12. SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

12.2.3. Kemosentez

Anahtar Kavramlar

kemosentez, oksidasyon

12.1.1.2 Kemosentez olayını açıklar,

a. Kemosentez yapan canlılara örnekler verilir.

b. Kemosentezin madde döngüsüne katkıları ve endüstriyel alanlarda kullanımı özetlenir.

-Klorofiil bulunmayan prokaryot hücre yapısına sahip olan bazı bakteri ve arkelerin inorganik maddelerin oksidasyonu ile açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde sentezlemesi olayına kemosentez, bu olayı gerçekleştiren canlılara da kemoototrof canlılar denir.

-Mesela azot, kükürt, demir ve hidrojen bakterileri klorofile sahip olmadıkları halde kemosentez sayesinde ototrofturlar.

- Kemosentez sırasında enerji kaynağı olarak (oksitlemede) kullanılan inorganik maddeler: Amonyak (NH₃), Demir (Fe²⁺), nitrit (NO^-₂), hidrojen gazı (H₂), hidrojen sülfür (H₂S) ve sülfür (S₂) amonyum (NH₄⁺) gibi inorganiklerdir.

-Kemosentez iki reaksiyon basamağından oluşur.

I. aşama ile kimyasal enerji kazanılır.

II. aşmada ise bu kimyasal enerji ile besin sentezlenir.

Farklı Kemosentez Mekanizmaları

1. Azot bakterilerinin kemosentezi:

-Azot, tüm canlıların gereksinim duyduğu ana elementlerden biridir.

 -Toprakta azot genellikle NH₃ (amonyak), NH₄⁺(amonyum),  NO₂^- (nitrit) ya da NO₃^- (nitrat) bileşikleri şeklinde bulunur.

-Bitki ve hayvanların azotlu organik atıkları çürükçül (saprofit) organizmalar tarafından parçalanarak amonyak (NH₃) açığa çıkarılır. Bu olaya pütrifikasyon (çürüme) denir. (Bu olay kemosentez tepkimesi değildir)

-Ancak amonyaktaki azot, bitkiler tarafından doğrudan kullanılamaz. Bitkiler azotu topraktan kökleriyle nitrat (NO^-₃) ve amonyum (NH⁺₄) şeklinde alır. Ayrıştırıcı mikroorganizmalar tarafından üretilen NH₃ın bir kısmı topraktan H⁺ alıp amonyum (NH₄) formuna dönüşerek bitkiler tarafından alınırken bir kısım amonyak (NH₃) ise nitrit bakterileri tarafından önce nitrite, daha sonra oluşan bu nitrit, nitrat bakterileri tarafından nitrata dönüştürülür. Bu olaya nitrifikasyon denir.

-Nitrifikasyon olayı ile hem kimyassal enerji üretilir hem de amonyak bitkilerin alabileceği nitrata dönüştürülmüş olur.

-Nitrifikasyon olayında açığa çıkan elektronlar ETS'den geçirilir ve ATP üretir. Bu ATP'nin bir kısmı NADPH oluşumunda kullanılır. Sonuçta ATP ve NADPH kullanarak CO₂ ve H₂O'yu glikoza dönüştürür.

2. Kükürt bakterilerinin kemosentezi:

Kükürt bakterileri H₂S gibi kükürtlü bileşikleri oksitleyerek kimyasal enerji elde eder ve tepkime sonunda açığa çıkan enerji CO₂ ve H₂O'nun glukoza dönüştürülmesinde kullanılır.

-Arkeler içerisinde de kemosentez yapan türler vardır. Örneğin termal kaynaklarda ya da volkanik kaynak sularında yaşayan bazı kemosentetik arkeler hidrojen sülfürü enerji kaynağı olarak kullanırlar.

3. Kemosentez yapan demir bakterileri Fe⁺² iyonunu Fe⁺³ iyonuna oksitler. Bu sırada açığa çıkan enerji ile besin üretilir.

KEMOSENTEZİN ÖNEMİ

1. Kemosentez, amonyak (NH₃) , hidrojen sülfür (H₂S)  gibi işe yaramaz gibi görünen, biriktiğinde çevre kirliliğine neden olan zararlı zehirli maddeleri işe yarar ve hale getirir.

2. Azotlu bileşikleri bitkilerin alabileceği azot tuzlarına dönüştürür.

3. Başta azot döngüsü olmak üzere doğadaki madde döngülerinde önemli bir role sahiptir.

4. Kemosentetik bakteriler kemosentez ile kendi besinini üretirken azotlu bileşiklerin toprakta tutulmasını sağlar.

5. Doğadaki biyolojik dengenin korunmasında önemli bir role sahiptir.

KEMOSENTEZİN ENDÜSTRÜYEL ALANDA KULLANIMI

1. Kemosentetik mikroorganizmalar uranyum, altın ve bakır gibi madenlerin cevherlerinden ayrıştırılması (biyomadencilik) işlemlerinde de kullanılmaktadır

2. Atık suların arıtılması sürecinde açığa çıkan çamura kemosentetik bakteriler ve arkeler ilave edilerek bu atıkların gübre olarak kullanılabilecek düzeye kadar parçalanması sağlanır.

3. Petrol ile kirlenen su kıyılarına gübre püskürtülerek kemosentetik bakterilerin çoğalması, dolayısıyla petrolün parçalanması hızlandırılabilmektedir.

4. Altın, özel tanklar içerisinde kemosentetik bakteriler yardımıyla cevherlerinden ayrıştırılır.

FOTOSENTEZ ve KEMOSENTEZİN ORTAK ÖZELLİKLERİ

1. İnorganik maddelerden organik madde sentezlenir.

2. CO₂ tüketilir. (CO₂ özümlemesi yapılır.)

3. ATP sentezlenir, harcanır.

4. Enzimatik reaksiyonlarla gerçekleşir.

5. ETS görev yapar. NADP⁺ indirgenir.

6. Oksijensiz ortamlarda gerçekleşebilirler.

7. Hidrojen kaynağı kullanılır.

FOTOSENTEZ-KEMOSENTEZ KARŞILAŞTIRMASI

NOT: Kemosentezde NAD ve NADP hidrojen taşıyıcı olarak görev yapar. 

SORU 1. (2017-LYS2/BİY)

Kemosentetik canlılar, ihtiyaç duydukları besinleri üretmek için gerekli olan enerjiyi inorganik maddeleri oksitliyerek açığa çıkan kimyasal enerjiden karşılayabilirler.

Buna göre, aşağıdaki inorganik maddelerden hangisi kemosentetik canlılar tarafından enerji kaynağı olarak kullanılmaz?

 A) Kükürt    B) Hidrojen sülfür  C) Amonyak

D) Nitrit        E) Karbon dioksit

SORU 2. (2016 YGS)

Günümüzde yaşayan bazı canlıların kullandıkları enerji ve karbon kaynağı esas alınarak beslenme tipleri aşağıdaki tablodaki gibi gruplandırılabilir:

 Buna göre, I, II ve III ile gösterilen beslenme tipleri aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

SORU 3. Tabloda fotosentez ve kemosentez ile ilgili bazı özellikler verilmiştir.

Her iki olayın benzerlik ve farklılıklarına göre tabloda numaralandırılmış kısımların doğru eşleştirilmesi hangisinde verilmiştir?

SORU 4. I. Işık,

               II. Oksijen,

              III. Karbon dioksit

Yukarıdakilerden hangileri hem fotosentez hem de kemosentez olaylarında kullanılan ortak maddelerdir?

A) Yalnız I     B) Yalnız II          C) Yalnız III

D) I ve III        E) II ve III

SORU 5. Kemosentetik bir canlı için;

I. Işığa gerek duymadan gece-gündüz organik madde sentezleyebilir.

II. Hücre bölünmesi ile büyüme gerçekleştiremez.

III. Klorofilleri sitoplazmada bulunur.

IV. Ökaryot hücre yapısına sahip olabilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I     B) Yalnız II          C) I ve II

D) I ve IV        E) II, III ve IV

SORU 6. (2022-AYT/FEN)

 Bakterileri araştıran üç öğrenci aşağıdaki örnekleri vermiştir:

 Ecem: Klorofil pigmentlerine sahip ve suda yaşayan bir bakteri, karbon dioksit ve suyu kullanarak organik madde sentezlemektedir.

Deniz: Nitriti nitrata dönüştüren bir bakteri elde ettiği enerji ile ortamdaki karbon dioksiti ve suyu kullanarak organik madde sentezlemektedir.

Ayşe: Enerji kaynağı olarak güneş enerjisini kullanan bir bakteri, hidrojen kaynağı olarak hidrojen sülfürü kullanmaktadır.

Bu öğrencilerden hangileri kemosentetik bakterilere örnek vermiştir?

A) Yalnız Ayşe        B) Yalnız Deniz 

C) Ecem ve Ayşe    D) Ecem ve Deniz      

                 E) Deniz ve Ayşe                  

SORU 7. Aşağıda çeşitli özellikleri verilen bakterilerden hangisinin kemosentetik olduğu kesin olarak söylenebilir?

A) Organik monomerlerden polimer sentezleyebilen

B) Oranik maddlerin oksidasyonu ile ATP üretebilen

C) İnorganik maddelerden organik besin üretebilen

D) Oksidatif foaforilasyon ile ATP üretebilen

E) Bazı inorganik maddeleri oksidasyona uğratarak sağlanan enerji ile besin üretebilen

SORU 8. Kemosentez yapabilen bir organizma;

I. biyomadencilik

II. petrolün parçalanması

III. biyogaz üretimi

IV. bazı atıkların gübreye dönüştürülmesi

gibi işlemlerden hangilerinde kullanılabilir?

A) Yalnız III     B) Yalnız IV         C) I ve II

D) I, III  ve IV        E) I, II, III ve IV

SORU 9. Kemosentez yapan bir bakteri ile ilgili olarak;

 I. Topraktaki azotu bitkilerin kullanabileceği forma dönüştürür.

II. Doğada zararlı maddelerin birikimini engeller.

III. Ortamı oksijen bakımından zenginleştirir. yukarıda verilenlerden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I        B) Yalnız II        C) Yalnız III

D) I ve II           E) I, II ve III

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. Kemosentez sırasında enerji  kaynağı olarak (oksitlemede) kullanılan inorganik maddeler : Amonyak (NH₃), Demir (Fe²⁺), nitrit (NO^-₂), hidrojen gazı (H₂), hidrojen sülfür (H₂S) ve sülfür (S₂),  amonyum (NH⁴⁺) gibi inorganiklerdir. CO₂ enerji kaynağı değil, karbon kaynağı olarak kullanılır. Cevap: E

2. I. Enerji kaynağı ışık, karbon kaynağı CO₂ olduğundan fotoototrof bir canlıdır.

II. Enerji kaynağı inorganik ise kemoototrof canlı olmalıdır.

III. Kemoheterotroflar, enerji ve karbon için organik bileşikleri kullanmak zorundadırlar.

Cevap: E

3. I. Var, II. Var, III. Kimyasal enerji Cevap: B

4.  Işık, sadece fotosentezde kullanılır. Kemosentezde kullanılmaz. Oksijen, fotosentezde üretilip atmosfere verilir. Kemosentezde kullanılır. Karbon dioksit, hem fotosentezde hem de kemosentezde karbon kaynağı olarak kullanılır.

Cevap: C

5. Kemosentez yapan bir canlı, klorofil taşımaz, prokaryotiktir, tek hücrelidir, hücre bölünmesi ile çoğalır, büyümez. Işığa gerek duymadığı için gece gündüz organik madde sentezi yapar.

Cevap: C

6. Klorofil ve ışık fotosentez olduğunu gösterir. Nitritin oksidazyonu ise kemosentezde olur. 

Cevap: B

7. Bazı inorganik maddeleri oksidasyona uğratarak sağlanan enerji ile besin üretmek kemosenteze özgüdür.

Cevap: E

8. Verilen işlemlerin hepsinde kullanılabilir.

Cevap: E

9. Ürettiği oksijeni atmosfere vermez. Kendisi kullanır.

Cevap: D