Fotosentez Nedir?

İster üretici isterse tüketici olsun, bütün canlılar gerek duydukları enerjiyi organik molekülleri parçalayarak kazanırlar. Organik maddelerde depo edilmiş kimyasal enerjinin asıl kaynağı ise güneştir. Güneşin fiziksel enerjisi organik maddelerde kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür. Bu iş yalnızca klorofil taşıyan canlılar tarafından gerçekleştirilir. Bu canlılar enerji kaynağı olarak güneşi kullanarak karbondioksidi organik maddeye dönüştürürler. Böylece güneş enerjisini kimyasal bağ enerjisine çevirirler. Bu olaya "karbondioksit özümlemesi veya fotosentez" denir. Klorofiller, fotosentezde görev yapan en aktif renk maddeleridir. Klorofiller bitkilerin yeşil renkli görülen bütün bölümlerinde görülmekle birlikte, en fazla yapraklarda bulunur. Bu nedenle fotosentez yapmaya özelleşmiş organlar yapraklardır. Fotosentezde görev alan diğer renk maddeleri karotinoidlerdir.

Karotinoidlerin fotosentezde doğrudan işlevi yoktur. Güneş ışınlarını klorofile aktararak fotosentez hızını artırdığı kabul edilmektedir.

Fotosentez tepkimeleri kloroplastlarda başlar ve burada sonlanır. Fotosentez ışık reaksiyonlarında görev alan klorofil ve diğer yapılar granumlarda bulunur. Karbon devrinde görev alan enzim ve diğer yapılar stroma içinde dağınık haldedir.

Fotosentez Olayı Nedir ve Nasıl Gerçekleşir?



Fotosentez Reaksiyonları

Fotosentez tepkimeleri ışık ve karanlık reaksiyonlar olmak üzere iki bölümde incelenir. Işık tepkimeleri için su ve ışık gerekir. Bu tepkimeler ışık olmadan gerçekleşmez. Karanlık reaksiyonlarda ise karbondioksit molekülüne gereksinim vardır. Bu tepkimelerde ışık kullanılmadığı için "karanlık devre" adı verilmiştir. Karanlık devre reaksiyonlarının çoğu ışık reaksiyonlarıyla birlikte, ışıklı ortamlarda olur.


Işık Tepkimeleri

Işık tepkimelerinde su molekülleri, ışık enerjisiyle parçalanır. Tepkime sonunda (H+), elektronlar (e") ve oksijen açığa çıkar. Hidrojen iyonları ve elektronlar elektron taşıma sistemine aktarılırlar. Elektron taşıyıcıları iyonlarını ve elektronları aldıkları zaman kimyasal olarak indirgenir, verdikleri zamanda da yükseltgenirler. Bu sırada ATP sentezlenir ve O2 serbest kalarak atmosfere geçer. Işık reaksiyonu elektronun hareketine göre devirsel olan ve olmayan olmak üzere iki bölümde incelenir.

Devirsel Fotofosforilasyon

Işıkla uyarılan klorofila molekülünden elektron ayrılır. Elektron bir koenzim olan ferredoksin tarafından yakalanır ve sitokrom sistemine aktarılır. Elektron sitokromlardan klorofile döner. Böylece klorofil kaybettiği elektronu kazanmış ve devir tamamlanmış olur. Elektron aktarımında gerçekleşen yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri sırasında serbest kalan enerjiden ATP sentezlenir.

ADP + P >>>> Kroloplast/Işık >>>> ATP
Devirsel Olmayan Fotofosforilasyon
2 NADP + 2 ADP + 2P + 2H20 -> Kroloplast/Işık 2NADPH2+ 2 ATP + 02

Burada görüldüğü gibi NADPH2 ve 02'le birlikte ATP üretilir. Üretilen NADPH2 ve ATP karanlık devre reaksiyonlarında karbondioksitin indirgenmesi için kullanılır. Oksijen ışık devri reaksiyonlarında yan ürün olarak atmosfere verilir.

Karanlık Devre Reaksiyonları

C02, NADPH2 ve ATP kullanılarak, karbonhidratlar ve çeşitli organik bileşikler sentezlenir. Daha önce belirtildiği gibi tepkimeler doğrudan ışığa bağlı değildir. Tepkimeler çoğunlukla gündüz gerçekleşir ve stromada olur.
Karbondioksit ilk olarak (5C)'lu bileşikle birleşerek, 6CTu bileşikler oluşturur. Bu molekül hemen parçalanır ve 3C'lu fosfogliserik aside dönüşür. Daha sonra 3C'lu asit basit şekerler oluşur. Bunlardan bir bölümü birleşerek 6C'lu glikoz sentezlenir. Bir bölümünden ise 5C'lu bileşikler oluşturulur ve C02 yakalaması için yeniden sisteme geri döner.

Kemosentez

Bazı bakterilerin klorofil gibi yapıları bulunmadığından güneş enerjisinden faydalanamazlar. Üretici olan bu canlılar, dışarıdan organik besin almazlar. Bu organizmalar yaşadıkları ortamdaki inorganik maddeleri oksitleyerek enerji kazanırlar. Bu olaya kemosentez denir.

2NH3 +C02 >>>>> N02 (Nitrit) + H20 + 158 kal. (Enerji Eldesi)

Bu tepkimeden açığa çıkan enerji su ve karbondioksiti birleştirilmek için kullanılır. Böylece canlılar kendilerine gerekli olan organik besin maddelerini yaparlar.

H20 + C02 + K.cal. >>>>> Glikoz + 02 (Besin Sentezi)