Hayvanlar ve insanlar besin yoluyla diğer canlılardan enerji elde ederlerse, bitkiler kendi besinlerini sağlayabilen organizmalardır. Bu sürece fotosentez denir.
Bitkilerdeki klorofilin fotosentez yapmalarına izin veren şey olduğunu bir zamanlar öğrenmiştik. Fotosentez, çeşitli basit moleküllerden karmaşık molekülleri düzenleme veya sentezleme işlemi olan bir anabolizma sürecidir. Bu nedenle, anabolizma aynı zamanda asimilasyon veya sentez olarak da adlandırılır. Fotosentez dışında başka bir anabolik süreç de kemosentezdir.
Sadece bazı organizmalarda klorofil bulunmasına rağmen, fotosentez süreci ekosistem için çok önemlidir çünkü bitkiler dünyadaki tüm besinlerin ana kaynağıdır. Ototrofik organizmalar tarafından tutulan güneş enerjisi işlenerek gıdaya dönüştürülecek. Fotosentez ayrıca atmosfere oksijen salgılar, böylece insanlar da dahil olmak üzere canlılar nefes alabilir.
Fotosentez nasıl gerçekleşir?
Fakat fotosentez süreci nasıl gerçekleşir? Adından da anlaşılacağı üzere fotoğraf , ışığı kullanmak, sentez ise üretmek demektir. Yani, basit moleküller daha sonra güneş enerjisi kullanılarak karmaşık moleküllere dönüştürülür.
Fotosentez işlemi, klorofil ve güneş ışığını kullanarak karbondioksit ve suyu karbonhidrat ve oksijen formunda enerjiye dönüştürür.
(Ayrıca şunu okuyun: Bitki Hücrelerinin Özelliklerini ve Türlerini Öğrenin)
Bu süreç yeşil yapraklarda yani mezofil hücrelerinde gerçekleşir. Mezofil hücrelerinde kloroplastlar vardır ve içlerinde grana vardır. Fotosentez ayrıca yeşil saplarda ve çiçeklerin bazı kısımlarında meydana gelir.
Yaprak yüzeyinde metrekare başına yarım milyon kloroplast bulunur. Su, yaprak damarlarından geçerken karbondioksit stoma yoluyla kloroplastlara ulaşır. Aşağıda kloroplastların ve organellerinin bir çizelgesi bulunmaktadır.
(resim)
Fotosentez yalnızca klorofil içeren organizmalarda gerçekleşebilir. Klorofil, kloroplastlarda bulunan bir bitki pigmentidir ve bakteriyoklorofil a, b, c, d, e ve bakteriyoviridin olabilir. Klorofil a ve b sadece yüksek bitkilerde bulunur. Aşağıdaki tablo, klorofil a ve b'deki farklılıkları göstermektedir.
(tablo)
Fotosentez işlemi, iki ardışık reaksiyonu içerir: ışık reaksiyonu ve karanlık reaksiyon. Adından da anlaşılacağı gibi, ışığa bağlı reaksiyona Hill reaksiyonu da denir. Bu arada, karanlık reaksiyonlar ışığa bağlı değildir ve buna Calvin-Benson döngüsü denir.
Işık reaksiyonunun aşamaları arasında ışık absorpsiyonu ve elektron taşınması, su bölünmesi ve yüksek enerjili ATP ara maddesinin oluşumu (fotofosforilasyon) bulunur. Işık reaksiyonunun sonuçları daha sonra karanlık reaksiyonda, yani biyosentetik fazda kullanılır.
Karanlık reaksiyon, fotosentezin sentetik bir parçasıdır, yani karanlık reaksiyonda enerji oluşumu meydana gelir. Karanlık reaksiyon stromada bir dizi katalize edilmiş enzim tarafından meydana gelir. Koyu renkli reaksiyon düzeltmeleri CO 2 ve sentez karbonhidrat veya şeker. Karanlık reaksiyon ayrıca ışık reaksiyonunun sonuçlarına, yani ATP ve NADPH'ye bağlıdır.
Karanlık reaksiyon aynı zamanda, şeker ve nişasta oluşumuna neden olan ara bileşikler yoluyla karanlıkta karbon fiksasyonu için bir yoldur. Melvin Calvin ve meslektaşları , Clorella sp.'nin fotosentezinde radyoaktif-14 CO 2 kullandı . (tek hücreli yeşil algler). Karbon sabitleme yolu daha sonra radyoaktif izleme teknikleri yardımıyla tespit edilir. Bu görünüşe göre tüm fotosentetik bitkilerde meydana gelir. İşte karanlık reaksiyonun veya Calvin döngüsünün bir şeması.
(grafik)
