FOTOSENTEZ EVRELERİ

12. SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

12.2.2.2. Fotosentez sürecini şema üzerinde açıklar.

a. Klorofil a ve klorofil b’nin yapısı verilmez.

b. Suyun fotolizi belirtilir.

c. Işığa bağımlı ve ışıktan bağımsız reaksiyonlar, ürün açısından karşılaştırılır.

Reaksiyonların basamaklarına girilmez ve matematiksel hesaplamalara yer verilmez.

ç.  CAM ve C4 bitkileri verilmez.

d. Fotosentez süreci görsel ögeler, grafik düzenleyiciler, e-öğrenme nesnesi ve uygulamalarından faydalanarak açıklanır.

Fotosentez, iki ana basamakta gerçekleşir.

-Birinci basamakta ışık enerjisi, hücrenin doğrudan kullanabileceği kimyasal enerjiye dönüştürülür. Dönüşüm sırasında mutlaka ışık enerjisi kullanıldığından bu olaya ışığa bağımlı reaksiyonlar denir.

-İkinci basamakta CO₂ kullanılarak birinci basamaktan gelen ATP ve NADPH molekülleri yardımıyla organik madde sentezlenir. Bir dizi kimyasal tepkimelerin gerçekleştiği bu basamağa ışıktan bağımsız reaksiyonlar denir.

A. Işığa Bağımlı Reaksiyonlar

- Amaç; ışıktan bağımsız tepkimeler için gerekli ATP ve NADPH üretmektir.

-Işık ve klorofil olmadan gerçekleşmez.

-Kloroplastların granumlarnı oluşturan tilakoit zarlarda gerçekleşir.

- Sıcaklıktan çok ışık şiddeti önemlidir. (Kullanılan enzimler koenzim olduğu için)

-İlk gerçekleşen olay FS II ve FS I’in klorofil a moleküllerinin ışığı soğurması ve elektron kaybederek yükseltgenmesidir.

-İkinci sırada gerçekleşen olay, suyun fotolizidir.

-Daha sonra fotofosforilasyon ile ATP üretilir.

-En son gerçekleşen olay NADP’nin indirgenmesidir. Yani NADPH+H⁺ üretimidir.

- FS I ve FS II’nin ortak amacı NADPH üretilmesini sağlamaktır.

- Bu evrede gerçekleşen en önemli olay suyun fotolizidir.

-Suyun fotolizi (suyun oksidasyonu): Işık enerjisi ve enzimlerle su moleküllerinin iyonlarına ayrışması olayıdır.

Fotosentezde kullanılan suyun 3 önemli işlevi vardır:

1.  NADP⁺ için hidrojen kaynağıdır.

2. Atmosfer için oksijen  kaynağıdır.           

3. FS II (klorofil) için elektron kaynağıdır.

 -Klorofil molekülünün ışığı soğurmasıyla serbest kalan elektronları tutabilen elektron taşıma sistemleri (ETS) vardır.

-Bu sistemde klorofilden ayrılan elektronlar, yükseltgenme-indirgenme kurallarına göre hareket ederek bir molekülden diğerine aktarılır.

-Bu sırada açığa çıkan enerji ile stromada var olan protonlar, tilakoit boşluğa pompalanır. Böylece tilakoit boşlukta protonların yoğunluğu artar.

-FS I'den ayrılan elektron NADP tarafından tutulur.

-FS I kaybettiği elektronunu FS II'den gelen elektronlarla tamamlar.  FS II'nin kaybetmiş olduğu elektronlar ise ortamda bulunan suyun fotolizinden oluşan elektron ile tamamlanır.

KEMİOZMOTİK HİPOTEZ

-Işığa bağımlı reaksiyonlarda gerçekleşen fotofosforilsyon ile ATP sentezi kemiozmotik hipoteze göre açıklanır. Kemiozmotik hipotez,“Zar yüzeyleri arasındaki proton derişimi farkı ATP sentezini sağlar” şeklinde ifade edilebilir.

_-Tilakoit zarda biriken protonlar yoğun oldukları tilakoit boşluktan stromaya geçerken tilakoit zardaki ATP sentaz enzimi aktif hale gelir ve ADP’ye fosfat eklenerek ATP üretilmesini sağlar.

B. Işıktan bağımsız reaksiyonlar (Calvin Döngüsü = CO₂ İndirgenmesi = Karbon Tutma Reaksiyonları = Karanlık Evre)

- Amaç; organik besin üretmektir. 

 - Işıktan bağımsız reaksiyonlar kloroplastın stromasında gerçekleşir.

- Enzimatik yönü yüksek olan tepkimeler olduğu için sıcaklık değişimlerine karşı hassastır.

- CO₂, ATP ve NADPH kullanılarak basit şekerler sentezlenir.

-CO₂ atmosferden alınır.

-NADPH yükseltgenir.

-Işık doğrudan kullanılmadığı için bu aşamaya ”ışıktan bağımsız reaksiyonlar” adı verilir.

- Işıktan bağımsız reaksiyonlar rubisko (ribuloz bifosfat karboksilaz) enzimi sayesinde 5 karbonlu RDP (ribuloz difosfat) molekülüne CO₂ eklenerek 6C’lu kararsız bir ara bileşiğin oluşması ile başlar.

-6C’lu kararsız ara bileşik enzimlerle parçalanır ve iki molekül 3C’lu fosfogliserik asit (PGA) oluşur.

-PGA’dan, ATP ve NADPH harcanarak fosfogliseraldehit (PGAL) oluşur.

- PGAL’in bir kısmından ribuloz mono fosfat (RMP) sonra da RDP sentezlenerek ışıktan bağımsız reaksiyonların sürekliliği sağlanmış olur.

-Işıktan bağımsız tepkimelerde üretilen PGAL, deyim yerinde ise her derde deva bir moleküldür diyorum. Çünkü;

-PGAL’in bir kısmından önce ribuloz mono fosdat (RMP) sonra da RDP sentezlenerek ışıktan bağımsız reaksiyonların sürekliliği sağlanmış olur.

-PGAL’in bir kısmından ise glikoz sentezlenir. Glikozun fazlası lökoplastlarda nişastaya dönüştürülerek bitkinin kök tohum, ve meyve gibi yapılarında depo edilir.

- PGAL'in bir bölümü yağ asidi ve gliserol yapımında kullanılır.

 -Bir bölümü ile de amino asit, vitamin ve organik bazlar sentezlenir. Bu dönüşümler sırasında topraktan su ile alınan N, S, Fe, Mg gibi mineral maddeler de kullanılabilir.

PGAL, glikozun yanı sıra amino asit, yağ asidi, gliserol gibi organik moleküllerin sentezine de katılır.

Fotosentezin ışığa bağımlı ve ışıktan bağımsız reaksiyonlarının karşılaştırılması

SORU 1. (2023-AYT/FEN)

Bitkilerde fotosentezin ışığa bağımlı

reaksiyonlarında;

I. besinlerdeki kimyasal enerji kullanılarak ATP üretilmesi,

II. kloroplastlardaki pigmentlerin ışık enerjisini soğurması,

III. suyun ayrıştırılması

olaylarından hangileri görülür?

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

D) II ve III      E) I, II ve III

SORU 2. (2018-AYT/Fen Bilimleri)

Fotosentez yapan bir yaprağın kloroplastında gerçekleşen;

I. ışığın soğurulması,

II. CO₂  nin tutulması,

III. suyun parçalanması,

IV.karbonhidratların üretimi

olaylarından hangileri stromada gerçekleşir?

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

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

 SORU 3. (2017-LYS2/BİY)

Kloroplastlarda fotosentez sırasında;

I. elektron taşıma sisteminde yükseltgenme ve indirgenme olaylarının gerçekleşmesi,

II. oksijenin üretilmesi,

III. karbonhidrat üretimi

olaylarından hangileri granalarda gerçekleşir?

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

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

SORU 4. (2016-LYS2/BİY)

Fotosentez sırasında su molekülü aşağıdaki gibi ayrışır.

Buna göre I, II ve III ile numaralandırılmış olan elemanlardan hangileri fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimelerinde kullanılacak moleküllerin sentezinde işlev görür?

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

D) I ve II        E) II ve III

SORU 5. (2014 – LYS2 / BİY)

Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde meydana gelen;

I. ADP’nin inorganik fosfatla birleşmesi,

II. NADP’nin indirgenmesi,

III. suyun ayrışması,

IV.Fotosistem II’nin yükseltgenmesi

olaylarının gerçekleşme sırası, aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

A) I – II – III – IV

B) II – III – I – IV

C) III – I – IV – II

D) IV – I – III – II

E) IV – III – I – II

SORU 6. (ÖSS FEN-2 / 2008)

Fotosentezde aşağıdaki olaylardan hangisi ilk olarak gerçekleşir?

A) Oksijen üretilmesi

B) ATP sentezlenmesi

C) Suyun ayrıştırılıp elektronlarının klorofile iletilmesi 

D) Elektronun ferrodoksin tarafından tutulması

E) Klorofildeki elektronun enerji düzeyinin yükseltilmesi

SORU 7. Aşağıdakilerden hangisinin artışı karasal bitkinin fotosentez hızını azaltabilir?

A) Stoma sayısı           

B) Yaprak sayısı

C) Kutikula kalınlığı    

D) Enzim miktarı

E) Kloroplast miktarı

SORU 8. Aşağıda kloroplast organelinde gerçekleşen fotosentez tepkimeleri özetlenmiştir.

Buna göre, şekilde A, Y ve T ile gösterilen moleküller hangisinde doğru olarak verilmiştir?

SORU 9. Aşağıda fofofosforilasyon olayı gösterilmiştir.

Şekilde verilen olay ile ilgili,

I. Kemiozmotik hipotezi ile açıklanır.

II. Sistemin elektron akışı, H₂O → FS I → FS II →NADPH  şeklindedir.

III. Glukoz sentezi için gerekli hidrojenler ışığa bağımlı reaksiyonlardan karşılanır.

 ifadelerinden hangileri doğrudur?

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

D) II ve III        E) I, II ve III

SORU 10. Aşağıdaki şemada PGAL den bazı organik moleküllerin sentez basamakları şematize edilmiştir. 

Buna göre vitamin, amino asit ve organik bazların yapısına katılan  X maddesi aşağıdakilerden hangisidir?

A) CO₂           B) Azot           C) H₂O        

D) Fosfat        E) Kükürt         

SORU 11. Fotosentez tepkimeleri şematik olarak aşağıda özetlenmiştir.

Numaralı yerlere gelmesi gerekenler, hangisinde doğru verilmiştir?

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. besinlerdeki kimyasal enerji kullanılarak ATP üretilmesi fermantasyon veya hücresel solunumda olur. Cevap: D

2. I. ışığın soğurulması, (GRANADA)

II. CO₂  nin tutulması, (STROMADA)

III. suyun parçalanması, (GRANADA)

IV.karbonhidratların üretimi (STROMADA)

Cevap: B

 3. Granalarda ışığa bağımlı reaksiyonlar gerçekleşir. Buna göre,

I. elektron taşıma sisteminde yükseltgenme ve indirgenme olaylarının gerçekleşmesi, (Işığa bağımlı reaksiyondur)

II. oksijenin üretilmesi, (Işığa bağımlı reaksiyondur)

III. karbonhidrat üretimi (Karbon tutma reaksiyonudur. Stromada gerçekleşir.)

Cevap: B

4. Elektronların enerjisi ile ATP, H⁺ ile NADPH üretilir. Bunlar da ışıktan bağımsız tepkimelerinde kullanılır. Oksijen ise duruma göre atmosfere verilir.

Cevap: D

5. Gerçekleşme sırası;

IV.Fotosistem II’nin yükseltgenmesi

III. suyun ayrışması,

I. ADP’nin inorganik fosfatla birleşmesi,

II. NADP’nin indirgenmesi,

Cevap: E

6. İlk gerçekleşen olay FS II ve FS I’in klorofil a moleküllerinin ışığı soğurması ile enerji düzeyinin yükselmesi ve elektron kaybederek yükseltgenmesidir.

Cevap: E

7. Kutikula kalınlığının artması ışığı soğurulan ışığı zayıflatacağından fotosentez hızını azaltır.

Cevap: C   

8. A: NADPH, Y: CO₂, T: Glukoz

Cevap: D

9. Işığa bağımlı reaksiyonlarındaki elektron akışı;  H2O →FS II → FS I →NADPH  şeklindedir. II. Öncül yanlış olacak.

Cevap: C

10. X: Azottur.

Cevap: B

101 I: ATP, II: ADP, III: NADPH, IV: NADP⁺

V: S

Cevap: B