Fotosentez ve Kemosentez

1. FOTOSENTEZ

Yeşil bitkilerin havadan aldıkları CO₂ yi topraktan aldıkları su ile birleştirip glikoz yapmaları ve oksijen vermeleri olayına fotosentez denir. Olay sadece klorofilli hücrelerde ve ışıklı ortamlarda gerçekleşir. 

• A. Fotosentez Reaksiyonları

Bu reaksiyonlar iki kademeden oluşur. Birinci kademede ışık kullanılarak, ikinci kademe için gerekli olan ATP ve NADPH₂ ler üretilir. 

1. Işıklı Devre Reaksiyonları

Bu devre kloroplastın zar katmanları içinde yani granalar’da gerçekleşir. Işık mutlaka gereklidir ve iki şekilde meydana gelir.

Devirli fotofosforilasyonda; sadece 2 ATP sentezlenir. Herhangi bir madde tüketimi görülmez. Elektronlar aynı klorofile geri döner.

Devirsiz fotofosforilasyonda; hem klorofil-a hem de klorofil-b görev yapar. H₂O parçalanır (fotoliz olayı). Devirsiz fotofosforilasyonda bir defa elektronların aktarılması sonucunda 1 ATP, 2 NADPH₂ ve 1 O₂ molekülü oluşur. 

2. Karanlık Devre

Işığın kullanılmadığı, enzimatik reaksiyonlar evresidir. Bundan dolayı karanlık devre denir. Ama olayları yine ışıklı ortamda olur. Çünkü ışıklı devreye bağlıdır.

Kloroplastın sıvı kısmında gerçekleşen bir karbon döngüsüdür. Işıklı devreden getirilen hidrojenlerle CO₂ indirgenir ve organik bileşikler sentezlenir. Gerekli aktivasyon enerjisi ise, yine ışıklı devreden gelen ATP lerle sağlanır.

Karanlık devre reaksiyonlarında mutlaka CO₂ gerekli olup, bu safha sıcaklık değişmelerine karşı hassastır. Çünkü enzimler katalizör olarak görev yapar.

Bir molekül glikozun sentezlenebilmesi için 6 molekül CO₂ nin tutulması gerekir. 1 CO₂ için 3 ATP ve 2 NADPH₂ gerekli olduğuna göre; 1 glikoz için 18 ATP ve 12 NADPH₂ gerekir. Bunun için ise, ışıklı devre olaylarının 6 defa tekrarlanması gerekir.

• B. Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler

1. Dış Faktörler

a. Işık Şiddeti : Karanlık ortamda bitki klorofil taşısa bile fotosentez yapamaz. Işık seven bitkilerin fotosentezi ışık şiddeti arttıkça artar, gölge bitkilerinde de ışık şiddeti arttıkça fotosentez hızı biraz artar, ancak ışık bitkilerine oranla artış daha azdır.

b. Işığın Dalga Boyu : Beyaz ışık birden fazla ışığın birleşmesi sonucunda oluşur. Bitkiler ışığın bazı dalga boylarını emerken (soğururken) bazılarını yansıtırlar. Fotosentezde en çok kırmızı ve mor ışık, en az ise yeşil ışık soğrulur.

c. Ortamın Sıcaklığı : Fotosentez enzimler sayesinde gerçekleştirilir. Proteinler ısıdan etkilenirler. Bundan dolayı fotosentez sıcaklıktan enzimler gibi etkilenir.

d. CO₂ Yoğunluğu : Bitkilerde CO₂ yi devreye sokan fotosentez enzimleridir. Enzimlerin hız kapasitesi sabittir. Bundan dolayı CO₂ miktarı arttıkça fotosentez hızı artar, fakat belli bir noktadan sonra sabit kalır.

e. Mineral Tuzlar

Mg : Klorofilin yapısında olduğundan dolayı çok fazla olması fotosentezi hızlandırır.

P ve Ca : Enzimleri aktive ettiklerinden dolayı bunların artması fotosentezi hızlandırır.

Fe : ETS elemanlarının yapısına girdiğinden ve klorofil sentezinin ara reaksiyonlarında kullanıldığından dolayı demirin çok olması fotosentezi hızlandırır.

Ayrıca; amino asit, vitamin ve organik baz gibi moleküllerin sentezinde mineraller harcandığı için, yetersiz mineral ortamında bitki gelişmesi yavaşlar. 

2. Kalıtsal Faktörler

Bitkinin yaprak genişliği ve kalınlığı, yaprak sayısı, stomaların sayısı ve sıklığı, kutikula tabakasının kalınlığı, sitoplazmanın su miktarı, kloroplast sayısı ve enzimatik etkenlerdir.

2. KEMOSENTEZ

Bazı bakterilerin klorofil gibi yapıları bulunmadığından güneş enerjisinden faydalanamazlar. Dışarıdan organik besin de almazlar.

Bu organizmalar yaşadıkları ortamdaki inorganik maddeleri oksitleyerek enerji kazanırlar.

NH₃ + O₂ ---› NO₂(Nitrit) + H₂O + K.cal. (Enerji Eldesi)

Bu enerjiyi su ve karbondioksitin birleştirilmesinde kullanır, kendilerine lazım olan organik besin maddelerini yaparlar veya doğrudan ATP sentezlerler. İşte kimyasal enerjiden faydalanarak organik besinler yapılması olayına kemosentez adı verilir.

Her türün oksitlediği madde farklı olabilir. Buna göre bakteri isimleri oluşturulmuştur. En çok oksitlenen maddeler, NH₃, S, H₂S, NO₂, N₂ dir.

H₂O + CO₂ + K.cal. ---› Glikoz + O₂ (Besin Sentezi)

ADP + Pi + K.cal. ---› ATP + H₂O (Kemosentetik Fosf.)

Bu tür bakteriler yaşadıkları ekosisteme oksijen bakımından katkıda bulunmazlar. Çünkü ürettikleri kadarını tüketirler.