BÖLÜM 7 FOTOSENTEZ: IŞIK ABSORBSİYONU VE ENERJİ SENTEZİ
- Yılda kuru madde üretimi 230 milyar ton - % 60 ı karada - % 40 ı sucul ortamda - 500 bin fotosentetik tür - 3 milyon canlı türü 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O 6 +6H 2 O+6O 2
Fotosentez araştırmaları Saksıdaki toprak ağırlığının azalması Bitkilerin havayı temizlemesi CO 2 nin kullanılması O 2 nin kaynağı İzotop çalışmaları Kırmızı düşüş (red drop) olayı Emerson etkisi
Fotosentezin önemi Besin ihtiyacı Bitki lifleri Kağıt, mobilya İlaç, kauçuk, kozmetik,baharat vs. Fosil yakıtlar Atmosferdeki gaz dengesi Küresel ısınma Sera etkisi
Sera Etkisi
IŞIK VE FOTOSENTETİK PİGMENTLER Dağılan ışık Beyaz ışık Prizma
Gama ışınları X ışınları UV ışınları İnfrared (kırmızı ötesi) ışınlar Radar ışınları Kısa dalga Görünür ışık Dalga boyu (m) Dalga boyu (nm)
İnsan gözü 400-735 nm Kırmızı ötesi ve UV ışınlar 3O 2 2O 3 (ozon) 3O 2 Işık dalga şeklinde yayılır Işık partikülleri= FOTON Işığın enerjisi ile dalga boyu arasında ters orantı vardır 450 nm=1.16x10-19 kal; 650 nm=0.8x10-19 e= hc / λ e: Enerji (kalori) c: Işık hızı (yaklaşık 3x10 10 cm s -1 h: Planck sabiti (1.583x10-34 kals -1 )
FOTOSENTETİK PİGMENTLER KLOROFİLLER KAROTENOİDLER FİKOBİLİNLER
KLOROFİLLER Klorofil a tüm fotosentetik bitkilerde Klorofil b Chlorophyceae, Euglenophyceae, kara yosunları, eğreltiler ve yüksek bitkiler Klorofil c Phaeophyceaea, Chrysophyceaea, Cryptophyceaea ve Basillariophyceaea Klorofil d Rhodophyceae Bakteriyoklorofil a ve b ile klorobiyum (bakteriyoviridin)
KLOROFİLİN YAPISI
Klorofil a ve b arasındaki farklar Örneğin klorofil a'da 3. karbon atomuna metil grubu, klorofil b'de bir aldehit grubu bağlanmıştır. Klorofil a en iyi petrol eterinde, klorofil b ise metil alkolde çözünür. Mavi-mor bölgede klorofil a 429 nm, klorofil b ise 453 nm, kırmızı bölgede klorofil a 660 nm, klorofil b ise 642 nm dalga boylarında en yüksek absorbsiyon gösterirler
KLOROFİLİN ABSORBSİYON SPEKTRUMU
Klorofil sentezi Glutamik asit γ-aminolevünilik asit PORFİRİN
KAROTENOİDLER Sarı-mor Birçok yüksek bitkide, çoğu algde ve birçok mikroorganizmada Görevleri Karoten (β-karoten, C 40 H 56 ) Likopen Ksantofiller (C 40 H 56 O 2 ); kriptoksantin, lutein, zeaksantin, violoksantin, neoksantin Fotosintin Fotodinamik hasar, süperoksit radikali (O 2- )
- Aktif oksijen türleri - Süperoksit dismutaz - Ksantofiller-yüksek ışık yoğunluğu - Fotokimyasal ve fotokimyasal olmayan yatıştırma - Violoksantin Anteraksntin Zeaksantin - Ksantofil döngüsü
FİKOBİLİNLER Düz zincirli tetrapiroller Hemoglobin Bilin Pigment maddesi (kromofor)+ protein Fikoeritrin, fikosiyanin, allofikosiyanin Cyanobacteriaceae ve Rhodophyceae Fikoeritrin 500-580 nm, fikosiyanin 550-650 nm Fikoeritrin Fikosiyanin
IŞIK ABSORBSİYONU FS1 ve FS2 Kısa dalga boyludan uzuna doğru 400-700 nm Çift bağ sayısı artarsa dalga boyu artar Fitoen (3 çift bağ) 286 nm; likopen (11 çift bağ) 472 nm
FOTOSENTEZ OLAYININ YERİ Yaprak enine kesiti Kloroplast Mezofil hücresi Mezofil Stoma KLOROPLAST Dış membran Granum İç membran Grana Stroma Stroma Tilakoid Lümen
IŞIK VE YAPRAK Güneş ışığı enerjisinin %5 i 400-700 nm=par (fotosentetik aktif radyasyon) PAR nin %10-15 i yansıtılır veya geçirilir Tüylü yapraklarda absorbsiyon %40 az Yaprağın anatomik yapısı Kalbur etkisi Yaprak hareketleri Lamina ısısının ayarlanması Güneş ve gölge bitkileri
Yaprak ısısının dengelenmesi 1- Uzun dalga boylu ışınların yansıtılması 2- Hava sirkülasyonu 3- Transpirasyon
FOTOSİSTEMLER VE FOTOSENTETİK AKSEPTÖRLER FSI Reaksiyon merkezi (P700) + 200 klo + 50 karotenoid
PS II Reaksiyon merkezi (P680) + 200 klo + 50 karotenoid (ksantofil) + suyu parçalayan sistem
Emerson etkisi aynı zamanda pigmentlerin iki sistem halinde toplandığını gösterir
FOTOSENTEZİN MEKANİZMASI CO 2 CO 2 FİKSASYON REAKSİYONLARI ATP NADPH H 2 O ELEKTRON TAŞINIM REAKSİYONLARI ŞEKERLER O 2
ELEKTRON TAŞINIM REAKSİYONLARI
Z ŞEMASI
KEMİOZMOTİK TEORİ - Elektron taşınımı + proton hareketleri ATP sentezi - Elektron hareketi membran potansiyeli ve - Proton gradienti oluşturur - Proton motive force=proton itici kuvveti - Proton itici kuvveti ATP sentezini sağlar
Devirsel elektron taşınımı ATP sentezi Devirsel olmayan elektron taşınımı ATP + NADPH sentezi