Enerji Dönüşümleri

İlgili İçerikler

Besin Zinciri ve Enerji Akışı

11 Mart 2022

F.8.6.2. Enerji Dönüşümleri
Önerilen Süre: 8 ders saati
Konu / Kavramlar: Fotosentez, fotosentez hızını etkileyen faktörler, solunum, oksijensiz solunum, oksijenli solunum

Kazanımlar
F.8.6.2.1. Bitkilerde besin üretiminde fotosentezin önemini fark eder.
F.8.6.2.2. Fotosentez hızını etkileyen faktörler ile ilgili çıkarımlarda bulunur.
F.8.6.2.3. Canlılarda solunumun önemini belirtir.

Enerji Dönüşümleri

A- Fotosentez

Fotosentez Nedir

Üreticilerin klorofilinde ışık yardımıyla su ve karbondioksit kullanarak, besin ve oksijen üretilmesine fotosentez denir.

Karbondioksit + Su → Besin + Oksijen
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Fotosentez için 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

Önemli!! • 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 kaynağında gerçekleşebilir.
• Kök, meyve, çiçekte fotosentez gerçekleşmez.
• Bitkilerin yeşil olan kısımlarında fotosentez yapılır.

Fotosentezi Etkileyen Faktörler

1. Karbondioksit

Fotosentez için karbondioksit olmalıdır. Karbondioksitin artması fotosentez hızını artırır, belirli bir seviyeden sonra sabit kalır. Sabit kalmasının sebebi diğer etkenlerden dolayı sınırlanmasıdır.

2. Su

Fotosentez için bitkinin yeterli miktarda su alması gerekir. Su miktarının artması fotosentez hızını artırır, ancak belirli bir değerden sonra fotosentezi etkilemez.

3. Işık

a) Işık Şiddeti

Işık şiddetinin artması fotosentez hızını artırır, belirli bir değerden sonra ışık şiddetinin artması fotosentezi artırmaz.
Yapay ışık kaynaklarında da fotosentez yapılabilir, fakat çok fazla ışığa ihtiyaç vardır.

b) Işık Rengi

Fotosentez en hızlı mor ve kırmızı ışıkta, en yavaş yeşil ışıkta gerçekleşir. (Geçen sene ışık renkleri konusunda öğrendiğiniz gibi bir cisim hangi renkte görünüyorsa o rengi yansıtıyor demektir. Fotosentez için ışın emilmesi gerekir. Bitkinin yaprak kısımları yeşil olduğundan yeşil rengi çok yansıtıp az soğurur. Bu nedenle yeşil renk ışıkta en az gerçekleşir.)

4. Sıcaklık

Fotosentez için en uygun sıcaklık 25-35 °C arasıdır. Sıcaklığın artması ya da azalması fotosentez hızını azaltır.

Not: Yukarıda verilenler dışında klorofil sayısı da fotosentezin daha fazla gerçekleşmesini sağlar. Bu sebeple klorofil sayısını etkileyecek yaprak sayısı ve yaprak büyüklüğü de fotosentez hızını etkiler.

Fotosentez Ürünleri Nelerdir

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, plastik ürünlerde fotosentez sonucu oluşan dolaylı ürünlerdir. (Odun, kağıt yapısında selüloz bulunur.)
Fotosentez olmasaydı bu organik ürünleri elde edemeyecektik.

Fotosentezin Önemi

• Fotosentez sayesinde besin ve oksijen üretilir.
• Fotosentez havadaki karbondioksiti azaltır.
• Fotosentez sayesinde sera etkisi azalır, küresel ısınma engellenir.

Fotosentez Deneyleri

1. 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.)

2. Oksijen oluşması

Elodea su bitkisidir. Elodea bitkisinin üzerine deney tüpü geçiriliyor. Su dolu kaba yerleştiriliyor. Işık alan bitki fotosentez yaparak oksijen gazı üretir. Oluşan gazın aleve yaklaştırıldığında parladığı görülür.

B- Solunum

• Canlıların yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilmek için enerjiye ihtiyaçları vardır.
• Canlıların besin maddelerini parçalayarak enerji elde etmesine solunum denir.
• Solunum olayı sırasında besin (glikoz) parçalanır. Besinde bulunan enerji ATP ye aktarılır.
• Enerji ATP molekülü içerisinde fosfat bağları arasındadır.

1. Oksijenli Solunum

Besinin mitokondri içerisinde oksijen kullanılarak yakılarak 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.

Besin + Oksijen → Karbondioksit + Su + Enerji
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

Not:Bitkilerde fotosentez sadece ışık alan ortamda gerçekleşir, solunum sürekli gerçekleşir.

Solunum Sonucu Karbondioksit Oluştuğunu Nasıl Anlarız
Solunum sonucu CO2 oluştuğunu anlamak için kireç suyuna pipetle üflediğimizde kireç suyu bulanır.
Kireç suyunun bulanması solunum sonucu karbondioksit oluştuğunu gösterir.
Karbondioksit gazı kireç suyunu bulandırır.

2. Oksijensiz Solunum

• Besinlerin enzimler yardımıyla oksijen kullanmadan yıkılıp enerji elde edilmesine oksijensiz solunum denir.
• Toprakta ve bataklıkta yaşayan bazı bakteriler oksijensiz solunum yapar.
• Enerji üretimi oksijenli solunuma göre oldukça azdır.

3. Fermantasyon

Oksijensiz solunumda olduğu gibi besinlerin oksijen kullanılmadan enzimler yardımı ile parçalanıp enerji elde edilmesine fermantasyon denir.

Fermantasyon, hücrelerin sitoplazmasında gerçekleşir. Bazı maya mantarlarında, bazı bakterilerde, omurgalıların çizgili kaslarında ve bazı bitkilerin tohumlarında görülür.

Fermantasyon sonucu elde edilen enerji miktarı oksijenli ve oksijensiz solunuma göre oldukça azdır.

Günlük hayatımızda tükettiğimiz ekmek, yoğurt, sirke, boza, şalgam suyu ve kefir gibi besin maddelerinin üretiminde fermantasyondan yararlanılır. Fermantasyon, çok eski yıllardan beri besinlerin bozulmadan saklanması için uygulanan bir yöntemdir. Fermantasyon
ürünleri, probiyotik açıdan oldukça zengin olduğu için insan sağlığı için faydalıdır.

Laktik asit ve etil alkol fermantasyonu olmak üzere iki çeşittir.

a) Etil Alkol Fermantasyonu

Besin —> Etil Alkol + Karbondioksit + ATP

• Mayalar, birçok bakteri ve bazı bitki tohumları etil alkol fermantasyonu gerçekleştirir.
• Hamurun mayalanmasın karbondioksit çıkarak hamurun kabarmasını sağlar.
• Üzümden sirke yapımı
• Turşu yapımı

b) Laktik Asit Fermantasyonu

Besin —> Laktik Asit + ATP

• Yorucu egzersizler sırasında çizgili kaslara yeterince oksijen gitmez. Bu durumda çizgili kaslar oksijenli solunumun yanı sıra oksijensiz solunum da yapar. Bu oksijensiz solunum sonunda laktik asit açığa çıkar. Biriken laktik asit kaslarda yorgunluğa neden olur.
• Yoğurdun mayalanmasını sağlayan mikroorganizmalar da laktik asit fermantasyonu yapar.

Solunum Sonucu Oluşan Enerji Sıralaması

Oksijenli Solunum > Oksijensiz Solunum > Fermantasyon

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, fotosentezde kullanılır.

FOTOSENTEZ	OKSİJENLİ SOLUNUM
Karbondioksit, su tüketilir.	Besin, oksijen tüketilir.
Besin, oksijen üretilir.	Karbondioksit, su üretilir.
Işık enerjisi kimyasal enerjiye çevrilir.	Kimyasal enerji ATP ve ısı enerjisine çevrilir.
Gündüz gerçekleşir.(Yapay ışıkda da olur.)	Gece-gündüz gerçekleşir. ( Dikkat!)
Kloroplast da gerçekleşir. ( Klorofil )	Gelişmiş yapılı canlılarda mitokondride gerçekleşir.

Oksijenli ve Oksijensiz Solunum Arasındaki Farklar

OKSİJENLİ SOLUNUM	OKSİJENSİZ SOLUNUM
Besin, oksijen tüketilir.	Besin tüketilir.
Karbondioksit, su, ATP üretilir.	ATP üretilir.
Üretilen enerji fazladır.	Üretilen enerji azdır.
Mitokondride gerçekleşir.	Sitoplazmada gerçekleşir.
Gece-gündüz gerçekleşir.	Gece-gündüz gerçekleşir.
İlkel hücrelerde sitoplazmada başlayıp hücre zarı kıvrımlarında tamamlanır.
Gelişmiş hücrelerde oksijenli solunum, sitoplazmada başlayıp mitokondride devam eden enzimsel tepkimelerle gerçekleşir.

1. Oksijenli solunum yüksek yapılı canlılarda, oksijensiz solunum basit yapılı canlılarda görülür.
2. Oksijenli solunumda oksijen kullanılır, oksijensiz solunum da oksijen kullanılmaz.
3. Oksijenli solunum mitokondri de gerçekleşir, oksijensiz solunum sitoplazma da gerçekleşir.
4. Oksijenli solunum da su ve karbondioksit oluşur, oksijensiz solunum da etil alkol (veya laktik asit) ve karbondioksit oluşur.
5. Oksijenli solunumda 38 ATP oluşur, oksijensiz solunumda 2 ATP oluşur.
6. Oksijenli solunumda glikoz içerisindeki enerji tamamen ATP ye dönüşür, oksijensiz solunumda glikoz parçalanması sonucu oluşan etil alkol ve laktik asitte enerji kalır.