Fotosentez

Fotosentez

Bitkiler inorganik moleküllerden (karbondioksitten ve sudan) organik molekül olan şekeri üretir.

Biyoloji

Etiketler

fotosentez, aydınlık evre, karanlık evre, kloroplast, katabolik işlem, autotróf, yaprak, ışık, güneş ışığı, oksijen, organik madde, karbon dioksit, glikoz, Güneş enerjisi, su, glukoz, oksijen üretimi, karbon fiksasyonu, iç zar, granum, tilakoid, temel madde, fotosistem II, fotosistem I, fotosentetik pigmentler, ATP, ATPaz, elektron taşıma sistemi, gliserinasit-3-fosfat, gliseraldehit-3-fosfat, pentoz difosfat, enerji dönüşümü, döngü, foton, atmosferik gazlar, karbonhidrat, Güneş, metabolizma, bitki, biokimya, biyoloji, _javasolt

İlgili ekstralar

Görüntüler

Fotosentezin özü

  • CO₂ - Karbondioksit. Bitki inorganik molekül CO₂'den organik molekül olan şekeri üretir. Bitkiler ototrof canlılardır, yani inorganik maddeden organik madde üretir. Heterotrof canlılar (hayvanlar, mantarlar) bunu yapamaz.
  • O₂ - Fotosentez sırasında yan ürün olarak açığa çıkar. Dünyamızdaki heterotrof canlıların oksijen ihtiyacını fotosentez sağlar.
  • ışık - Parçacıkları fotonlardır. Bitki, fotonların enerjisini kullanarak inorganik CO₂'den organik şekeri üretir.
  • C₆H₁₂O₆ - Glikoz (üzüm şekeri). Bitkiler CO₂'den ışık enerjisini kullanarak C₆H₁₂O₆'yı üretir.
  • H₂O - Bitki suyu topraktan alır. Fotosentez sırasında oksijene, protonlara (H⁺) ve elektronlara (e⁻) ayrışır.

Yaprağın yapısı

  • iletim demeti: odun borusu - Suyu ve mineral tuzları taşır. Bitki, suyu fotosentez sırasında oksijene, protonlara (H⁺) ve elektronlara (e⁻) ayrıştırır.
  • iletim demeti: soymuk borusu - Suda çözünmüş organik maddeleri taşır. Fotosentez sırasında üretilen şekerler, bitkinin diğer kısımlarına soymuk borusuyla taşınır.
  • gözenek (stoma) - Besin üreten temel dokuda gerçekleşecek fotosentez için gerekli CO₂, yaprağa buradan girer ve üretilen O₂ buradan dışarı çıkar. Terleme de gözenekte gerçekleştiğinden bitki, su kaybını engellemek için gözenekleri açma kapama özelliğine sahiptir.
  • besin üreten temel doku (mezofil) - Fotosentez burada gerçekleşir. Kloroplast içeren hücrelerden oluşur. Üst kısmı sütunlu, alt kısmı süngerimsi yapıdadır.
  • epidermis - Tek sıralı hücrelerden oluşur. Hücreleri, alt epidermiste bulunan gözenek hücreler hariç kloroplast içermez. Bitkinin korunmasını ve gözenekler aracılığıyla çevre ile bağlantısını sağlar.

Fotosentez

  • iletim demeti: odun borusu - Suyu ve mineral tuzları taşır. Bitki, suyu fotosentez sırasında oksijene, protonlara (H⁺) ve elektronlara (e⁻) ayrıştırır.
  • iletim demeti: soymuk borusu - Suda çözünmüş organik maddeleri taşır. Fotosentez sırasında üretilen şekerler, bitkinin diğer kısımlarına soymuk borusuyla taşınır.
  • gözenek (stoma) - Besin üreten temel dokuda gerçekleşecek fotosentez için gerekli CO₂, yaprağa buradan girer ve üretilen O₂ buradan dışarı çıkar. Terleme de gözenekte gerçekleştiğinden bitki, su kaybını engellemek için gözenekleri açma kapama özelliğine sahiptir.
  • besin üreten temel doku hücresi - Fotosentez burada gerçekleşir. Kloroplast içeren hücrelerden oluşur.
  • CO₂ - Karbondioksit. Bitki inorganik molekül CO₂'den organik molekül olan şekeri üretir. Bitkiler ototrof canlılardır, yani inorganik maddeden organik madde üretir. Heterotrof canlılar (hayvanlar, mantarlar) bunu yapamaz.
  • O₂ - Fotosentez sırasında yan ürün olarak açığa çıkar. Dünyamızdaki heterotrof canlıların oksijen ihtiyacını fotosentez sağlar.
  • ışık - Parçacıkları fotonlardır. Bitki, fotonların enerjisini kullanarak inorganik CO₂'den organik şekeri üretir.
  • C₆H₁₂O₆ - Glikoz (üzüm şekeri). Bitkiler CO₂'den ışık enerjisini kullanarak C₆H₁₂O₆'yı üretir.
  • H₂O - Bitki suyu topraktan alır. Fotosentez sırasında oksijene, protonlara (H⁺) ve elektronlara (e⁻) ayrışır.

Hücre

  • Golgi aygıtı - Proteinlerin olgunlaşmasında önemli rol oynar.
  • endoplazmik retikulum (hücre içi iletim ağı) - Hücre içinde bulunan karmaşık zar sistemi. Protein sentezinde, proteinlerin olgunlaşmasında, lipit sentezinde ve bazı maddelerin ayrıştırılmasında rol oynar.
  • salgı keseciği (vezikül) - Maddeler hücre içinde zarla çevrili tomurcuklarla – salgı keseciğiyle – paketlenerek taşınır. Maddelerin sindirimini ve gereksiz maddelerin ayrıştırılmasını gerçekleştiren lizozom, salgı keseciklerinin bir türüdür.
  • sitoplazma
  • koful - İçi hücre öz suyu ile dolu boşluk. Hücrenin iç basıncının (turgorun) düzenlenmesinde, bazı maddelerin boşaltılmasında ve depolanmasında önemlidir.
  • kloroplast - İçinde fotosentez gerçekleşir. Bitki güneş ışığının enerjisini kullanarak karbondioksitten şeker üretir.
  • hücre duvarı - Selülozdan oluşur. Hücrenin korunmasını, şeklinin bozulmamasını ve bitkisel dokuların sertleşmesini sağlar.
  • hücre çekirdeği - DNA'dan ve proteinlerden oluşan kromatini içerir. Hayvan, bitki ve mantar hücreleri ökaryotik, yani hücre çekirdeğine sahiptir. Prokaryotik hücrelerin (bakterilerin) hücre çekirdeği yoktur, DNA'ları ise sitoplazmada bulunur.
  • hücre zarı - Hücreyi kaplayan lipit tabaka.
  • hücre iskeleti - Hücre elemanlarının konumundan, yer değiştirmesinden ve hücre duvarına sahip olmayan hayvan hücrelerinde hücre şeklinin korunmasından sorumludur.
  • mitokondri - Hücrenin "enerji santralleri". Organik molekülleri ayrıştırarak ATP molekülleri üretir. ATP hücreye enerji sağlayan bileşiktir.

Aydınlık evre

  • kloroplast - İçinde fotosentez gerçekleşir. Işık enerjisini kullanarak CO₂'den şeker üretir. Çift katmanlı zarla çevrilidir; iç zar fotosentezi gerçekleştiren enzimleri içerir.
  • iç zar - İç zarın içeri doğru kıvrılmasıyla oluşan disk şekilli tilakoidler, fotosentezin aydınlık evresinin en önemli enzimlerini içerir. Tilakoidler üst üste dizilerek sütun yapılı granumu oluşturur.
  • granum
  • tilakoid
  • temel madde
  • tilakoid zarı - Fotosentezin aydınlık evresinin en önemli enzimlerini içerir.
  • tilakoid boşluğu
  • fotosistem II - Proteinlerden ve ışığı emen pigmentlerden oluşur. 680 nanometre dalga boylu ışığı emer. Pigmentleri, klorofil-a, klorofil-b ve ksantofildir. Tepkime merkezinin temel pigmenti klorofil-a'dır. Klorofil-a foton emdiğinde yükseltgenir ve elektron taşıma sistemine elektron verir.
  • fotosistem I - Proteinlerden ve ışığı emen pigmentlerden oluşur. 700 nanometre dalga boylu ışığı emer. Pigmentleri, klorofil-a, klorofil-b ve karotendir. Tepkime merkezinin temel pigmenti klorofil-a’dır. Klorofil-a foton emdiğinde yükseltgenir ve elektron verir. Fotosistem I, bu elektronun yerini elektron taşıma sisteminden aldığı elektronla doldurur.
  • e⁻
  • H₂O - Bitki suyu topraktan alır. Su, fotosentez sırasında oksijene, protonlara (H⁺) ve elektronlara (e⁻) ayrışır.
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Fotosentez sırasında yan ürün olarak açığa çıkar. Dünyamızdaki heterotrof canlıların oksijen ihtiyacını fotosentez sağlar.
  • PQ - Plastokinon. Fotosistem II aracılığıyla verilen elektronları sitokrom kompleksine iletir.
  • cit - Sitokrom kompleksi. Demir içerikli proteinler içerir. Elektronları PQ'dan alır ve PC'ye iletir. Bu sırada zardan tilakoid boşluğuna H⁻'lar pompalar.
  • PC - Plastosiyanin. Elektronları sitokrom kompleksinden alır ve fotosistem I'e iletir.
  • Fd - Ferrodoksin. Elektronu fotosistem I'den alır ve FNR molekülüne iletir.
  • FNR - Ferrodoksin-NADP redüktaz. Ferrodoksin ile NADP arasında elektron iletir, yani NADP'yi indirger.
  • fosfat
  • ADP
  • ATP - ADP ve fosfatın birleşmesiyle oluşur. Hücrelerin temel enerji kaynağı olan moleküldür. Karanlık evrede ATP'nin kullanılmasıyla inorganik karbondioksitten organik şeker molekülü oluşur.
  • NADP - FNR'den alınan e⁻ ve ATPaz'dan geçen H⁺'u alarak indirgenir, yani NADPH'ye dönüşür.
  • NADPH
  • ATPaz - ATP üreten enzim proteini. H⁺ iyonları, tilakoid zarının iç tarafından dış tarafına ATPaz'ın içinden geçer. H⁺'lar, yüksek H⁺ yoğunluğu ve fazla pozitif yük nedeniyle iç taraftan dışarı çıkmak için "çabalar". Bu nedenle ATPaz'dan geçişleri sırasında enerji ortaya çıkar ve bu enerji ATP oluşumu için kullanılır.
  • elektron taşıma sistemi - Fotosistem II'nin yükseltgenmiş e⁻'ları fotosistem I'e elektron taşıma zincirinde ilerler. Bu sırada H⁺'lar zardan geçer ve tilakoid boşluğunda birikir.
  • H⁺'ları harekete geçiren kuvvet

Karanlık evre

  • ATP
  • ADP
  • NADPH
  • NADP
  • 5C - 5 karbon atomlu şeker molekülü (pentoz difosfat).
  • CO₂ - Karbondioksit. Bitki inorganik molekül CO₂'den organik molekül olan şekeri üretir. 5 karbon atomlu şeker molekülünün karbon sayısını arttırır. Bağlanmasını katalize eden enzim proteini (Rubisko), karanlık evre tepkimelerinin en önemli enzimidir.
  • 3C
  • 3C - 3 karbon atomlu molekül (gliserinaldehit-3-fosfat)
  • 6C (glikoz) - 5 karbon atomlu şeker ile 1 karbon atomlu inorganik karbondioksitten oluşan fotosentez ürünü. Bitki, daha sonraki metabolik süreçlerde nişasta sentezlemek ya da yıkım süreçlerinde ATP üretmek için glikozu kullanır.
  • CO₂ bağlanması, gliserinasit-3-fosfatın oluşması - Karanlık evrenin en önemli tepkimesidir. İnorganik karbondioksit, organik şeker molekülüne bu sırada bağlanır. Ototrof süreçlerinin özü, inorganik maddeden organik maddenin oluşmasıdır. Karbon atomlarının sayısı her molekülde 5'ten 6'ya çıkar, ürün iki adet 3 karbon atomlu gliserinasit-3-fosfat'tır. Tepkime, Rubisko enzimi tarafından katalize edilir.
  • gliserinasit-1,3-difosfatın oluşması - 3 karbon atomlu gliserinasit-3-fosfat'tan ATP kullanılarak gliserinasit-1,3-difosfat oluşur.
  • gliserinaldehit-3-fosfatın oluşması - 3 karbon atomlu gliserinasit-1,3-difosfat, 3 karbon atomlu gliserinaldehit-3-fosfata dönüşür. Tepkime için NADPH gereklidir ve molekülden inorganik fosfat çıkar (animasyonda bu detaylı işlem gösterilmiyor).
  • döngüden gliserinaldehit-3-fosfat'ın çıkması - Altı gliserinaldehit-3-fosfattan biri döngüden çıkar ve hücrede glikoz oluşumu için kullanılır.
  • pentoz-difosfatın oluşması - 3 karbon atomlu gliserinaldehit-3-fosfat molekülleri, enzimler tarafından katalize edilen karmaşık tepkimeler sonucunda ATP kullanarak 5 karbon atomlu pentoz-difosfata (ribuloz-1,5-difosfat'a) dönüşür. Bu süreç, ribuloz-1,5-difosfatın rejenerasyonu olarak da adlandırılır. Döngü yeniden başlar.

Yapay yaprak

  • nitrit yarı iletken - Ucuz ve yaygın olarak kullanılan yarı iletken. Işık enerjisinin yardımıyla suyu ayrıştırır. Bu fotosentezin aydınlık evresiyle eşdeğerdedir.
  • metal katalizör - Karbondioksidin indirgenmesini katalize eder. Bu fotosentezin karanlık evresiyle eşdeğerdedir. Karbondioksitten organik madde (formik asit) elde edilir.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • HCOOH (formik asit)

Animasyon

Anlatma

Fotosentezin özü, bitkinin ışık enerjisini kullanarak inorganik madde karbondioksitten organik madde glikozu üretmesidir. Süreç sırasında oksijen oluşur.

Fotosentez, yaprak ve otsu gövde gibi bitkinin yeşil kısımlarında gerçekleşir. Yeşil renge, hücrelerinde fotosentezi gerçekleştiren kloroplastların büyük oranda bulunduğu besin üreten temel doku, yani mezofil neden olur.

Kloroplastlar çift katmanlı zarla çevrilidir. İç zar disk şekilli tilakoidleri, tilakoidler ise üst üste dizilerek sütun yapılı granumu oluşturur. Tilakoid zarları fotosentezin aydınlık evresinin önemli enzimlerini içerir.

Bu enzimlerden en önemlileri, iki fotosistem ile aralarında bulunan elektron taşıma sistemidir. Fotosistemlerde proteinlere bağlı ışığı emen pigmentler bulunur, bunlardan en önemlisi yeşil renkli klorofildir.
Fotosistem II'nin temel pigmenti klorofil-a foton etkisiyle yükseltgenir ve elektron taşıma sistemine elektron verir. Elektronu eksiklen klorofil, su molekülünün elektronuyla eksiğini tamamlar, bu süreç suyun ayrışmasıdır. Su moleküllerinin oksijenleri birleşerek oksijen molekülünü oluşturur, protonlar ise iç tarafta birikir. Elektron taşıma sisteminin birinci üyesi plastokinondur. Plastokinon, elektronları sitokrom kompleksine iletir. Demir içerikli protein olan sitokrom, elektronları plastosiyanina aktarır ve bu sırada iç tarafa da protonları pompalar. Elektronlar, elektron taşıma zincirinden fotosistem I'e geçer.
Fotosistem I'in temel klorofil molekülünün, daha önce fotonların etkisiyle elektronlar verdiğinden elektron eksikliği vardır. Verilmiş olan elektronlar, ferrodoksin molekülleri aracılığıyla ferrodoksin-NADP redüktaza ulaşır.
Aydınlık evrede iç tarafta protonlar birikir, bu nedenle buradaki proton yoğunluğu artar ve fazla pozitif yük oluşur. Bu, dışarıya doğru itici bir kuvvet meydana getirir. Protonlar, dışarıya ATPaz'dan geçerek çıkabilir, bu sırada enerji açığa çıkar. Çünkü sistem, enerjisi yüksek durumdan yük ve yoğunluk dengelemesi nedeniyle enerjisi düşük duruma geçer. Ortaya çıkan enerji ATP üretilmesi için kullanılır. Çıkan protonları ve elektronları NADP alır ve NADPH oluşur.
Özetle fotonların enerjisinin kullanılmasıyla protonların düzensiz dağılımı meydana gelir. Bunun sonucunda ortaya çıkan itici kuvvet ise ATP üretilmesi için kullanılır.

Karanlık evre tepkimesi ışık gerektirmez. Bu tepkime sırasında aydınlık evrede üretilmiş ATP'nin enerjisi ve NADPH'nin hidrojenleri kullanılarak organik bileşiklere karbondioksit yerleştirilir.
Örnek olarak 3 adet 5 karbon atomlu şeker düşünelim. Bunların toplam karbon atom sayısı 15'tir. Bir enzim proteini, her üç şeker molekülüne birer karbon atomu yerleştirir, bu sırada ürünler ikiye bölünür. Böylece 6 adet 3 karbon atomlu molekül oluşur, toplam karbon atom sayısı ise 18'e yükselir. Bundan sonra birer NADPH ve birer ATP kullanılarak gliserinaldehit-3-fosfatlar oluşur. Bunlardan biri döngüden çıkar; diğerleri ise 3 ATP kullanarak 3 adet 5 karbon atomlu şekere dönüşür ve döngü yeniden başlar. Demek ki döngü sırasında toplam bir adet 3 karbon atomlu molekül ortaya çıkar, bunun için de aydınlık evrede oluşan ATP'lere ve NADPH'lere gereksinim vardır. Bunun gibi iki döngüde iki adet 3 karbon atomlu molekül ortaya çıkar ve bunlar birbirlerine bağlanarak bir adet 6 karbon atomlu glikozu oluşturur. Bitki, oluşan glikozu yedek besin maddesi olan nişastayı sentezlemek ya da yıkım süreçlerinde ATP üretmek için kullanır.

Fotosentez gerçekleştirecek yapay sistemler üzerine deneyler yapılmaktadır. Yapay yaprakta aydınlık ve karanlık evre tepkimeleri için iki ayrı kap kullanılır. Aydınlık evre tepkimesi, aydınlatıldığında suyu ayrıştıran bir nitrit yarı iletken üzerinde gerçekleşir. Oksijenler kabarcıklar şeklinde ayrılır; protonlar direk olarak, elektronlar ise bir kablo aracılığıyla karanlık evre tepkimesinin gerçekleşeceği diğer kaba geçer. Burada karbondioksitten ve sudan metal katalizör yardımıyla karınca asidi olarak da adlandırılan formik asit üretilir.
Deney aşamasındaki bu sistem, Güneş ışığının değerlendirilmesine olanak sağlayacak, buna ek olarak, atmosferdeki karbondioksit miktarının, böylece sera etkisinin azalmasına da yardımcı olabilecektir.

İlgili ekstralar

Hayvan ve Bitki Hücresi, Hücre Organelleri

Ökaryotik hücrelerde birçok hücre organelleri (organcıkları) bulunur.

Klorofil

Bitkilere yeşil renk veren pigment, ışık enerjisinin emilmesinde ve bu yüzden fotosentezde vazgeçilmezdir.

Oksijen Döngüsü

Canlıların coğu için vazgeçilmez olan oksijen, Dünyamızda sürekli bir döngü içerisindedir.

Sera Etkisi

Sera etkisi, insani aktiviteler nedeniyle artıyor ve küresel ısınmaya neden oluyor.

Enzimin İşlevi

Enzimler, biyokimyasal reaksiyonları katalize eden (hızlandıran) protein molekülleridir, çalışmaları kontrol edilebilir.

Hava Kirliliği

Animasyonda tarım, sanayi ve kent kaynaklı hava kirliliği tanıtılıyor.

Taşıma Süreçleri

Animasyonda hücre zarından gerçekleşen aktif ve pasif taşıma süreçleri özetlenmektedir.

Çiçek

Animasyon yardımıyla çiçeğin yapısını öğreniyoruz.

ADP ve ATP

ATP hücrelerin en önemli enerji kaynağı olan moleküldür.

Bitkinin Vejetatif Organları

Bitkinin yaşantısını sürdürmesi ve gelişmesi için gerekli organlar.

Güneş

Güneş'in çapı Dünya'nın çapının yaklaşık 109 katıdır. Büyük ölçüde hidrojenden oluşur.

Karbon Döngüsü

Karbon fotosentez sırasında organik maddelere bağlanır, solunum sırasında ise atmosfere salınır.

Niş

Niş, canlıların veya popülasyonların çevresel ihtiyaçlarını belirleyen soyut bir kavramdır.

Oksijen (O₂) (orta)

Dünya'da en bol bulunan ve yaşam için elzem elementtir.

Ormansızlaştırma

Ormansızlaştırmanın çevre üzerinde pek çok olumsuz etkisi vardır.

Tatlı Su Amipi

Tatlı sularda yaygın olarak yaşayan heterotrof tek hücrelidir. Şeklini sürekli değiştirir.

Tohum ve Çimlenme

Çift çeneklilerde iki, tek çeneklilerde bir çenek yaprağı bulunur.

Yaprağın Yapısı

Animasyonda başlıca yaprak çeşitleri ile tek ve çift çenekli bitkilerin yaprakları arasındaki farklar tanıtılıyor.

Yüzey Gerilimi

Yüzey gerilimi sıvıların mümkün olan en küçük yüzey alanına sahip olma isteğidir.

Tek ve Çift Çenekli Bitkilerin Karşılaştırılması

Kapalı tohumlu bitkiler tek ve çift çenekli iki büyük sınıftan oluşur.

Yeşil Öglena (Euglena Viridis)

Kamçılılar sınıfından hem ototrof hem heterotrof olarak beslenen, tatlı sularda yaşayan tek hücrelidir.

Added to your cart.