Aşağıda verilen metin ve görselden yararlanarak soruları cevaplayınız.
Işık enerjisi ile besin üretimi olan fotosentez bitkilerde kloroplast organelinde gerçekleşir. Fotosentez reaksiyonu tek basamaklı bir reaksiyon olmayıp, ışığa bağımlı ve ışıktan bağımsız reaksiyonlar şeklinde iki aşamada gerçekleşmektedir. Işık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürüldüğü ışığa bağımlı reaksiyonlar kloroplastların granumlarında, karbondioksitinin kullanıldığı ışıktan bağımsız reaksiyonlar kloroplastların stromasında gerçekleşmektedir. Granumlarda aynı zamanda fotosentez için gerekli olan suyun fotolizi de gerçekleşmektedir. Fotosentez reaksiyonları ile bitkinin çeşidine ve ihtiyacına göre glikoz, amino asit, yağ asidi, vitamin gibi çeşitli maddeler üretilebilir.
1. Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında, köklerle alınan su molekülleri ışık ile fotoliz edilmektedir. Alınan bir su molekülünün fotolizinin fotosentez reaksiyonlarına katkılarını açıklayınız.
Cevap:
Suyun fotolizi, ışık enerjisi ve enzimlerle su moleküllerinin iyonlarına ayrışması olayıdır.
-
Suyun fotolizi, fotosentezde kullanılan suyun üç önemli işlevini yerine getirir:
-
NADP+ için hidrojen kaynağıdır. Hidrojen, ışıktan bağımsız tepkimelerde karbondioksitin indirgenmesi için gerekli olan NADPH molekülünü oluşturur.
-
Atmosfer için oksijen kaynağıdır. Oksijen, suyun fotolizi sonucu ortaya çıkar ve atmosfere salınır veya bitkinin solunumunda kullanılır.
-
Fotosistem II (klorofil) için elektron kaynağıdır. Elektron, ışık enerjisiyle klorofilden koparılır ve elektron taşıma sistemi aracılığıyla fotosistem I’e ulaşır. Bu sırada ATP sentezlenir.
2. Işığa bağımlı reaksiyonlarda fotoliz edilen bir su molekülünden ayrılan elektron şeker molekülüne gidinceye kadar hangi moleküllerin yapısına katılacaktır?
Cevap:
Işığa bağımlı reaksiyonlarda fotoliz edilen bir su molekülünden ayrılan elektron şeker molekülüne gidinceye kadar şu moleküllerin yapısına katılacaktır:
-
Fotosistem II (FS II): Su molekülünden ayrılan elektron, ışık enerjisiyle klorofilden koparılır ve FS II’ye ulaşır. FS II, elektronu elektron taşıma sistemi aracılığıyla FS I’e aktarır.
-
Fotosistem I (FS I): FS II’den gelen elektron, FS I’e ulaşır. FS I, elektronu NADP+ molekülüne aktarır.
-
NADP+: FS I’den gelen elektron, NADP+ molekülünü indirger ve NADPH molekülünü oluşturur. NADPH, ışıktan bağımsız tepkimelerde kullanılır.
-
Karbondioksit (CO2): NADPH, ışıktan bağımsız tepkimelerde karbondioksiti indirger ve şeker moleküllerine dönüştürür.
3. Fotosentezde üretilen besinin oksijen kaynağının su mu yoksa karbondioksit mi olduğunu ispatlayacak bir deney düzeneği tasarlayınız.
Cevap:
Fotosentezde üretilen besinin oksijen kaynağının su mu yoksa karbondioksit mi olduğunu ispatlayacak bir deney düzeneği şöyle tasarlanabilir:
-
Bir bitkiyi ışık geçirmeyen bir kavanozun içine koyun. Kavanozun içindeki havadaki karbondioksiti yakalamak için KOH gibi bir baz ekleyin. Böylece bitkinin fotosentez yapması engellenir.
-
Bitkinin bir yaprağının yarısını kavanozun dışına çıkarın. Bu yaprak yarısı fotosentez yapabilecektir.
-
Bitkiyi 7-8 saat ışıkta tutun. Daha sonra bitkiden yaprağı kesin ve saydamlaştırın. Üzerine lügol dökün ve renk değişimini gözleyin.
-
Lügol, nişasta ile reaksiyona girerek mavi-mor renge boyar. Nişasta ise fotosentez sonucu üretilen glikozlardan sentezlenir. Eğer yaprağın bir bölgesi lügol ile boyanırsa, o bölgede fotosentez yapıldığını anlarız.
-
Deney sonucunda, kavanozun içinde kalan yaprak yarısının boyanmadığını, kavanozun dışında kalan yaprak yarısının ise boyandığını görürüz. Bu durum, fotosentez için karbondioksitin gerekli olduğunu gösterir.
-
Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde suyun fotolizi sonucu oksijen açığa çıkar. Eğer fotosentez yapılmamışsa, oksijen de üretilmemiş demektir. Dolayısıyla, fotosentezde üretilen besinin oksijen kaynağının su olduğunu söyleyebiliriz.
