Bir bitkinin kloroplast organelinde gerçekleşen bazı olaylar aşağıda verilmiştir. Bu olayları ışığa bağımlı ve ışığa bağımlı olmayan tepkimelerde gerçekleşme durumlarına göre sınıflandırınız:
- Fotofosforilasyon olayı
- Suyun fotolizi
- NADP⁺’nin indirgenerek NADPH’nin oluşturulması
- CO₂’nin organik madde yapımına katılması
- Atmosfere oksijen verilmesi
Cevap:
Fotosentez olayı temel olarak iki ana aşamadan oluşur: Işığa bağımlı (ışık reaksiyonları) ve Işığa bağımlı olmayan (karanlık reaksiyonları ya da Calvin Döngüsü) tepkimeler. Aşağıda hem bu aşamaların genel özelliklerini hem de tabloda hangi olayların hangi grupta yer aldığını bulabilirsiniz.
I. Işığa Bağımlı Tepkimelerin Özellikleri
- Gerçekleştiği Yer: Işığa bağımlı tepkimeler kloroplastın granumlarını oluşturan tilakoit zarlarda meydana gelir.
- Enerji Kaynağı: Bu tepkimeler için gerekli enerji, güneş ışığından (fotonlardan) sağlanır. Klorofil ve diğer fotosentetik pigmentler tarafından emilen ışık enerjisi, kimyasal enerjiye dönüştürülür.
- Temel Ürünler:
- ATP üretimi (Fotofosforilasyon): Işığın sağladığı enerjiyle ADP ve bir fosfat grubundan ATP sentezlenir. (Soru maddesi 1)
- NADPH üretimi: NADP⁺ elektronları alarak (indirgenerek) NADPH hâline gelir. (Soru maddesi 3)
- Oksijen oluşumu: Suyun fotolizi sonucu açığa çıkan oksijen atmosfere verilir. (Soru maddesi 2 ve 5)
- Suyun Fotolizi (Soru Maddesi 2): Işığa bağımlı tepkimelerde, su molekülleri ışık enerjisi yardımıyla parçalanır. Bu süreçte;
- Elektronlar: Elektron taşıma sisteminde kullanılır.
- Protonlar (H⁺): NADPH üretimi için gereklidir.
- Oksijen: Açığa çıkan O₂ atmosfere salınır (Soru maddesi 5).
- Özet: Işığa bağımlı tepkimelerdeki temel amaç, güneş ışığını kullanarak ATP ve NADPH şeklinde kimyasal enerji üretmektir. Ayrıca oksijen gazı yan ürün olarak dışarı verilir.
II. Işığa Bağımlı Olmayan Tepkimelerin Özellikleri
- Gerçekleştiği Yer: Işığa bağımlı olmayan tepkimeler, kloroplastın stromasında (tilakoit zarların dışında kalan sıvı bölge) meydana gelir.
- Enerji Kaynağı: Bu tepkimeler, Işığa bağımlı tepkimelerde üretilen ATP ve NADPH’yi kullanır. Dolayısıyla enerji doğrudan güneş ışığından değil, önceki aşamada depolanan kimyasal enerjiden elde edilir.
- Temel Olay: CO₂’nin, NADPH ve ATP kullanılarak organik maddeye (örneğin glikoza) dönüştürülmesi. (Soru maddesi 4)
- Özet: Bu aşamada ışık doğrudan gerekli değildir. Ancak ışık tepkimelerinde üretilen ATP ve NADPH kullanılarak, karbon fiksasyonu gerçekleşir ve şeker gibi organik moleküller sentezlenir.
III. Maddelerin Sınıflandırılması
Aşağıdaki tabloda sorudaki maddelerin hangi grup tepkimeleri (Işığa bağımlı ya da bağımlı olmayan) altında toplandığı gösterilmiştir:
| Işığa Bağımlı Tepkimeler | Işığa Bağımlı Olmayan Tepkimeler |
|---|---|
| 1) Fotofosforilasyon olayı | 4) CO₂’nin organik madde yapımına katılması |
| 2) Suyun fotolizi | |
| 3) NADP⁺’nin indirgenerek NADPH’nin oluşturulması | |
| 5) Atmosfere oksijen verilmesi |
Bu tabloya göre:
- Fotofosforilasyon (1), suyun fotolizi (2), NADP⁺’nin indirgenerek NADPH’nin oluşturulması (3) ve atmosfere oksijen verilmesi (5) olayları, ışığa bağımlı tepkimeler grubuna aittir.
- CO₂’nin organik madde yapımına katılması (4) olayı ise ışığa bağımlı olmayan tepkimeler grubuna aittir.
Fotosentez Tepkimelerinin İşleyişi Hakkında Geniş Bilgi
Fotosentez süreci, bitkilerin ve bazı diğer ototrof canlıların yeryüzündeki hayatın temelini oluşturmasından dolayı son derece önemlidir. Bu sürecin mekanizmalarını anlamak, hem tarımda verimin artırılmasında hem canlılık türlerinin dağılımının açıklanmasında hem de ekosistemlerin genel dengesinin korunmasında büyük rol oynar.
-
Işığın Soğrulması ve Klorofilin Rolü
Bitkilerde en yaygın bulunan pigment klorofildir ve ışık enerjisini emerek elektronlarını uyarır. Uyarılan elektronlar, elektron taşıma zincirinde ilerleyerek ATP ve NADPH sentezinde kullanılır. -
Elektron Taşıma Zinciri (ETZ)
Işığa bağımlı tepkimelerin can damarı sayılabilecek ETZ’de, yüksek enerjili elektronlar adım adım enerji kaybederken, bu enerjinin bir kısmı proton pompalamasında kullanılır. Böylece hem bir proton gradyanı oluşturulur hem de ATP sentaz enzimi çalışarak ATP sentezler. -
NADP⁺’nin NADPH’ye Dönüşümü
Elektron taşıma sisteminden gelen elektronlar ve suyun fotoliziyle sağlanan protonlar, NADP⁺’yi NADPH’ye çevirir. NADPH, Calvin Döngüsü için gerekli yüksek enerjili elektronları sağlar. -
Calvin Döngüsü
Calvin Döngüsü’nde, atmosferden alınan CO₂; NADPH’deki elektronlar ve ATP’den gelen enerji sayesinde organik moleküllere (örneğin glikoz) dönüştürülür. Sonuçta, bitki kendi besinini üretir ve bu besin maddeleri hem bitkinin büyümesi hem de diğer canlılar tarafından besin olarak kullanılması için temel oluşturur. -
Oksijenin Açığa Çıkması
Suyun fotolizi ile H₂O → 2H⁺ + 2e⁻ + ½O₂ denklemi gerçekleşir. Açığa çıkan yarım oksijen molekülleri birleşerek O₂ (oksijen gazı) oluşturur. Bu gaz, atmosferdeki serbest oksijenin kaynağıdır ve kara ile su ekosistemlerindeki neredeyse tüm solunum yapan organizmaların kullanacağı şekilde doğaya salınır. -
Ekolojik ve Biyolojik Önemi
Fotosentez, atmosferdeki karbondioksit seviyesini düzenlediği gibi oksijen üretimiyle de tüm hayvanların solunumu için gerekli gazı sağlar. Ayrıca yeryüzündeki besin zincirinin ilk basamağını oluşturarak ekosistemlerin temelini atar. -
Kullanılan Enerji ve Verimlilik
Güneş enerjisinin küçük bir kısmı fotosentetik organizmalar tarafından soğrularak kimyasal enerjiye dönüştürülür. Çeşitli tarımsal yöntemler, sera koşulları ve ek besin takviyeleri bitkilerin bu verimliliğini artırmaya yönelik stratejileri içerir.
Answer:
Işığa bağımlı tepkimeler kategorisine (1) Fotofosforilasyon, (2) Suyun fotolizi, (3) NADP⁺’nin indirgenerek NADPH oluşumu ve (5) Oksijenin atmosfere verilmesi girer. Işığa bağımlı olmayan tepkimeler arasında ise (4) CO₂’nin organik madde yapımına katılması yer alır. Böylece bu beş olay, ışık enerjisinin doğrudan kullanılıp kullanılmamasına göre sınıflandırılmış olur. @oulren