FOTOSENTEZ Bitkilerin atmosfer CO 2ni su varlnda k

FOTOSENTEZ

Bitkilerin atmosfer CO 2’ni su varlığında ışık enerjisi yardımıyla, özel pigment moleküllerinin katalizörlüğü altında indirgeyerek çeşitli organik maddeleri oluşturması olayına fotosentez denir. Işık Oksijen Karbondioksit Su Glukoz

Fotosentez olayında 673 kcal’lik bir enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Bu enerjinin kaynağı güneştir. Hidrojen bombasında olduğu gibi güneşte de 4 H atomu 1 He atomuna çevrilirken fazla miktarda serbest enerji açığa çıkarak ışın halinde yayılmaktadır. Yayılan bu enerjinin bir bölümü de dünyaya ulaşmaktadır. Dünya atmosferine gelen güneş enerjisinin yaklaşık yarısı bulutlar ve atmosferdeki gazlar tarafından yansıtılmaktadır. Toprak yüzeyine ulaşan ışınlar % 40’ın üzerindedir. Bu ışınların ancak yarısı fotosentez oluşumunu sağlayan ışınlar olup, diğer yarısı zayıf etkili infrared ışınlarıdır.

Miktarları çok az olmakla birlikte bazı canlılar yeşil renk maddesi içermelerine karşın ışık enerjisi yerine sudan sağladıkları enerji ile CO 2 özümlemesi yaparak organik bileşikleri oluşturmaktadır. Bu olaya “kemosentez” adı verilmektedir.

Fotosentezin Formülü Bitkilerin fotosentezinde temel operasyon, suyun fonksiyonlarına ayrılması olayıdır. Su molekülündeki (OH) yükseltgeyici, (H) ise indirgeyici görev yapar. Hidrojen CO 2 ’in indirgenmesini sağlamakta, bu arada OH diğer bir reaksiyonla O 2 ve H 2 O oluşturarak elimine edilmektedir. O halde fotosentez eşitliği; CO 2 + 4 H 2 O ışık klorofil (CH 2 O) + 3 H 2 O + O 2 Bu eşitlik 3 aşamaya ayrılabilir: 4 H 2 O 4 (OH) + 4 H + CO 2 (CH 2 O) + H 2 O 4 (OH) 2 H 2 O + O 2 Buradan da görüldüğü gibi fotosentez sonucu açığa çıkan oksijen CO 2 den değil H 2 O dan gelmektedir. 6 CO 2 + 6 H 2 O 6 CO 2 +12 H 2 O 673 kcal güneş enerjisi klorofil C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O

Su + Işık = Kimyasal Enerji 1. Kloroplastlar ışık enerjisini yakalar 2. Su yapraklara girer Işık enerjisi 3. CO 2 stomalardan yaprağa girer 4. Oluşan şeker bitkiye dağılır Kimyasal Enerji + CO 2 = Şeker

Fotosentez Olayında Işın Enerjisi Homojen olarak gördüğümüz güneş ışığı veya herhangi bir kaynaktan oluşan beyaz ışık bir prizmadan geçirildiği zaman çeşitli renklere ayrılır. Prizmadan geçen güneş ışığı; kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renklere ayrılır. Buna ışığın "Elektromanyetik Spektrumu" adı verilmektedir.

Güneş ışınları boyları farklı dalgalar halinde yeryüzüne ulaşır. Bu dalga boyları mikron (μ), angstrom (AO) veya son yıllarda olduğu gibi nanometre (nm) ölçü biriminde bildirilir. Yeryüzüne ulaşan ışık dalga boylarına göre üç ana grup altında toplanabilir. • 400 -700 nm dalga boyları arasında değişen ışıklar görünür ışık, • 400 nm den daha kısa boylu ışıklar mor ötesi (ultraviyole), • 700 nm den uzunlar ise kızılötesi (infrared)

Uzun dalga boylu ışınlar: Dalga boyları 760 nm'den büyük olan ışınlardır Gözle görülemeyen bu ışınlar iki alt gruba ayrılırlar. Dalga boyları 760 -1000 nm arasında olan ışınlar: "İnfrared" veya "Kırmızı Ötesi" olarak adlandırılan bu ışınların bitkilerde boy uzamasına özel etkide bulunduğu saptanmıştır. Dalga boyları 1000 nm'den daha büyük olan ışınlar: En uzun boyuna sahip olan bu ışınlar, yeryüzünün ısı kaynağı olarak bilinirler dalga

Orta dalga boylu ışınlar: Dalga boyları 390 -760 nm arasında değişen ve güneş spektrumda çeşitli renklerde gözle görülebilen ışınlardır. Orta dalga boylu ışınların, bitki yaşamında önemli etkisi bulunmaktadır. ü Mor, mavi ve yeşil ışık bitki hücrelerindeki klorofil tarafından büyük oranda absorbe edilirler. ü Mavi ışığın, bitkilerin boyca uzamalarında etkili olduğu ve bitkilerin büyük bir kısmının mavi ışığın bulunmadığı ortamda yaşayamadığı belirlenmiştir. ü Yeşil renkli ışınlar yansıma ve yayılma özelliğinde oldukları için fotosentez üzerine etkileri fazla değildir. ü Sarı ve turuncu renkli ışıkların fotosentezdeki rolleri de çok önemli değildir. Ayrıca bu ışınların bitkilerde gelişme üzerine etkileri de oldukça azdır. ü Kırmızı renkli ışınlar, fotosentezde önemli rol üstlenmiştir. Tohumların çimlenmesi, çiçeklenmenin meydana gelmesi ve boy uzaması gibi birçok fizyolojik olay, kırmızı ışığın kontrolü altında meydana gelmektedir

Kısa dalga boylu ışınlar: Dalga boylan 390 nm’den küçük olan ışınlardır. Gözle görülmeyen bu ışınlar tüm canlılar için zararlı etkilerde bulunmaktadır. Bu ışınlar bitkilerde erken çiçeklenmeyi sağlamakta, başka bir deyişle de vejetatif gelişmeyi kısaltmaktadır. Yüksek dağ yamaçlarında ve yaylalarda yetişen yem bitkilerinin, alçak yerlerde ve deniz seviyesinde yetişen bitkiler kadar boylanmadan çiçek açmalarının nedeni, o yerdeki kısa dalga boylu ışınların alçak yerlerdekine oranla daha yoğun olmasıdır. Ayrıca kısa dalga boylu ışınların, bitkilerde renk maddesi olan antosiyan oluşumunu hızlandırdığı ve fototropizm olaylarında etkili olduğu bilinmektedir.

Kısa dalga boylu ışınlar, dalga boylarına ve etkilerine göre üç alt grupta toplanmaktadır: Ultraviyole A ışınları (315 -390 nm): boy kısalmasına ve yaprakların kalınlaşmasına neden olur. Yüksek dağ yamaçlarında yetişen bitkilerin kısa boylu olmaları, bu ışınların olumsuz etkilerinin sonucudur. Ultraviyole B ışınları (280 -315 nm): Fazla olursa bitkilerde ölüme sebep olur. Ultraviyole C ışınları (250 nm’den az): Tüm canlılar ve özellikle de bitkiler için çok tehlikelidir. Kısa sürede öldürebilir.

Fotosentezin oluştuğu organlarda ışığın enerjisel dönüşümü, foton enerjilerinin kimyasal enerjiye dönüşerek zengin fosfat bağları şeklinde depo edilmesi ile gerçekleşmektedir. Bu dönüşüm bitki yapraklarında olur. Yaprak yüzeyine gelen 390 -760 nm dalga boyları arasındaki ışınların % 10’u yaprak tarafından yansıtılmakta, % 10’u geçirilmekte ve % 80’i ise absorbe edilmektedir. Işığı oluşturan küçük parçacıklara foton denir. 1 foton enerjisinin kloroplast lamellerindeki pigment molekülleri tarafından alınarak kimyasal enerjiye çevrilmesi 10 -2 ya da 10 -3 sn gibi çok kısa bir sürede gerçekleşir.

Fotosentezde Görev Yapan Pigmentler ve Özellikleri Bu pigmentler fiziksel ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren asal organlardır. 1. Klorofil pigmentler 2. Karotinoid “ 3. Bilin “ 4. Kloroplastlar 5. Öteki bileşikler