Konu Detayı Sayfası

Işık Enerjisi Kullanılmadan Besin Sentezi (Kemosentez)

Konuyu PDF İndir

2 PDF indirme

10.Sınıf

Enerji

Işık enerjisi Kullanılmadan Besin Sentezi (Kemosentez)

6316

Image
Ücretsiz konu önizlemesi
Konuya Başlarken bölümü açıktır. Konu anlatımının ilk %30'unu okuyabilirsiniz. Etkinlik, performans görevi ve kontrol noktası çözümleri abonelikle açılır.
Ücretsiz bölümün bittiği yere git
🌊
Konuya Başlarken (Ders Kitabının 37.Sayfasında Bulunmaktadır.)

Hidrotermal Bacalar ve Işık Olmadan Besin Üretimi – Açıklamalı Cevaplar

Yönerge: Hidrotermal bacalarla ilgili verilen bilgilerden yararlanarak aşağıdaki soruları cevaplayınız. Cevaplarınızı oluştururken fotosentezde öğrendiğiniz enerji kaynağı ve besin üretimi kavramlarını da dikkate alınız.

Okyanusların çok derin bölgelerine Güneş ışığı ulaşmaz. Buna rağmen hidrotermal bacaların çevresinde üreticiler ve bu üreticilere bağlı olarak yaşayan çok sayıda canlı bulunabilir. Bu durum, organik besin üretiminin her zaman ışık enerjisine bağlı olmadığını gösteren önemli bir örnektir.

1
Canlıların besin sentezlemesi ortamda ışığın bulunması ile ilişkili midir?
Cevap: Besin sentezi her zaman ışığın bulunmasına bağlı değildir. Fotosentez yapan canlılar besin üretiminde ışık enerjisinden yararlanırken bazı prokaryot canlılar ışık kullanmadan da organik besin sentezleyebilir.
Açıklama: Fotosentetik ototrofların enerji kaynağı ışıktır. Kemoototrof canlılar ise bazı inorganik maddelerin oksitlenmesi sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiden yararlanır. Bu nedenle ışığın ulaşmadığı ortamlarda da bazı üreticiler yaşamlarını sürdürebilir.
2
Okyanusların binlerce metre derinliğinde, Güneş ışığının hiç ulaşmadığı hidrotermal bacaların çevresindeki üreticiler nasıl besin üretir?
Cevap: Hidrotermal bacaların çevresindeki bazı prokaryot canlılar, hidrojen sülfür gibi inorganik maddeleri oksitleyerek kimyasal enerji elde eder. Bu enerjiyi kullanarak karbondioksit ve diğer inorganik maddelerden organik besin sentezler.
Açıklama: Işık enerjisi kullanılmadan, inorganik maddelerin oksitlenmesiyle elde edilen kimyasal enerjiden yararlanılarak organik madde sentezlenmesine kemosentez denir.
3
Hidrotermal bacaların etrafında oluşan ekosistemde hangi canlılar yaşayabilir?
Cevap: Hidrotermal bacaların çevresinde kemosentez yapan üretici prokaryotların yanı sıra bu üreticilere doğrudan veya dolaylı olarak bağlı yaşayan karides, yengeç, midye ve denizyıldızı gibi canlılar bulunabilir.
Açıklama: Bu ekosistemlerde enerji akışının başlangıcında Güneş ışığını kullanan fotosentetik üreticiler yerine kimyasal enerjiden yararlanan kemoototrof canlılar bulunur. Bu canlıların ürettiği organik maddeler diğer canlıların yaşamını destekler.

📌 Genel Değerlendirme

Bütün üreticiler aynı enerji kaynağını kullanmaz. Fotoototroflar ışık enerjisinden, kemoototroflar ise bazı inorganik maddelerin oksitlenmesi sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiden yararlanır.

Bu nedenle Güneş ışığının ulaşmadığı derin deniz ortamlarında bile üretime dayalı ekosistemler oluşabilir.

🎥 Derin Denizlerde Yaşam ve Hidrotermal Bacalar
Video Özeti:
  • Hidrotermal Bacalar: Okyanusların derin bölgelerinde bulunan ve mineral bakımından zengin sıcak suların deniz tabanından çıktığı yapılardır.
  • Işık Olmadan Üretim: Güneş ışığının ulaşmadığı bu ortamlarda bazı prokaryot canlılar fotosentez yerine kemosentez yaparak organik besin üretir.
  • Kimyasal Enerji: Hidrojen sülfür gibi inorganik maddelerin oksitlenmesi sırasında açığa çıkan enerji, organik madde sentezinde kullanılır.
  • Ekosistemin Üreticileri: Kemosentez yapan prokaryotlar bu derin deniz ekosistemlerindeki besin zincirinin temelini oluşturur.
  • Canlı Çeşitliliği: Karides, yengeç, midye, tüp solucanları ve benzeri canlılar doğrudan veya dolaylı olarak kemosentetik üreticilere bağlı yaşayabilir.
* Video, Güneş ışığının ulaşmadığı derin deniz ortamlarında kemosenteze dayalı ekosistemlerin nasıl oluşabildiğini göstermektedir.
Kemosentez Olayı

► Güneş ışığının ulaşamadığı okyanusların derin bölgelerinde yaşam oldukça sınırlıdır. Ancak 1970'li yıllarda, Galapagos Adaları yakınlarında deniz seviyesinden 1.600 metre derinlikte, birçok canlı türünün volkanik bacalar etrafında yaşadığı keşfedilmiştir.

► Bu canlılar, güneş ışığı olmadan yaşamlarını sürdürmekte ve kemosentez adı verilen bir süreçle enerji üretmektedir.

► Kemosentez; klorofile sahip olmayan bazı ototrof prokaryotların, güneş ışığı yerine inorganik maddeleri oksitleyerek enerji elde ettiği bir biyokimyasal süreçtir.

► Bu kimyasal enerji, ATP ve NADPH üretiminde kullanılır. Sonra organik madde sentezi gerçekleştirilir.

► Kemosentezde sentezlenen ATP oksidatif fosforilasyon ile elde edilir.

► Kemosentez sırasında gerekli olan kimyasal enerji; bazı inorganik moleküllerin oksitlenmesi sonucu elde edilir. Bu inorganik moleküller; hidrojen sülfür (H₂S), amonyak (NH₃), demir (Fe²⁺), nitrit (NO₂⁻), kükürt (S) gibi bileşiklerdir.

Öğrenci Plus

4. Etkinlik (Ders Kitabının 38.Sayfasında Bulunmaktadır.) Işık Olmadan Yaşam – Açıklamalı Çalışma

Bu çalışmanın açıklamalı çözümüne Öğrenci Plus ile erişebilirsiniz.

Paketleri incele

Kemosentezin Azot Döngüsündeki Rolü

► Bitkiler, havadaki karbondioksiti (CO₂) bağlayarak organik bileşikler sentezleyebilirken, atmosferde bulunan azot gazını (N₂) doğrudan kullanamazlar.

► Gelişimleri için büyük önem taşıyan azot, bitkiler tarafından azotlu bileşikler hâlinde topraktan alınır.

► Bu sürecin temel taşı, doğada azot döngüsünün gerçekleşmesidir.

Kemosentetik Bakteriler; topraktaki azotlu organik maddeleri bitkilerin kullanabileceği nitrat ve nitrit gibi bileşiklere dönüştürür.

Bu süreçte;

Amonyak (NH₃): Çürükçül organizmalar tarafından organik maddelerden elde edilir.

Amonyum (NH₄⁺): NH₃’ye H⁺ iyonlarının eklenmesiyle oluşur.

Nitrifikasyon: Kemosentetik bakteriler amonyağı nitrata ve nitrite dönüştürerek bitkilerin kullanımına sunar.

Denitrifikasyon: Denitrifikasyon bakterileri, toprakta fazla bulunan nitratı (NO3) parçalayarak azot gazına (N₂) çevirirler ve atmosfere geri kazandırırlar. Bu süreçle doğadaki azot döngüsü tamamlanmış olur.

► Atmosferde yüksek oranda serbest azot gazı bulunmasına rağmen bitkiler bundan doğrudan faydalanamzlar.

► Bitkiler azotu nitrat (NO3-) ve amonyum (NH4+) iyonları şeklinde doğrudan topraktan alabilirler.

► Azotun bitkilerin kullanabileceği hâle gelme sürecinde çürükçüller(saprotrofik) ve kemosentetik bakteriler rol oynar.

► Çürükçüller, doğadaki ölü hayvan ve bitki gibi organik atıkları ayrıştırarak bunların yapısında bulunan azotlu bileşikleri (amino asitler, nükleik asitler vb.) NH3'e dönüştürür.

► Bitkiler, NH3, NO2 ve serbest azot gazını  (N2) 'yi doğrudan kullanamazlar.

Azot Döngüsünün Gerçekleşme Basamakları

► Canlıların ölü ve organik atıkları çürükçüller tarafından (bazı bakteri ve küf mantarları) NH3'e kadar ayrıştırılır.

► Kemosentetikler oksitleme olayı ile NH3'ü NO2'ye, NO2'yi de NO3'e dönüştürürler.

► NH3'ün nitrat ve nitrat tuzlarına dönüştürülmesinde; nitrosomonas ve mikrobacter cinsi bakteriler görev alır.

► Eğer NH3 toprakta bulunuyorsa; NH3'e H+ katılarak önce NH4 oluşturulur. Daha sonra bu amonyumu kemosentetik bakteriler nitrifikasyon ile nitrit ve nitrat tuzlarına dönüştürürler.

► Bu amonyum ve nitrat tuzları ise bitki tarafından köklerle alınarak kullanılır.

► Bu dönüşümler sırasında kimyasal enerji açığa çıkar. Her iki bakteri türü bu dönüşümlereden elde ettiği kimyasal enerji ile ATP sentezler. Bu ATP'lerde kemosentez olayında kullanılır.

Kemosentetiklerin Endüstriyel Alanda Kullanımı

► Kemosentetik arkelerin büyük bir kısmı yüksek tuzluluk, düşük oksijen yoğunluğu, yüksek sıcaklık, yüksek ya da düşük pH gibi zor koşullarda yaşarlar.
► Bu canlılardan elde edilen zor koşullara dayanıklı enzimler, endüstride kullanılmaktadır.
► Kemosentetik bakterilerden birçok alanda yararlanılır. Bunlar;
1. Metallerin etkisiyle kirlenmiş suların kullanılabilir hâle getirilmesinde,

2. Boya endüstrisinde ve arıtma tesislerinde atık suların temizlenmesinde,
3. Kalitesi düşük metal cevherlerin zenginleştirilmesinde,
4. Çöplerin ayrıştırılmasında,
5. Biyoyakıt ve biyogaz üretiminde,
6. Arıtma sistemlerinde metanojenlerin ürettiği metanın sanayide enerji kaynağı olarak kullanılmasında,
7. Metan gazının sıvılaştırılması ile elde edilen yakıtla seraların ısıtılmasında,
8. Biyogaz üretimi sırasında oluşan amonyak ve fosfatlı bileşiklerin gübre ve hayvan yemi olarak kullanılmasında faydalanılır.

Bir Fikrin Var mı?

Bataklık bölgelerinin çürük yumurta gibi kokması, madenciliğe bağlı olarak gelişen asidik maden sahaları gibi olumsuz durumlar çok yaygın çevre problemleridir. Bu olayların nedenleri ile ilgili düşüncelerinizi arkadaşlarınızla paylaşınız.

Bataklık bölgelerinde çürük yumurta kokusunun kaynağı, hidrojen sülfür (H₂S) gazıdır. Bu gaz, organik maddelerin anaerobik (oksijensiz) ortamda ayrışması sırasında sülfat indirgenmesi yapan bakteriler tarafından üretilir. Süreç şu şekilde açıklanabilir:

Oksijensiz Ortam:

Bataklık bölgelerinde oksijen miktarı sınırlıdır. Bu ortam, anaerobik bakterilerin aktif hale gelmesi için uygundur.

Organik Maddenin Çürümesi:

Bataklık bölgelerinde ölü bitki ve hayvan kalıntıları birikir. Bu organik maddeler bakteriler tarafından parçalanır.

Sülfat İndirgenmesi:

Sularda bulunan sülfat (SO₄²⁻) iyonları, sülfat indirgeme

Ücretsiz önizleme burada bitti

Konu anlatımının kalan %70’i kilitli

Asıl konu anlatımının ilk %30’unu okudunuz. Konu metninin devamını okumak ve etkinlik, performans görevi ile kontrol noktası çözümlerini görmek için abone olun.

Konu anlatımının tamamını aç

Konuya Ait Çıkmış Sorular

Soru 1.

Kemosentez yapan canlılar
I. biyogaz üretimi,
II. çevresel kirlilikle mücadele,
III. kalitesi düşük metal cevherleri zenginleştirme
uygulama alanlarının hangilerinde kullanılabilir?

(AYT Tarama Testi-13)

Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.
Soru 2.

Kemosentez yapan canlılar aşağıda verilen tepkimelerden hangisini kesinlikle gerçekleştiremez?

(AYT Tarama Testi-13)

Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.
Soru 3.

Kemosentez sırasında enerji kaynağı olarak
I. Ca+2
II. Fe+2
III. H2S
IV. NH3
moleküllerinden hangileri kullanılabilir?

(AYT Tarama Testi-13)

Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.
Soru 4.

Aşağıdaki şema kemosentez reaksiyonlarının iki evrede gerçekleştiğini göstermektedir.

Soru Resim 2

Buna göre
I. 1. evrede oksidasyon ile enerji üretilir.
II. 2. evrede CO2 indirgenerek organik besin sentezlenir.
III. Her iki evrede de organik maddeler, oksidasyona uğrayarak farklı maddelere dönüştürülür.
ifadelerinden hangileri doğrudur?

(AYT Tarama Testi-13)

Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.

Konu İle İlgili Çalışma Soruları

Soru 1.

Derin deniz araştırma denizaltısı Alvin’le 1977 yılında Galapagos yakınlarında ilk kez bir sıcak su ağzına inen araştırmacılar hiç beklemedikleri bir manzarayla karşılaşırlar. Sıcak su ağzı yoğun bir şekilde omurgasız hayvanlarla çevrilidir. Bu hayvanların bir bölümü, midye gibi tanıdık hayvanların dev biçimlerinden ibarettir ya da dev tüp solucanları gibi hiç bilinmeyen canlılardır. Araştırmacılar karşılaştıkları ekosistemin karmaşıklığı ve çeşitliliği karşısında şaşırırlar. Ancak asıl merak ettikleri soru şudur: Güneş ışığından ve bilinen her türlü besin kaynağından yoksun bu ekosistemi besleyen kaynak nedir?

Biyoloji öğretmeni, önceki derste yukarıdaki bilgileri vererek öğrencilerinden metindeki sorunun cevabı ile ilgili araştırma yapmalarını ister. Genel ağdaki güvenilir kaynaklardan yararlanan Ayşe, ulaştığı bilgileri defterine yazarak sınıf arkadaşlarıyla paylaşır.

Soru Resim 2

Ayşe’nin Defteri Sıcak su ağzında yaşayan üretici canlılar, besin üretmek için basit moleküllerdeki kimyasal enerjiden yararlanan bakterilerdir. Bakterilerin gerçekleştirdiği bu olaya kemosentez adı verilir. Kemosentez yapan bakteriler; sıcak su içinde çözünmüş hidrojen sülfür, hidrojen, metan gibi gazlardaki kimyasal enerjiyi kullanıp, karbondioksitle hidrojenleri birleştirerek besin yapmaktadır.

a. Işığın ulaşamadığı sıcak su ağızlarında çeşitli omurgasız hayvanlar yaşamını nasıl devam ettirir?

b. Kemosentez yapan canlıların azalması ya da yok olması derin deniz ekosistemini nasıl etkiler?

Açık uçlu soru. Açıklamayı görmek için önce kendi cevabınızı yazmanız istenir.
Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.
Soru 2.

Bazı bakterilerin ve arkelerin bir çoğu besinlerini kemosentezle üretir. Besinlerini kemosentezle üreten bu canlılara kemoototrof canlılar adı verilir.  Kemosentez sırasında farklı inorganik madde çeşitleri oksitlenir. Oksidasyon sonucu elde edilen enerji ile ATP sentezlenerek glikoz, amino asit, organik baz gibi organik bileşikler üretilir.

Kemoototrofların oksidasyonda kullandıkları inorganik maddeleri yazınız.

Açık uçlu soru. Açıklamayı görmek için önce kendi cevabınızı yazmanız istenir.
Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.
Soru 3.

Kemosentetik canlılar ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğru değildir?

Favori ve not özellikleri aktif abonelikle kullanılabilir.