Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi
Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi
Fotosentez
Fotosentez Nedir? Fotosentez, yeşil bitkilerin ışık altında, su ve karbondioksit gibi yalın bileşenlerden karmaşık yapılı organik moleküller oluşturma sürecidir.
Fotosentez Denklemi Karbondioksit + Su → Besin + Oksijen
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Fotosentez İçin Gerekli Olanlar:
- Işık
- Klorofil
- Karbondioksit
- Su
Fotosentez Sonucu Üretilenler:
- Besin (Şeker = Glikoz)
- Oksijen
Fotosentez Yapan Canlılar:
- Yeşil bitkiler
- Öglena
- Mavi-yeşil algler (Su yosunu)
- Siyano bakteriler
Not:
- Fotosentezde oksijenin kaynağı sudur.
- Besinin kaynağı karbondioksittir.
- Klorofil, ışık enerjisini kimyasal enerjiye çevirir.
- Fotosentez yapan canlılarda besin birikmesi sonucu kütle artar.
- Fotosentez, güneş ışığında ve yapay ışık kaynaklarında gerçekleşebilir.
- Kök, meyve ve çiçeklerde fotosentez gerçekleşmez; bitkilerin yeşil kısımlarında yapılır.
Fotosentezi Etkileyen Faktörler
-
Karbondioksit
Fotosentez için karbondioksit gereklidir. Karbondioksit miktarının artması, fotosentez hızını artırır; ancak belirli bir seviyeden sonra sabit kalır. -
Su
Bitkilerin yeterli miktarda su alması gerekir. Su miktarının artması, fotosentez hızını artırır, fakat belirli bir değerden sonra etkisini yitirebilir. -
Işık
Işık şiddetinin artması, fotosentez hızını artırır; ancak belirli bir değerden sonra ışık şiddetinin artması, fotosentez hızını etkilemez. Yapay ışık kaynaklarında da fotosentez yapılabilir; ancak yüksek miktarda ışığa ihtiyaç vardır. Fotosentez, en hızlı mor ve kırmızı ışıkta, en yavaş yeşil ışıkta gerçekleşir. (Bitkiler yeşil ışığı sevmezler, bu nedenle yeşil ışığı yansıtarak yeşil renkte görünürler.) -
Sıcaklık
Fotosentez için en uygun sıcaklık 25-35 °C arasıdır. Sıcaklığın artması ya da azalması, fotosentez hızını azaltır.
Fotosentez Ürünleri
Fotosentez ürünleri besin (glikoz) ve oksijendir. Fotosentezle oluşan glikoz, dolaylı yollardan nişasta, selüloz, yağ ve protein gibi organik maddelere dönüşür. Kullandığımız fosil yakıtlar, ahşap ürünler, kağıt, kumaş, ilaç ve plastik ürünlerde fotosentez sonucu oluşan dolaylı ürünlerdir (örneğin, odun kağıt yapısında selüloz bulunur). Fotosentez olmasaydı, bu organik ürünleri elde edemezdik.
Fotosentezin Önemi
- Fotosentez sayesinde besin ve oksijen üretilir.
- Havadaki karbondioksit miktarını azaltır.
- Sera etkisini azaltarak küresel ısınmayı engeller.
Fotosentez Deneyleri
-
Glikoz Oluşması
Bir bitkinin fotosentez ile glikoz üretmesini anlamak için yaprak üzerine iyot çözeltisi damlatılır. İyot çözeltisinin mavi-mor renk alması, yaprağın fotosentez yaparak glikoz ürettiğini gösterir. (İyot çözeltisi, glikozun ayıracıdır.) -
Oksijen Oluşması
Elodea su bitkisi üzerine deney tüpü geçiriliyor ve su dolu kaba yerleştiriliyor. Işık alan bitki fotosentez yaparak oksijen gazı üretir. Oluşan gaz, aleve yaklaştırıldığında parladığı görülür.
Solunum
Canlıların yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilmek için enerjiye ihtiyaçları vardır. Besin maddelerini parçalayarak enerji elde etme sürecine solunum denir. Solunum sırasında besin (glikoz) parçalanır ve içindeki enerji ATP'ye aktarılır. Enerji, ATP molekülü içerisinde fosfat bağları arasında bulunur.
Not: Bitkilerde fotosentez sadece ışık alan ortamlarda gerçekleşir; solunum ise sürekli devam eder.
Solunum Sonucu Karbondioksit Oluştuğunu Anlama
Solunum sonucu CO₂ oluştuğunu anlamak için, kireç suyuna pipetle üflediğimizde kireç suyunun bulanması solunum sonucu karbondioksit oluştuğunu gösterir. Karbondioksit gazı kireç suyunu bulandırır.
Oksijenli Solunum
Besinin mitokondri içerisinde oksijen kullanılarak yakılmasıyla enerji elde edilmesine oksijenli solunum denir.
- Besin oksijenle tam yandığı için fazla enerji elde edilir.
- Mitokondri organelinde gerçekleşir.
- Oluşan ATP miktarı fazladır.
- İnsanlar, hayvanlar, bitkiler, bazı bakteriler ve mantarlar oksijenli solunum yaparlar.
- Tohumlar çimlenme sırasında sadece solunum yapar; yaprak oluşunca fotosentez yapabilir.
Denklem:
Besin + Oksijen → Karbondioksit + Su + Enerji
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP
Oksijensiz Solunum (Fermantasyon)
Besinin oksijen kullanılmadan parçalanmasıdır. Oksijensiz solunum, sitoplazmada gerçekleşir ve oluşan enerji azdır. Oksijensiz solunum sonucunda etil alkol ve laktik asit üretilir. Bazı bakteriler, maya mantarları, insan ve hayvanların çizgili kas hücrelerinde görülür. Çizgili kas hücrelerinin aşırı çalışması sonucu oksijen yeterli gelmediği için oksijensiz solunum yapılır. Oluşan laktik asit yorgunluğa neden olur.
Denklemler:
-
Üzüm suyundan alkol üretilmesi:
C₆H₁₂O₆ → Etil alkol + 2CO₂ + 2 ATP -
Çizgili kas hücrelerinde zorunlu durumda oksijensiz solunum yapılması:
C₆H₁₂O₆ → Laktik Asit + 2 ATP
Oksijensiz Solunum (Fermantasyon) Ürünleri
- Üzüm suyunun şarap (alkol) yapılması
- Hamurun mayalanması
- Sütten yoğurt ve peynir yapılması
- Üzüm suyundan sirke yapılması
- Turşu yapılması
Fotosentez ve Oksijenli Solunum İlişkisi
Fotosentez ve oksijenli solunum denklemleri birbirinin tersidir. Fotosentezde oluşan besin ve oksijen, oksijenli solunumda kullanılır. Oksijenli solunumda oluşan su ve karbondioksit ise fotosentezde kullanılır.
Oksijenli ve Oksijensiz Solunum Arasındaki Farklar
- Oksijenli solunum, yüksek yapılı canlılarda; oksijensiz solunum, basit yapılı canlılarda görülür.
- Oksijenli solunumda oksijen kullanılır; oksijensiz solunumda oksijen kullanılmaz.
- Oksijenli solunum, mitokondride; oksijensiz solunum, sitoplazmada gerçekleşir.
- Oksijenli solunumda su ve karbondioksit; oksijensiz solunumda etil alkol (veya laktik asit) ve karbondioksit oluşur.
- Oksijenli solunumda 38 ATP; oksijensiz solunumda 2 ATP oluşur.
- Oksijenli solunumda glikoz içerisindeki enerji tamamen ATP'ye dönüşür; oksijensiz solunumda glikoz parçalanması sonucu oluşan etil alkol ve laktik asitte enerji kalır.
