BİTKİLERDE  RENK  PİGMENTLERİ   VE  FOTOSENTEZ

BİTKİLERDE  RENK  PİGMENTLERİ   VE  FOTOSENTEZ

Tüm canlılar büyümek, hareket edebilmek ve yaşamsal işlevlerini sürdürebilmek için  enerjiye  ihtiyaç  duyarlar. Bu enerjinin  kaynağı  ise  güneştir. Bitkiler, hücrelerinde güneşten gelen ışık enerjisini, klorofil pigmenti sayesinde soğurup, topraktaki su (H2O), havadaki karbondioksit  (CO2)  kullanarak  basit  şeker (glikoz) ve  oksijenin  oluşmasını  sağlar.  Bu olaya  fotosentez  denir.




Klorofilli bakteriler, bitkiler, mavi-yeşil algler, öglena(kamçılı hayvan) fotosentez yapan canlılardır. Bakteriler ve alglerde çekirdeksiz (prokaryot) hücre yapısında olduklarından tüm fotosentez tepkimeleri sitoplâzmada bulunan klorofiller ile gerçekleştirilir. Bir bitkinin ise tüm hücrelerinde fotosentez yapılmaz. Sadece yeşil olan yani kloroplast bulunduran hücreleri fotosentez yapar. (bitkilerde klorofiller, kloroplastlar içinde bulunur) Bitkinin klorofilli kısımları yeşil görünür.

•Klorofil, fotosentez için neden gereklidir?

Bitkilerde, fotosentez sırasında güneş ışığı yaprağın üzerine düşerek yaprak hücrelerindeki kloroplastlarda bulunan klorofillere ulaşır. Klorofiller bu ışığın enerjisini, hayatsal faaliyetlerde kullanılması için kimyasal enerjiye çevirir. Bu kimyasal enerjiyi  bitkiler glikoz elde etmekte kullanır.

Işık, fotosentez olayının vazgeçilmez bir öğesidir. Işık klorofili uyarır. Işık şiddeti arttıkça fotosentezin hızı bir noktaya kadar artar sonra sabit hızla devam eder. Üreticiler, bunun için sadece güneş ışığını kullanmazlar. Işık şiddetinin yeterli olduğu yapay ışık kaynakları da fotosentezin gerçekleşmesini sağlar. Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı da artar.

 Bitkiler yeşil ışıkta en az,  en fazla mor ve kırmızı ışıkta fotosentez yapar. Bitkinin klorofilli kısımlarının yeşil görünmesi, yeşil ışığın yansıtıldığını gösterir. 

Karbondioksit bulunmayan bir ortamda fotosentez gerçekleşmez. 
•Fotosentez olayı, su miktarı, topraktaki mineral düzeyi ve hava sıcaklığı gibi faktörlerden de etkilenir.

Bitkilerin renkleri nasıl oluşur
Bilindiği gibi bitkiler dünyasında hakim olan renk yeşil ve yeşilin tonlarıdır. Yeşil rengi oluşturan ana madde ise klorofildir. Son derece önemli bir madde olan klorofil bitki hücresinin sitoplazmasında dağınık halde bulunan kloroplastlardaki bir pigmenttir. Güneşten aldıkları ışığı rahatça yutacak niteliğe sahip olan bu pigmentler yalnızca yeşil rengi yansıtırlar. Bu özellik, yapraklara yeşil renk vermesinin yanı sıra, “fotosentez” gibi hayati bir işlemin gerçekleşmesini de sağlamaktadır.

Bitkiler fotosentez işleminde değişik renklerin birleşiminden oluşan güneş ışığını kullanırlar. Güneş ışığındaki renklerin en önemli özelliklerinden biri enerji yüklerinin birbirinden farklı olmasıdır. Bu renklerin ayrıştırılması ile ortaya çıkan ve tayf adı verilen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur. En çok enerji taşıyanlar tayfın iki ucundaki bu renklerdir. 

Renkler arasındaki bu enerji farkı bitkiler açısından çok önemlidir çünkü fotosentez yapabilmek için çok fazla enerjiye ihtiyaçları vardır. Bu nedenle bitkiler  fotosentez sırasında güneş ışınlarından en çok enerji taşıyanlarını (tayfın iki ucundaki renkleri) soğururlar yani emerler. Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki renklerin enerji yükü daha az olduğu için, yapraklar bu dalga boylarındaki ışınların az miktarını soğurup büyük bölümünü yansıtırlar. Yapraklar bütün bu işlemleri kloroplastlarda bulunan klorofil pigmenti sayesinde başarırlar.

Bitkinin fotosentez yapabilmesi için, klorofil maddesinin emdiği ışık parçacıklarının enerji seviyesinin yeterli olması gereklidir. Kısaca fotosentez işlemini özetleyelim. Bitki, bu ışık parçacıklarından aldığı enerjiyle su moleküllerini kırar ve oksijen ile hidrojen molekülleri elde eder.

Elde edilen hidrojen, bitkinin yaşamını sürdürmesi için karbondioksit gazındaki karbon atomlarıyla reaksiyona girerek bitkinin öz suyu haline dönüşür. Yani bitki kendi besinini oluşturmuş olur. Kullanılmayan oksijen ise havaya verilir. Atmosferde soluduğumuz oksijenin çok büyük bir bölümü bu yolla oluşur.

Görüldüğü gibi bitkilerin yeşil olması estetik bir görüntü vermesinin yanı sıra hem bitkilerin hem de diğer canlıların yaşamlarını sürdürebilmeleri için son derece hayati bir öneme sahiptir. Allah, bitkilerin ve diğer bütün canlıların beslenmesinde klorofil maddesini sebep kılmaktadır.

Fotosentezde rolü olan pigmentler

1- Klorofil pigmentleri: Klorofil sadece ışığı absorbe etmekle kalmaz, elde edilen enerjiyi bir molekülden diğerine transfer eder ve fotosentetik reaksiyonlarda bir katalizör rol oynar. 8 farklı klorofil tipi bilinmektedir. Klorofil a,b,c,d,e, bakterioklorofil a , bakterioklorofil b ve klorobium klorofil’dir.

Klorofil molekülünün kimyasal yapısı merkezde bulunan Mg atomunun çevresinde 4 pirol halkası oturmuştur (porfirin) yani klorofil molekülü tetrapirol bir yapıya sahiptir.

Sonbaharda yapraklarda görülen renk değişimi, yapraklarda meydana gelen kimyasal değişimler sebebi ile yeşil renkli klorofil molekülünün parçalanması, kahverengi ve gri renkli başka maddelere dönüşmesi sebebiyledir.

Klorofil a’nın 3. karbonuna metil, klorofil b’nin 3. karbonuna aldehit bağlanmıştır. Klorofil a molekülü petrol eterinde, klorofil b ise metil alkolde çözülür. Klorofil a için en yüksek ışık absorbsiyonu 429 nm., klorofil b için 453 nm. dalga boyundadır. Kırmızı ışınlar bölgesinde klorofil a için 660 nm. klorofil b içinde 642 nm. dalga boyundadır. 

2- Karatenoid pigmentler: Yüksek organizasyonlu bitkilerde, pek çok alglerde, fotosentetik bakterilerde, mantarlarda değişik miktarlarda bulunur. Kaatenoidler fotosentetik sistem içerisinde belli dalga boylarındaki ışık enerjisini absorbe edip daha sonra bunu klorofil molekülüne transfer etmekte ve böylece de fotosentez olayına katkıda bulunmaktadırlar. Karatonoidler, aşırı ışık ve bol oksijenli ortamda klorofilin oksitlenerek parçalanmasını önler ve aşırı ışığın neden olduğu fizyolojik doku yaralanmalarını karşı bitkiyi korur.

3- Fikobilinler: (Fikoeritrin, fikosiyanin), hücrede proteinlere bağlı olarak ve suda çözünebilir bulunur, fikobilinler fotosentezde kullanılan ışık enerjisinin absorbe edilmesinde aktif rol oynarlar. Absorbe ettikleri ışık enerjisini klorofil pigmentine transfer ederler.

4- Sitokromlar

5- Plastokinonlar

6- Plastosiyanin

7- Kloroplastlar

Plastitler  Nelerdir?

Sadece bitki hücrelerinde bulunur. Hücre ile gelişerek, bulundukları ortama göre, farklı renk pigment taneciklerini oluştururlar ve renklere göre farklı görevler üstlenirler. Plastitler ışık etkisiyle birbirlerine dönüşebilirler. 
Pigmentleri ve görevleri farklı plastitler üç çeşittir:
a) Kloroplast: Yeşil renk pigmenti olan klorofil taşırlar. Bitkilerin yapraklarında, ham meyve ve sebzelerinde, genç dallarında, otsu gövdelerinde bulunur. Kloroplastlar fotosentez olayını gerçekleştirir. Fotosentez sonucu besin ve oksijen üretilir.
b)Kromoplast: Sarı, kırmızı ve turuncu renk pigmentlerini taşırlar. Böylece bitki ve meyvelere renk verirler, vitamin üretip depolarlar. Kloroplastın değişimi ile oluşurlar. 
c)Lökoplast: Renksiz plastitlerdir. Işık aldığında yeşil renkli kloroplastlara dönüşebilirler. Bitkinin tohumlarında, kök ve toprak altı gövdesi gibi depo organlarında bulunur. Lökoplastlarda protein, yağ ve nişasta gibi besinler depolanır.

Bitki  besin  elementleri  ve  meyve  kalitesi

Potasyum bitkilerde su dengesini sağlar, fotosentez ürünlerinin üretimini ve taşınmasını sağlar ve bazı enzim sistemlerini etkinleştirir ya da aktive eder. Özellikle meyveler açısından potasyum çok önemlidir. Şeker oranı yüksek, tam renklenmiş albenisi fazla, kaliteli meyveler elde edilmesi yeterli potasyum verilmesine bağlıdır (Fırat, 1990). Potasyum şeker oranını yükseltir, meyvede renk, aroma, olgunlaşma, sertlik ve depolanmaya dayanıklılık gibi kalite artırıcı etkiye sahiptir. Phenylalanine gibi diğer Amino Asitler de meyvenin  kırmızı  renk  almasını  sağlayan antosiyanin  maddesinin  oluşumuna  yardımcı  olurlar.