Bitkilerin organik moleküllerinde depolanan enerji Güneş’ten gelmektedir. Bitkilerin kloroplastları Güneş’ten gelen, ışık enerjisini soğurur ve bu enerjiyi bitkilerde, şekerde ve diğer organik moleküllerde depolanan kimyasal bağ enerjisine dönüştürür. Bu dönüştürme sürecifotosentezolarak isimlendirilir. Tavşan gibi canlılar da ışık enerjisi sayesinde oluşan organik molekülleri besin olarak yaşamsal işlevlerde kullanır.
Fotosentez olayını sadece bitkiler gerçekleştirmez. Bazı bakteriler, öglena ve algler de fotosentez yapabilir. Bu canlılar hem kendi besinlerini fotosentezle üretir hem de diğer canlılara besin kaynağı oluşturur.
Fotosentez olayı, canlıların besin ihtiyacını karşılarken aynı zamanda günlük hayatımızda kullanılan pamuk, keten gibi tekstil ürünlerinin oluşmasında; mobilyacılıkta ve kağıt ürünlerinin oluşmasında dakatkı sağlamaktadır. Enerji üretmek için kullanılan kömür, doğal gaz gibi fosil yakıtların da kaynağı aslında fotosentez yapan organizmalardır.
Bilgilendirme
İnorganik maddelerden ihtiyaç duydukları organik maddeleri sentezleyen canlılara ototrof canlılar denir. Organik madde sentezi için ışık enerjisi kullananlara isefotosentetik ototrof canlılar denir. Organik besin maddelerini kendileri sentezleyemeyen ve dışarıdan hazır olarak alan canlılara da heterotrof canlılar denir.
Fotosentez Hakkındaki Bilgilerin Tarihsel Gelişimi
Bilimsel bilgi, güvenilir ve uzun süreli olmasına rağmen tam doğru ya da kesin değildir. Çünkü bu bilginin içerdiği gerçekler, teoriler ve kanunlar; yeni kanıtlar, yeni teknolojik avantajlarla yeniden yorumlanıp değişebilir. Fotosentez hakkında edinilen bilgiler de sürekli yeni bulgularla değişmekte ve gelişmektedir. Bu durum da bize bilimsel bilginin durağan olmadığını dinamik bir yapısının olduğunu göstermektedir.
Fotosentezle ilgili önemli araştırmalar birkaç basit soru ile başladı: “Küçük bir tohum, onlarca kütlesi olan bir ağaca dönüştüğünde, ağacın kütlesindeki artış neden kaynaklanmaktadır? Topraktan mı? Sudan mı? Havadan mı?” Çeşitli bilim insanları yaptıkları araştırmalar sonucunda bu soruları yanıtlamışlardır. Şimdi fotosentezle ilgili önemli çalışmalar yapan bazı bilim insanlarının çalışmalarına birlikte bakalım.
Fotosentez İle İlgili Çalışmalar Yapan Bilim Adamları
Aristo
Aristo,bitkilerin gereksinim duydukları maddeleri çaba göstermeksizin işlenmiş olarak,kökleri aracılığı ile topraktan aldıklarını ileri sürmüştür.
Jan Baptist Van Helmont
Helmont,17. yüzyılda bitki beslenmesi, büyümesi ve gelişimi alanında dikkate değerilk araştırmaları yapmıştır. Araştırmacı 2,3 kg ağırlığındaki bir söğüt fidanını içinde 90,7 kgtoprak bulunan bir saksıya dikmiş ve bunu 5 yıl boyunca sadece yağmur suyuyla sulamıştır. Süre sonunda fidan 77,1 kg’lık bir ağaç olmuştur. Helmont, deneme sonunda saksıdaki kuru toprak ağırlığını başlangıçtaki toprak ağırlığından yaklaşık 60 g eksik bulmuş ve toprağın kütlesinde önemli bir değişmenin olmadığı kanısına varmıştır. Böylece bitki ağırlığındaki 74,8kg’lık artışın sadece sudan kaynaklandığı ve tüm bitkisel maddelerin yalnızca sudan oluştuğu sonucunu çıkarmıştır.
Joseph Priestley
Joseph Priestley, 1775 yılında gelişmekte olan bir nane bitkisinin havayı temizlediğini keşfetti. Bunun üzerine Priestley bir mum alıp üzerini cam bir kavanozla kapattı ve mumunalevi tamamen sönene kadar bekledi. Havada bulunan bir madde alevin devamını sağlıyor,yanma için gerekli olan o madde bittiğinde alev sönüyordu. Bunun üzerine Priestley camkavanozun altına yanan bir mum ve canlı bir bitki koydu ve alevin daha uzun süre devam ettiğini gördü. Sonuç şuydu: Bitki mumun daha uzun süre yanması için gerekli olan o maddeyi üretiyordu. Bu madde oksijendi.
Jan Ingenhousz
JanIngen housz, Priestley’in denemelerini yenileyerek yeşil bitkilerin oksijen vermeleri için ışığın gerekli olduğunu bulmuştur.
Jean Senebier
Senebier yeşil bitkilerin havaya O2 vermesinin, havadan CO2 almasına ve bitkiler tarafından oluşturulan O2 miktarının tamamen ortamda var olan CO2 miktarına bağlı olduğunu göstermiştir.
Theodore De Saussure
De Saussure ışık varlığında bitkilerin havadan karbondioksit alarak havaya oksijen verdiğini bulmuştur. Daha sonra ilk kez alınan O2 ve dışarı verilen CO2 miktarını ölçmeyi başarmıştır. Araştırmacıya göre bitkiler CO2 bulunmayan bir ortamda yaşayamazlar. Theodore De Saussure’ün elde ettiği bulgular şu şekilde özetlenebilir: Bitkiler için karbon kaynağı toprak değil havadır. Bitki besinlerinin sadece küçük bir bölümü topraktan gelir. Bitkiler azotu havadan değil topraktan alır. Mineral maddelerin alınmalarında, bitkiler seçici davranır. Topraktan,tuzlarla birlikte su da alınır.
Justus Von Liebig
Liebig, 1840 yılında, CO2 in bitkiler için C kaynağı olduğunu vurgulamıştır.
Robert Mayer
Robert Mayer, 1842 yılında canlılar tarafından kullanılan enerji kaynağının Güneş ışığı olduğunu ve ışık enerjisinin bitkilerce soğurularak fotosentez olayının reaksiyonlarında kimyasal enerjiye dönüştüğünü ilk defa rapor etmiştir.
Julius Von Sachs
1860 yılında bitkilerin tuz çözeltilerinde yetiştirilebileceğini kanıtlamıştır.
Frederick Blackman
Blackman,1905’te fotosentezin yalnızca fotokimyasal bir olay değil aynı zamanda biyokimyasal bir olay olduğunu ileri sürerek fotosentezin ışık gerektirmeyen bir karanlık reaksiyon safhası olduğunu da vurgulamıştır.
Richard Martin Willstätter ve Arthur Stoll
1918 yılında Willstatter ve Stoll, fotosentez olayına dair o güne kadar bilinenleri “Karbon Asimilasyonu” adlı eserlerinde toplamışlar ve bu konuda yeni araştırmalara hizmet etmişlerdir.
C. B. Van Niel
1930’larda C. B. Van Niel, suyun fotosentezde hidrojen kaynağı olarak iş gördüğünü kanıtlamıştır. Araştırmacı, ışık enerjisinin suyu parçalaması sonucunda serbest kalan oksijenin moleküler oksijeni oluşturmak üzere tekrar düzenlendiğini ve hidrojenin şekerleri oluşturmakiçin karbondioksit ile reaksiyona girdiğini saptamıştır.
Robert Hill
Robert Hill, 1937 yılında fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonları üzerinde çalışarak ortamda ışık, su ve uygun bir hidrojen yakalayıcısı bulunduğunda, yapraklardan izole edilen kloroplastların ortamda CO2 olmadan O2 oluşturabildiklerini görmüştür. Ayrıca yapraklarda doğal bir hidrojen yakalayıcısı maddenin bulunduğunu ortaya koymuştur. Bugünkü bilgilere göre bu maddeler ferodoksin ve NADP+dir. Hill Reaksiyonu adını verdiği bir denklemle olayı açıklamıştır. Reaksiyon, fotosentezde O2nin ışığa bağımlı reaksiyonlarda oluştuğu ve bunun kökeninin CO2 olmayıp H2O olduğunu göstermesi yönünden önemlidir.
Daniel Arnon
Arnonve arkadaşları fotosentezde (1961-1965) ışık enerjisinin adenozin trifosfat hâline dönüştürüldüğünü bulmuştur.
Melvin Calvin
Fotosentezin karanlık reaksiyonları üzerinde çalışan (1954-1962) Calvin ve arkadaşları ise fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonları üzerinde çalışmışlar ve bu olaydaki karbon metabolizmasını tüm ayrıntılarıyla açıklamışlardır. Bunun üzerine Calvin’e Nobel Ödülü verilmiştir.
Marshall Davidson Hatch ve Charles Roger Slack
Hatchve Slack, 1966’da bazı bitkilerde fotosentezin karanlık reaksiyonlarında oluşanilk kararlı ürünün 3C’lu değil de 4C’lu olduğunu tespit ettiler. Söz konusu bitkilerin tamamen farklı bir karbon (C) metabolizması olduğunu göstermişlerdir.
