Canlılar dünyası
Yapıyı göreve bağla: her organelin, organın bir işi var.
9 bölüm · ~20 dk · 18 etkileşim
Fotosentez, klorofil taşıyan canlıların (yeşil bitkiler, bazı bakteriler, algler) ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden (CO₂ ve H₂O) organik madde (glikoz) sentezlemesidir. Kemosentez ise bazı bakterilerin, ışık yerine inorganik maddelerin oksidasyonundan elde ettikleri kimyasal enerjiyle organik madde sentezlemesidir. Her iki olay da ototrof beslenmenin birer biçimidir ve ekosistemlerdeki üretici (ototrof) canlıları oluşturur. AYT Biyoloji'de bu konu, kloroplast yapısı, ışık ve karanlık evre reaksiyonlarının ayrıntıları, ATP–NADPH hesaplamaları ve kemosentez yapan bakteri örnekleriyle sık sık, çoğu zaman şema ve sayısal sorularla test edilir.
1Kloroplastın yapısı
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Fotosentez, ökaryot ototroflarda kloroplast organelinde gerçekleşir. Çift zarla çevrili kloroplastın iç kısmında stroma sıvısı bulunur. Stroma içinde, üst üste yığılarak grana yapılarını oluşturan tilakoit zarlar yer alır; tilakoitler birbirine stroma lamelleri ile bağlanır.
2Işığa bağlı reaksiyonlar (ışık evresi)
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Tilakoit zarında, ışığı soğuran iki fotosistem bulunur: Fotosistem II (PSII, P680) ve Fotosistem I (PSI, P700).
Işık enerjisi nasıl ATP, NADPH ve O₂'ye dönüşür?
Bu yol, hem PSII hem PSI'nın kullanıldığı, ATP + NADPH + O₂ üreten döngüsel olmayan (non-siklik) elektron akışıdır. Bazı koşullarda yalnızca PSI çalışarak elektronların tekrar PSI'ya dönmesiyle sadece ATP üretilen, NADPH ve O₂ üretilmeyen döngüsel (siklik) elektron akışı da gerçekleşebilir; bu yol, Calvin döngüsünün ihtiyaç duyduğu ek ATP'yi sağlamak için kullanılır.
Bir kloroplastta yalnızca PSI'nın çalıştığı, PSII'nin ve suyun fotolizinin devrede olmadığı bir elektron akışı gözleniyor. Bu durumda hangi ürünler oluşur, hangileri oluşmaz?
Bir kloroplastta yalnızca Fotosistem I'in çalıştığı, elektronların ETS üzerinden tekrar Fotosistem I'e döndüğü bir elektron akışı gözlenmektedir.
Bu duruma ilişkin aşağıdaki yargılardan hangisi doğrudur?
3Işıktan bağımsız reaksiyonlar (Calvin döngüsü)
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Stromada gerçekleşen bu evrede, ışığa gerek yoktur; ancak ışık evresinde üretilen ATP ve NADPH kullanılır.
CO₂ nasıl G3P'ye dönüşür?
Bir glikoz (6C) molekülü oluşturmak için iki G3P molekülü birleşmelidir; bu da döngünün 6 kez dönmesini, yani 6 CO₂ tutulmasını gerektirir. Standart hesaplamaya göre 6 CO₂'den 1 glikoz oluşturmak için 18 ATP ve 12 NADPH harcanır (her 3 CO₂ için 9 ATP ve 6 NADPH).
Bir bitki hücresinde Calvin döngüsü ile 1 mol glikoz üretilebilmesi için toplam kaç mol CO₂, ATP ve NADPH gereklidir?
4Fotosentez hızını etkileyen faktörler
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
Işık şiddeti, sıcaklık, CO₂ derişimi ve su miktarı fotosentez hızını sınırlayan başlıca etkenlerdir. Bu etkenlerden en düşük düzeyde olanı, o anda fotosentez hızını belirleyen sınırlayıcı faktördür; diğerleri artırılsa da sınırlayıcı faktör iyileştirilmeden hız artmaz.
Bir sera ortamında ışık şiddeti ve sıcaklık optimum düzeyde tutulduğu hâlde CO₂ derişimi çok düşük bırakılıyor ve fotosentez hızının artmadığı gözleniyor. Ortamdaki ışık şiddeti daha da artırıldığında fotosentez hızında bir değişiklik olmuyor. Bu gözlem nasıl açıklanır?
Bir sera deneyinde ışık şiddeti ve sıcaklık optimum düzeyde sabit tutulup ortamdaki CO₂ derişimi kademeli olarak artırılıyor; fotosentez hızının bir noktaya kadar arttığı, sonrasında sabit kaldığı gözleniyor.
Fotosentez hızının CO₂ derişimi belirli bir düzeyi geçtikten sonra artmaması en iyi neyle açıklanır?
5Kemosentez
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 4 bölüm kaldı.
Kemosentez yapan canlılar (kemoototrof/kemosentetik bakteriler), ışıktan bağımsız olarak inorganik maddelerin oksidasyonundan açığa çıkan kimyasal enerjiyle CO₂'i organik maddeye dönüştürür. Bu canlılar klorofil taşımaz; enerjiyi redoks (yükseltgenme-indirgenme) tepkimelerinden elde ederler. İşleyiş iki aşamalıdır: önce inorganik madde oksitlenerek ATP ve NADH üretilir (ışık evresine benzer, ancak kaynak kimyasaldır), ardından bu ATP ve NADH, Calvin döngüsüne benzer bir döngüde CO₂'i glikoza dönüştürmek için kullanılır.
Kemosentez yapan başlıca bakteri grupları:
Kemosentez, ışığın hiç ulaşmadığı derin deniz tabanı, mağara ve toprak gibi ortamlarda yaşayan ekosistemlerin birincil üreticilerini oluşturur; bu ortamlarda besin zinciri güneş enerjisine değil, kemosentetik bakterilerin ürettiği organik maddeye dayanır.
Derin deniz tabanındaki bir hidrotermal bacada yaşayan ve H₂S'i oksitleyerek organik madde üreten bakterilerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
6Fotosentez ile kemosentez karşılaştırması
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
Her iki olayda da CO₂, ATP ve indirgenmiş bir taşıyıcı (NADPH/NADH) kullanılarak organik maddeye dönüştürülür; bu yönüyle karbon tutulumu basamağı benzerdir. Temel fark, ATP ve NADPH/NADH'in nasıl üretildiğidir.
| Özellik | Fotosentez | Kemosentez |
|---|---|---|
| Enerji kaynağı | Işık ve klorofil | İnorganik madde oksidasyonu |
| Klorofil | Gerekli | Gerekmez |
| Karbon kaynağı | CO₂ | CO₂ |
| Karbon tutulumu | Calvin döngüsü | Calvin döngüsüne benzer döngü |
| Ürün | Çoğunlukla oksijen açığa çıkar | Kullanılan inorganik maddeye göre değişir; genellikle oksijen ana ürün değildir |
Derin deniz tabanında, güneş ışığının hiç ulaşmadığı bir hidrotermal baca ekosisteminde yaşayan bakterilerin, H₂S'i oksitleyerek organik madde ürettiği belirleniyor. Bu bakterilerin enerji ve karbon kaynağı fotosentez yapan bir bitkiyle karşılaştırıldığında nasıl farklılık gösterir?
7Sık yapılan hatalar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Hangi yargı doğru, hangisi yanlış?
Fotosentezde açığa çıkan oksijenin kaynağı CO₂'dir.
Calvin döngüsü ışığa doğrudan ihtiyaç duyar.
Bir CO₂'den doğrudan bir glikoz oluşur.
Siklik elektron akışında da O₂ ve NADPH üretilir.
Kemosentetik bakteriler klorofil taşır.
Kemosentez, fotosentezden tamamen farklı bir süreçtir.
8ÖSYM'de nasıl soruluyor
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
AYT'de fotosentez ve kemosentez konusu genellikle şu tarzlarda sorulur:
- Kloroplast şeması verilip tilakoit, grana, stroma ve stroma lameli gibi yapılar üzerinde hangi reaksiyonun nerede gerçekleştiği sorulur.
- Işık evresi ve Calvin döngüsünün girdi-çıktıları (ATP, NADPH, O₂, CO₂, G3P) karşılaştırmalı tablo veya şema üzerinden sorulur.
- Belirli sayıda CO₂ veya glikoz verilerek gereken ATP/NADPH miktarı ya da döngünün kaç kez döneceği hesaplattırılır.
- Siklik ve non-siklik elektron akışının ürünleri karşılaştırılır.
- Sınırlayıcı faktör grafikleri (ışık şiddeti–fotosentez hızı, CO₂ derişimi–fotosentez hızı) yorumlatılır.
- Kemosentez yapan bakteri örnekleri (nitrifikasyon, kükürt, demir bakterileri) verilerek hangi maddenin oksitlendiği ve bu sürecin fotosentezle ortak/farklı yönleri sorulur.
9Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.