Fotosentez Nedir? - Yeni DöngüYeni Döngü

25 Ocak 2021 - 10:12

Fotosentez Nedir?

Fotosentez Nedir?
Son Güncelleme :

04 Aralık 2020 - 0:21

166 views

Dünyada görülebilir spekturumun elektromanyetik enerjisini toplayan ve bunu kimyasal enerjiye dönüştürebilen organizmalar bulunmaktadır. Yeşil bitkiler bu organizmaların en bilinen örneğidir, fakat bu çevrimin %60’ı alg ve bakteriler tarafından yapılmaktadır. Bu en önemli enerji dönüşümü olmadan dünyamızda bildiğimiz yaşam var olamazdı. Fotosentez en basit tanımıyla ışık enerjisi kullanarak karbon dioksit ve suyun karbohidrat ve oksijene çevrilmesi yolu ile elektromanyetik ışımayı kimyasal enerjiye dönüştürme işlemidir.

Fotosenteze Daha Yakından Baktığımızda

Bitkiler fotosentez sonucu glukoz sentezler ve bu glukozu güneş ışığı olmadığı durumlarda kullanmaktadırlar. Ayrıca sentezlenen glukoz, bitkinin büyümesini, enerji ihtiyacının karşılamasını sağlamaktadır. Fotosentezin diğer canlılar üzerindeki önemli etkisi de oksijen üretilmesidir. Bütün prosesi ele aldığımızda fotosentez, hücresel solunumun tersidir. Aerobik heterotroflar oksijeni kullanarak enerji bakımından zengin organik molekülleri degrade ederek onlar için gerekli enerjiyi açığa çıkarırlar ve bu reaksiyonun sonucunda karbon dioksit ve su oluşur. Fotosentez kloroplastlarda ve iki aşamada gerçekleşir: ışık reaksiyonları ve karanlık reaksiyonları (Calvin çevrimi). Fotosentez bir indirgenme yükseltgenme reaksiyonudur. Hill reaksiyonu ile yapay bir elektron alıcısı varlığında hem klorofilin önemi hem de bu indirgenme yükseltgenme reaksiyonu açıklanmıştır. Su molekülleri parçalanıp oksijen oluşturduğunda su molekülleri oksitlenir ve elektronlarını verir (Işık reaksiyonları). Aynı zamanda karbon dioksit moleküllerinde elektronlar ve H+ iyonlarının eklenmesi ile glukoza indirgenir (Calvin çevrimi). Fotosentezin tamamına baktığımızda klorofil tarafından tutulan ışık enerjisi ile elektronlar sudan glukoza doğru akarlar.

Kloroplastlar Ve Klorofil Tarafından Işığın Absorbe Edilmesi

Kloroplast, ökaryotik hücrelerde bulunan çift zarlı bir organeldir. Üzerinde klorofilin yer aldığı tilakoid membranlar bulunur, tilakoid membranların bir araya gelmesi ile granum yapısı oluşur. Kloroplastın sitoplazması ise stroma adını alır. Işık tepkimeleri tilakoid membranlarda gerçekleşirken Calvin çevrimi ise stromada meydana gelir. Kloroforiller ışığı absorbe eden pigmentlerdir, yapısında porfirin halkası vardır bu hakla yapısı hemoglobindeki hem yapısına benzer ancak klorofilin porfirin halkasının merkezinde Mg+2 iyonu bulunur. Klorofil tarafından ışık enerjisi absorblandığında elektronlar uyarılır. Uyarılmış elektronun enerjisi kararlı değildir ve hızlıca verilmesi gerekir. Tilakoid membrandaki multienzim kompleksi sayesinde elektron transferi gerçekleşir. Uyarılmış elektron klorofil molekülünden ayrılır. Bu mekanizma bakteriler üzerinde detaylı olarak çalışılmıştır. Bakterilerde fotokimyasal reaksiyon merkezinden elektron kaybı iki şekilde açıklanmıştır: Birincisi, yeşil sülfür bakterindeki elektron akışı mekanizmasıdır burada siklik elektron akışından proton gradienti oluşur ve ATP sentezlenir. Siklik olmayan (non-siklik) elektron akışında ise NAD+→NADH tepkimesi gerçekleşir. İkincisi, mor bakterilerdeki elektron transferidir. Bu sistemde elektronlar feofitine ( merkez magnezyum iyonu olmayan bakteriyel klorofil) oradan da kinolo geçerler. Siklik bir elektron akışı gerçekleşir. Kinolların indirgenmesi oksidatif fosforilasyona benzer şekilde sitokromlardan proton pompalanır ve ATP sentezi gerçekleşir. Bu iki mekanizma alg ve bitkilerdeki fotosentezin fotosistem I ve fotosistem II kısımlarının anlaşılması için de model oluşturmaktadır. Siyanobakteriler ve kırmızı alglerde ise ışığı kullanan pigmentler fikobilinler olarak isimlendirilmektedir.

 

Bitkilerde Ve Alglerde Fotosentez

Fotosentez iki bağlantılı fotosistem tarafından sağlanır: Fotosistem I (PSI) ve fotosistem II (PSII). PSII’de elekton akışı mor bakterilerdeki feofitin-kinon tipine benzemektedir. Klorofil a ve b burada rol alır. P680 adı verilen özel çift klorofil molekülünün uyarılması plastokinol üzerine elektron geçişine sebep olur. Elektronlar dört manganez iyonu bulunan merkezde sudan elekton çekilmesi ile doldurulur. Başka bir deyişle PSII’de uyarılmış elektronun enerjisi ile su molekülü parçalanır (fotoliz). Bu merkezde dört elektron geçişi ile bir molekül O2 oluşur. PSII’de oluşan plastokinol sitokrom b6f kompleksi tarafından yeniden yükseltgenir ve elektronlar çözünür bakır proteini olan plastosyanine geçer. Elektronlar, iki fotosistem arasında plastosiyanin ile taşınır. Elektronların PSII’den PSI’e aktarılmasıyla özel çift P700’ün uyarılması kuvvetli bir indirgen olan ferrodoksine akan elektronların bırakılmasına sebep olur. Tilokoid membranın stromal kısmında bulunan Ferrodoksin-NADP+ redüktaz enzimi, NADPH oluşumunu katalizler. PSI reaksiyonları sonucunda NADPH oluşur. Burada son elektron alçısı NADPH’dır. PSI elektron aktarım meknizması olarak yeşil sülfür bakterilerine benzemektedir.

PSI ve PSII’de bir arada çalışır ve siklik bir elektron akışı olur. PSI’deki siklik elektron akışı sitokrom b6f kompleksi üzerinden ATP sentezin (fosforilasyon) ve NADPH’ı arttırır.

Z şeması fotosentezin ışık reaskiyonlarını özetler:

2H2O + 2NADP+ + 8 foton → O2 +2 NADPH + 2H+ + ATP

PSII’de gerçekleşen, PSI’de gerçekleşen, 8 fotonun 4 tanesi PSII’den 4 tanesi PSI’den gelmektedir.Calvin çevrimi rekasiyonlarında ışık reaksiyonlarında üretilen NADPH ve ATP kullanılır.

Proton Gradienti İle ATP Sentezi

Elektronlar PSII, sitokrom b6f kompleksi, Ferrodoksin-NADP+ redüktaz üzerinden geçerken tilakoid membran üzerinde bir proton gradienti oluşturur. Oluşan proton gradienti ATP sentaz enzimi tarafından ATP oluşummunda kullanılacak bir proton akış gücü oluşturur (kemiosmotik hipotez). Kemiosmoz; iyonların, elektrokimyasal gradienti azaltmak için seçici geçirgen bir zardan geçme hareketidir. Membranda bulunan ATP sentaz, protonların zardan geçmelerine imkan vererek; protonların sahip oldukları kinetik enerjiyi, ATP sentezi yapmak için kullanır. Kloroplastların ATP sentazı mitokondri ve bakterilerin ATP sentezleyen sistemlerine yakından benzemektedir.

Klorofil Dışı Pigmentlerin Görevi

Tepkime merkezini çevreleyen ışık harmanlayıcı kompleksler ışığı görünür bölge (400-700 nm) spektrumunun ortasında soğuran klorofil a, karotenoid ve klorofil b moleküllerini içerir. Bu yardımcı pigmentler ışık yakalama etkinliğini absorbe ettikleri ışık enerjisini tepkime merkezlerine rezonans enerji geçişi ile aktararak arttırırlar.

Fotosentezin Tarihi ve Endosimbiyoz Hipotezi

Fotosistemlerin ortak bir evrimsel kökeni olduğunu düşündüren yapısal benzerlikler bulunmaktadır. Mitokondride gerçekleşen oksidatif fosforilasyon ile aralarında gözlenen organizasyon ve moleküler yapılardaki benzerlikler fotosentetik düzeneklerin erken dönemlerindeki enerji aktarım sistemlerinden evrimleştiği düşünülmektedir.  Endosimbiyoz hipotezi, ökaryot hücre organellerinden mitokondri ve koloroplastların kökeni ile ilgilenir. Organellerin, prokaryot canlılar – ökaryot hücreler ile yaşayan- kökeninden geldiğini savunur  . Mitokondri, proteobakterilerden, kloroplastlar ise siyanobakterilerden gelişmiştir. Alglerin evrimsel süreci de endosimbiyotik hipotez ile açıklanabilir.

YORUM YAP

YASAL UYARI! Suç teşkil edecek, yasadışı, tehditkar, rahatsız edici, hakaret ve küfür içeren, aşağılayıcı, küçük düşürücü, kaba, pornografik, ahlaka aykırı, kişilik haklarına zarar verici ya da benzeri niteliklerde içeriklerden doğan her türlü mali, hukuki, cezai, idari sorumluluk içeriği gönderen kişiye aittir.

BENZER HABERLER