ÖABT Fen Bilimleri Biyoloji: Bitki Biyolojisi konu anlatımı

Bitki biyolojisi, ortaokul Fen Bilimleri programında canlıların yapısı, hücre, çeşitlilik ve sınıflandırma, üreme ve büyüme üniteleriyle doğrudan ilişkili olduğu için ÖABT Fen Bilimleri (ortaokul fen bilimleri öğretmenliği) sınavının biyoloji alanında sıkça sorulan konulardan biridir. Bitkiler, ototrof (kendi besinini üreten) çok hücreli ökaryot canlılardır; hücre çeperi, kloroplast ve büyük merkezi koful gibi hayvan hücresinde bulunmayan yapılara sahiptir. Bu konuda bitki hücresi ve dokuları, kök-gövde-yaprak-çiçek gibi organların yapı ve işlevleri, su ile organik maddenin bitki içinde taşınması, büyüme ve gelişmeyi düzenleyen hormonlar, tropizma ve fotoperiyodizm gibi çevresel uyaranlara verilen tepkiler, eşeyli ve eşeysiz üreme yolları ile bitkilerin briyofit, pteridofit, gymnosperm ve angiosperm olarak sınıflandırılması ele alınır. Sınavda kavram bilgisinin yanı sıra bir deney ya da gözlem senaryosu verilerek altında yatan mekanizmanın (örneğin bir bitkinin ışığa doğru eğilmesinin nedeni) yorumlanması istenen sorular sıkça karşımıza çıkar.

Bitki hücresi ve doku çeşitleri

Bitki hücresini hayvan hücresinden ayıran temel yapılar selülozdan oluşan hücre çeperi, fotosentezin gerçekleştiği kloroplast ve hücrenin büyük kısmını kaplayan, turgor basıncını sağlayan kofuldur. Bitki dokuları iki ana grupta incelenir:

• Meristem (sürekli bölünen) doku: Farklılaşmamış, küçük çekirdekli ve sürekli mitozla bölünen hücrelerden oluşur. Kök ve gövde uçlarında bulunan apikal meristem boyca uzamayı, kök ve gövdede enine kalınlaşmayı sağlayan lateral meristem (kambiyum) çapı, yaprak sapı ve boğum aralarında bulunan interkalar meristem ise özellikle monokotillerde boğum aralarının uzamasını sağlar.
• Kalıcı (sürekli) doku: Farklılaşmış, genellikle bölünme yeteneğini kaybetmiş hücrelerden oluşur. Epidermis, bitkinin en dış yüzeyini örter; üzerindeki kütikula tabakası su kaybını azaltır. Temel doku parankima (fotosentez ve depolama), kollenkima (canlı, esnek destek) ve sklerankima (genellikle ölü, lignin ile sertleşmiş destek) olmak üzere üç çeşittir. İletim doku ise ksilem (ölü hücrelerden oluşan trake ve trakeidlerle su ve mineral taşır, tek yönlü ve aşağıdan yukarıya) ile floemden (canlı soymuk borusu ve arkadaş hücrelerinden oluşur, organik besini iki yönlü taşıyabilir) oluşur.

Bitki organları

Kök, suyu ve mineralleri topraktan alır; dikotillerde kazık kök, monokotillerde saçak kök görülür. Gövde, iletim demetlerini taşır ve bitkiyi dik tutar; dikotillerde iletim demetleri halka şeklinde dizilip aralarında kambiyum bulunurken (ikincil büyüme mümkündür), monokotillerde demetler dağınık dizilir ve genellikle kambiyum yoktur. Yaprak, fotosentezin gerçekleştiği temel organdır; üstte sıkı dizilmiş palisat parankima, altta boşluklu sünger parankima ve gaz alışverişini sağlayan stomalar bulunur.

Bitkilerde madde taşınması

Su ve mineral maddelerin ksilemde yukarı taşınması üç mekanizmayla açıklanır: kökteki iyon birikiminin oluşturduğu kök basıncı, su moleküllerinin birbirine (kohezyon) ve ksilem çeperine (adhezyon) tutunmasıyla oluşan sürekli su sütunu ve yapraklardaki terlemenin (transpirasyon) bu sütunu yukarı çekmesiyle açıklanan kohezyon-gerilim (terleme çekimi) teorisi. Organik maddenin (özellikle sükrozun) floemde taşınması ise basınç akış (kütle akışı) teorisi ile açıklanır: kaynak dokuda (üreten yaprak) şeker floeme aktif taşınır, ozmozla su girer ve basınç artar; alıcı dokuda (kök, meyve, genç sürgün) şeker kullanıldıkça su çıkar ve basınç düşer; bu basınç farkı akışı sürükler.

Bitki hormonları ve tropizmalar

Oksin hücre uzamasını teşvik eder, uç baskınlığını (apikal dominans) sağlar ve fototropizma ile geotropizmada temel rol oynar; gibberellin gövde uzaması, çiçeklenme ve tohum çimlenmesinde nişasta parçalayan enzimlerin üretimini tetikler; sitokinin hücre bölünmesini artırır ve yaşlanmayı geciktirir; absisik asit stres koşullarında stomaların kapanmasını ve tohum/tomurcuk uyku hâlini sağlar; etilen meyve olgunlaşması ve yaprak dökümünü tetikleyen gaz hâlindeki hormondur. Tropizmalar yönlü büyüme tepkileridir: fototropizma (ışığa yönelim; gövdede pozitif, kökte genellikle negatif), geotropizma (yer çekimine yönelim; kökte pozitif, gövdede negatif), hidrotropizma (suya yönelim) ve tigmotropizma (temasa yönelim, örneğin sarılıcı bitkilerde). Fotoperiyodizm, bitkilerin gece/gündüz süresine verdiği tepkidir; kısa gün bitkileri aslında kesintisiz karanlığın kritik süreden uzun olmasını gerektirdiği için "uzun gece bitkileri" olarak da adlandırılır ve bu algı fitokrom pigmenti (Pr/Pfr formları) ile sağlanır.

Bitkilerde üreme ve tohum çimlenmesi

Çiçekli bitkilerde eşeyli üreme; erkek organda (stamen: anter + flament) polen, dişi organda (pistil: stigma + stilus + ovaryum) yumurta hücresinin oluşmasıyla başlar. Tozlaşmayı takiben angiospermlerde çift döllenme görülür: polen tüpündeki iki sperm çekirdeğinden biri yumurta ile birleşip diploit zigotu, diğeri iki polar çekirdekle birleşip triploit endospermayı (besi doku) oluşturur. Eşeysiz üreme çelik, daldırma, yumru ve soğan gibi vejetatif yapılarla gerçekleşir. Tohum çimlenmesi su alımıyla başlar; gibberellin, depo maddelerini parçalayan enzimlerin (örneğin amilaz) sentezini tetikler.

Bitkilerin sınıflandırılması

Bitkiler damarsız briyofitler (örn. karayosunu), damarlı fakat tohumsuz pteridofitler (örn. eğrelti), açık tohumlu gymnospermler (kozalaklı bitkiler) ve kapalı tohumlu angiospermler olarak dört ana grupta incelenir. Angiospermler de tohumdaki çenek yaprak sayısına göre monokotil (tek çenek, paralel damarlanma, saçak kök, dağınık iletim demeti, çiçek parçaları 3'ün katları) ve dikotil (çift çenek, ağsı damarlanma, kazık kök, halka şeklinde iletim demeti, çiçek parçaları 4-5'in katları) olarak ikiye ayrılır.

Örnek 1. Bir bitkide su ve mineral maddeler ile fotosentez sonucu üretilen organik besinlerin taşındığı dokular hangileridir ve temel farkları nedir?

Çözüm: Su ve mineraller ksilemde taşınır; ksilem trake ve trakeidlerden oluşan ölü hücrelerdir ve taşıma tek yönlüdür (kökten yaprağa). Organik besinler ise floemde taşınır; floem soymuk borusu ve arkadaş hücrelerinden oluşan canlı hücrelerdir ve taşıma kaynaktan alıcıya doğru, gerektiğinde iki yönlü olabilir.

Örnek 2. Bir bitkinin yalnızca bir yönden gelen ışığa maruz bırakıldığında gövdesinin ışık kaynağına doğru eğildiği gözlenmiştir. Bu olayı hormon düzeyinde açıklayınız.

Çözüm: Oksin hormonu ışıktan kaçarak gövdenin gölgede kalan tarafında birikir. Oksin derişimi artan bu taraftaki hücreler ışık gören taraftaki hücrelere göre daha fazla uzar; bu farklı uzama gövdenin ışığa doğru eğilmesine (pozitif fototropizma) yol açar.

Örnek 3. Aynı bitkinin kökünde yer çekimine doğru (pozitif geotropizma), gövdesinde ise yer çekimine ters yönde (negatif geotropizma) büyüme görülmesinin nedeni nedir?

Çözüm: Yer çekimi etkisiyle kök ve gövdenin alt tarafında oksin birikir; ancak kök hücreleri ile gövde hücreleri aynı oksin derişimine farklı tepki verir. Bu derişim kökte hücre uzamasını baskılarken, gövdede hücre uzamasını teşvik eder. Sonuçta kökün alt tarafı daha az, gövdenin alt tarafı daha çok uzar; kök aşağıya, gövde yukarıya yönelir.

Örnek 4. Çiçekli bir bitkide çift döllenme sonucunda hangi yapılar oluşur?

Çözüm: Polen tüpündeki iki sperm çekirdeğinden biri yumurta hücresiyle birleşerek diploit (2n) zigotu oluşturur; zigot embriyoya gelişir. Diğer sperm çekirdeği ise ovüldeki iki polar çekirdekle birleşerek triploit (3n) endospermayı oluşturur; endosperma gelişmekte olan embriyoya besin sağlayan depo dokudur.

Örnek 5. Bir bitki türünde gövdenin enine kesitinde iletim demetlerinin halka şeklinde dizildiği, aralarında kambiyum bulunduğu ve gövde çapının yıllar içinde arttığı gözlenmiştir. Bu bitki monokotil mi dikotil midir?

Çözüm: Halka şeklinde dizilmiş iletim demetleri, aralarında bulunan kambiyum ve buna bağlı ikincil büyüme (çap artışı) dikotil bitkilere özgü özelliklerdir. Monokotillerde iletim demetleri gövde içinde dağınık dizilir ve genellikle kambiyum bulunmadığı için ikincil büyüme görülmez.