı ve mor ı ş ı kta maksimumdur.Klorofil ye ş ili yans ı tt ığı ndan fotosentez h ı z ı ye ş il ı ş ı kta en dü ş üktür. Fotosentezin h ı z ı ı ş ığı n • dalga boyunun ve enerjisinin azal ı p artmas ı ile orant ı l ı de ğ il, klorofil molekülünün ı ş ığı emmesiyle ilgilidir. Mavi Ye ş il Sar Turuncu K rm z Fotosentez h z I ş ğ n dalga boyu MorHaz ı rlayan :E.Önal 3. S ı cakl ı k S ı cakl ı k art ı ş ı yla, dü ş ük • ı ş ı k ş iddetinde fotosentez h ı z ı nda de ğ i ş iklik görülmez. Yüksek ı ş ı k ş iddetinde • s ı cakl ı k art ı ş ı fotosentez h ı z ı n ı art ı r ı r.Ancak s ı cakl ığı n 40 o c nin üzerine ç ı kmas ı fotosentez h ı z ı n ı dü ş ürür. Çünkü bu s ı cakl ı kta • protein yap ı l ı enzimler bozulur.(Denatüre olur) 0 10 20 30 40 50 Fotosentez h z S cakl k D üşü k ş k ş iddeti Y ü ksek ş k ş iddetiHaz ı rlayan :E.Önal 4. Mineral tuzlar ı Fe , Mg , Mn tuzlar ı n ı n eksikli ğ i klorofil • eksikli ğ ine yol açar. Klorofil eksikli ğ i de fotosentez h ı z ı n ı dü ş ürür. K , S gibi elementlerin , karbon devrinde • enzim aktivitesini ve ATP sentezini etkiledi ğ i bilinir. Fotosentez h ı z ı mineral tuzlar ı n en az • olan ı na göre düzenlenir.(Minimum Yasas ı ) Haz ı rlayan :E.Önal B. Fotosentez h ı z ı n ı etkileyen kal ı tsal faktörler Kloroplast say ı s ı : Fotosentez olay ı bu 1. organellerde oldu ğ u için say ı s ı artt ı kça fotosentez h ı z ı da artar. Yapra ğı koyu ye ş il olan bitkilerde • kloroplast çok, aç ı k ye ş il olan bitkilerde ise azd ı r.Haz ı rlayan :E.Önal 2. Kloroplastlardaki su miktar ı : Su, fotosentezin ham maddesidir. • Bir bitkinin su deri ş imi % 18 ‘in alt ı na • dü ş erse fotosentez durur. Kloroplastlarda az veya çok su olmas ı • bitkinin kal ı tsal özelli ğ idir.Haz ı rlayan :E.Önal 3. Yaprak geni ş li ğ i : Ye ş il bitkilerin yaprak yüzeyi ne kadar • geni ş se ı ş ı ktan yararlanma oran ı o kadar fazla olur. Ayn ı ş ekilde yaprak say ı s ı artt ı ça • fotosentez h ı z ı da artar.Haz ı rlayan :E.Önal 4. Stomalar ı n yap ı s ı ve say ı s ı : Stomalar,yapraklarda bulunan ve CO 2 • al ı m ı n ı sa ğ layan küçük gözeneklerdir. Bu gözenek say ı s ı ne kadar fazla ise • CO 2 ’ den o kadar fazla yararlan ı laca - ğı ndan stoma say ı s ı ve yap ı s ı fotosentez h ı z ı n ı etkiler. Haz ı rlayan :E.Önal 5. Kutikula kal ı nl ığı : Yaprak yüzeyinde bulunan koruyucu • tabakad ı r. Kurak bitkilerinde kal ı n, sucul bitkilerde • ise incedir. Kal ı n veya ince olmas ı na ba ğ l ı olarak su • kayb ı düzenlenir. Bunun için fotosentez h ı z ı na etki eder. •Haz ı rlayan :E.Önal 6. Enzim miktar ı : Fotosentez enzimleri ne kadar fazla ise • fotosentez o kadar fazla olacakt ı r. Haz ı rlayan :E.Önal HAZIRLAYAN : ERGÜN ÖNAL Biyoloji Öğretmeni TEŞEKKÜR EDERİ M.