I- FOTOSENTEZİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Fotosentez hızını belirleyen faktörler LIEBIG tarafından ileri sürülen “Minimum Yasası”na uygunluk gösterirler. Minimum Yasasına göre; “bir olayı birçok faktör etkilerse bu olayın hızını, bu faktörlerden oransal olarak miktarı en az olan belirler”.
Bu nedenle ortamda fotosentez için gerekli maddelerden bazılarının çok fazla olması fotosentez hızını çok fazla arttırmaz.
Fotosentezi etkileyen faktörler çevresel faktörler ve genetik faktörler olmak üzere ikiye ayrılır.
A. GENETİK FAKTÖRLER
a) Kloroplast sayısı
* Kloroplastlar palizat parankimasında bulunur. Kloroplast sayısı arttıkça fotosentez hızı artar.
b) Stomaların sayısı ve yeri
* Stomalar terlemeyi ve gaz alışverişini sağlayarak fotosentezin gerçekleşmesini sağlarlar.
* Stom sayısı arttıkça fotosentez hızı artar.
* Kurak iklim bitkilerinde stomalar yaprak ayasının alt kısmında ve az sayıda bulunur. Ilıman iklim bitkilerinde ise stomalar yaprak ayasının üst kısmında ve fazla sayıda bulunurlar.
c) Klorofil miktarı
* Fotosentez esas olarak klorofillerde gerçekleşir. Mavi-yeşil algler ve fotosentetik bakterilerde kloroplast olmamasına rağmen klorofil bulunduğu için fotosentez yaparlar.
* Klorofil miktarı arttıkça fotosentez hızı artar.
d) Kutikula kalınlığı
* Yaprakların üst kısmında epidermisin üstünde bulunan tabakadır. Kutikula mumsu kutin maddesinden meydana gelen bir tabakadır.
* Bitkinin su kaybını önleme özelliği vardır. Bu nedenle nemli ortam bitkilerinde ise ince, kurak ortam bitkilerinde kalındır.
* Işığa geçirgendir. Ancak kutikula tabakası kalınlığı arttıkça ışık geçirgenliği azalır. Bunun sonucunda fotosentez hızı da azalır.
e) Yaprak sayısı ve yüzeyi
* Yaprak, yüzeyine aldığı ışık ile fotosentez yaptığı için yaprak yüzeyi ve sayısı ne kadar geniş olursa fotosentez hızı o kadar artar.
f) Su tutma kapasitesi
* Kloroplastlarda suyun az veya fazla olması bitkinin genetik özelliğidir. Fotosentez hızı, kloroplastların su tutma kapasitesine bağlıdır.
* Topraktaki su miktarı aynı olan bitkilerin fotosentez hızı aynı değildir. Çünkü kloroplastlarında tutulan su miktarları aynı değildir.
g) Enzim miktarı
* Fotosentezin enzimatik reaksiyonlarını gerçekleşme hızını doğrudan etkiler. Bu nedenle bitkinin ihtiyacı olan enzimi sentezlemesi gerekir.
B. ÇEVRESEL FAKTÖRLER
a) CO2 Yoğunluğu Faktörü:
* Karanlık evre reaksiyonlarında görev alır. Glikozun yapısına katılır.
* Fotoototrof canlılar organik besin sentezlerken oksijen ve karbon kaynağı olarak CO2 kullanırlar. Bitkiler kendi solunumları sonucu açığa çıkan CO2’i kullanırlar. Eğer fotosentez hızı solunum hızında yüksek ise gerekli CO2’i atmosferden alılar. Bu sayede atmosferin CO2 oranını dengelemiş olurlar.
* CO2 oranı normalin üstünde olan ortamlarda yetişen bitkilerin fotosentez hızı yüksektir. Bu sebeple bu bitkiler daha hızlı büyürler.
* Atmosferde % 0,03 oranında bulunan karbondioksit % 0,3 ‘e kadar artırınca reaksiyon hızı artar CO2nin miktarını daha fazla artırmak reaksiyonu hızlandırmaz.(Şekil:1)
* Ortamdaki CO2 miktarının artması ile fotosentezin hızı ışık şiddetine göre değişir. Işık şiddeti düşük olursa sınırlayıcı faktör olarak, ortamdaki CO2 miktarı arttırılsa bile fotosentez hızı önce artar sonra sabit kalır.(Şekil:2)
UYARI: Ortamda bulunabilecek Kalsiyum Hidroksit Ca(OH)2 ve Potasyum Hidroksit KOH gibi bileşikler CO2‘i tutacağından fotosentezi olumsuz etkiler.
b) Işık Şiddeti:
* Işık şiddeti arttırılırsa fotosentez hızı artar bir süre sonra hızı sabit kalır. Çünkü ortamdaki diğer faktörlerin sınırlayıcı etkisi ortaya çıkar.
* Ancak ışık şiddeti güneş(ışık) ve gölge bitkilerinde fotosentez reaksiyon hızı üzerine etkisi farklıdır.
NOT:
1. Işığın fotosentez için gerekli enerji kaynağı olmakla beraber klorofilin sentezi içinde ışığa ihtiyaç vardır.
c) Işığın dalga boyu:
* Işığın dalga boyu fotosentez hızını etkiler.
* Mordan kırmızıya doğru gidildikçe ışığın enerjisi azalır, dalga boyu artar.
* Fotosentezin hızı klorofilin ışığı soğurması ile ilgilidir.
* Fotosentez, ışık dalga boyunun 400–750 nm olduğu aralıkta gerçekleşir. Fotosentezin gerçekleştiği ışığın dalga boyu ile ilgili olarak Engelmann yaptığı deneyle göstermiştir.
Engelmann Deneyi:
Engelmann, bir ipliksi su yosununu su dolu cam kaba koymuştur. Işığı prizmada geçirerek renklerine ayırmış ve bu ışığı su yosunlarının üzerine düşürmüştür. Su yosunlarının bulunduğu ortama oksijenli solunum yapan (aerob) bakterileri eklemiştir. Bir süre sonra aerob bakterilerin önce mor ışık bölgesinde sonra kırmızı ışık altında toplandıkları görülmüştür. Yeşil ışık altında ise çok az miktarda bakterilere rastlamıştır.
Bu deney ile fotosentezin en fazla mor ve kırmızı ışıkta en az ise yeşil ışıkta gerçekleştiği kanıtlanmıştır. Çünkü yeşil ışık klorofiller tarafından soğurulmadığı için yeşil ışın enerjisinden yararlanılmamaktadır.
Daha sonra yapılan araştırmalar sonucunda ışığın dalga boylarının farklı klorofil molekülleri tarafından soğurulma oranları şekil:2’de gösterildiği gibi olduğu açıklanmıştır.
NOT:
2. PS1,PS2 yükseltgenmesinde ve H2O’nun iyonizasyonunda farklı dalga boylarında ışığa ihtiyaç olduğu için fotosentezin hızı beyaz ışıkta daha fazladır.
d) Sıcaklık faktörü :
* Enzimatik reaksiyonlar olduğu için karanlık evre reaksiyonlarında etkilidir.
* Genellikle 20-350C karbohidrat yapımında optimum sıcaklık dereceleridir. (Türe göre değişir)
* Fotosentez enzimatik reaksiyonlardan meydana gelmesi nedeniyle ısıya karsı duyarlıdır.
* Sıcaklığın fotosenteze etkisi ışık şiddetine de bağlıdır. Işık şiddetinin düşük olduğu durumlarda sıcaklığın fotosenteze etkisi azdır. Işık şiddetinin yüksek olduğu durumlarda sıcaklığın fotosenteze etkisi fazladır (Şekil2).
e) Su faktörü:
* Güneşten gelen fazla ısının terleme ile uzaklaştırılmasında görev alır.
* Karbondioksitin redüklenmesinde kullanılan H’lerin kaynağıdır.
* Atmosfere verilen O2 kaynağıdır.
* Devirsiz fotofosforilasyon da kullanılır.
* Enzimatik reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli ortamı oluşturur. Hücredeki su yoğunluğu %15’in altına düşerse enzimler çalışamazlar.
* Bitkiler topraktan aldıkları suyun ancak %1’ini fotosentezde kullanırlar. Bu nedenle suyun fotosenteze etkisi dolaylıdır.
f) Mineral Tuzlar
* Hidrosiyanik asit, H2S, iyodo asetatlı maddeler, kloroform ve eter gibi bileşikler ile toprağı ve havayı kirleten maddeler fotosentez hızını olumsuz etkiler.
* Fe, Mn, Mg gibi mineral maddeler klorofil sentezi, ışıklı ve karanlık evrelerin gerçekleşmesini etkilediği için fotosentezi etkiler.
g) Oksijen yoğunluğu
* Atmosferdeki O2 miktarı%21’dir. Yapılan araştırmalara göre; atmosferdeki O2 yoğunluğu azaldığında fotosentez hızı artar, O2 yoğunluğu artarsa fotosentez hızı düşer.
NOT:
3. Fotosentezde açığa çıkan yan ürünler
Elektron ve H kaynağı Ortama verilen yan ürün
H2O O2
H2S S
H2 Yan ürün yok
NOT:
4. CO2 yakalayıcılar (fotosentez hızını düşürürüler):KOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2
NOT:
5. Fotosentezin Hızı
a. Kütle artısı
b.Oluşan O2 miktarı
c. Kullanılan CO2 miktarı ile ölçülür.
NOT:
6. Fotosentezde E.T.S (Enerji Seviyelerine Göre)
a. Ferrodoksin
b.Plastokinon (Flavoproteinler)
c. Sitokrom
d.Bu sistem elemanları belirli enerji düzeyindeki elektronları yakalar ve enerji seviyelerini düşürerek bir sonraki elemana aktarırlar. Bu esnada serbest kalan enerji ile sistemde ADP+Pi nin ATP ye dönüşümü sağlanır
NOT:
7. Fotosentez Şartları
a. CO2 ve H2O gerekir
b.O2 açığa çıkar ( H2O kullanılırsa )
c. Işık varlığında olur
d.Klorofil gerkir
