Konuya Başlarken bölümü açıktır. Konu anlatımının ilk %30'unu okuyabilirsiniz. Etkinlik, performans görevi ve kontrol noktası çözümleri abonelikle açılır.
Ücretsiz bölümün bittiği yere git
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.
Kemosentez sürecinde;
1. Enerji Kaynağı Olarak: İnorganik maddelerin oksitlenmesiyle açığa çıkan kimyasal enerji kullanılır.
2. Elektron Taşıma Sistemi (ETS): Oksidasyon olayı sırasında açığa çıkan elektronlar ETS’den geçirilerek ATP ve NADPH sentezlenir.
3. Calvin Döngüsü: Üretilen ATP ve NADPH'lar Calvin döngüsünde karbon fiksasyonu (CO2'nin tutulması) için kullanılır ve organik madde sentezlenir.
► Kemosentezi yapan canlılara Kemoototrof (Kemolitotrof) Canlılar denir.
Bu canlılar; Nitrifikasyon bakterileri, kükürt bakterileri, hidrojen bakterileri ve bazı arkelerdir.
► Kemoototrof canlılar kesinlikle prokaryot ve tek hücrelidir. (Yani bazı bakteri ve arkelerdir.)
► Kemosentez sırasında ETS elemanları kullanılır ve NADP molekülü NADPH şeklinde indirgenir.
► Kemosentezin başlangıcında inorganik moleküllerden ayrılan elektronlar ETS üzerinden O2'ye taşınır. Bu sırada ATP ve NADPH+H+ elde edilir. Buradaki ATP üretimi oksidadif fosforilasyon ile gerçekleşir. Bu ATP ve NADPH'lar kullanılarak CO2 indirgenir ve besin sentezi gerçekleşir.
Kemosentez Reaksiyonları
► Kemosentez reaksiyonları 2 basamakta gerçekleşir. Bunlar;
1. İnorganik Maddelerin Oksidasyonu ile Kimyasal Enerjinin Üretilmesi
2. Üretilen Kimyasal Enerji ile Besin Sentezlenmesi ve O2 Oluşması
► Kemosentez sırasında canlı türüne göre enerji kaynağı olarak farklı inorganik maddeler kullanılabilir.
► Demir (Fe+2), amonyak (NH3), nitrit (NO2), hidrojen gazı (H2), hidrojen sülfür (H2S) ve sülfür (S2) gibi inorganik madde çeşitleri oksitlenir.
► Oksidasyon sonucu elde edilen kimyasal enerji kullanılarak oksidatif fosforilasyonla ile ATP sentezlenir.
► ATP sentezinde ETS görev yapar. Sentezlenen ATP’ler; CO2 ve H2O’nun reaksiyona girmesinde kullanılır. Böylece besin ve O2 üretilir.
► Bu canlılar, kemosentez sonucu oluşturdukları oksijeni atmosfere vermezler. Bunu kendi metabolik olaylarında ve oksidasyonda kullanırlar.
► Kemoototrof canlılara nitrit ve nitrat bakterileri, kükürt, demir, hidrojen oksitleyici bakteriler ve arkelerin çoğu örnek olarak verilebilir.
► Kemoototrof canlılar, klorofil bulundurmadıkları için besin sentezi sırasında ışık enerjisini kullanmazlar.
Kemoototrof canlılar kemosentezi; hem gündüz hem de gece kesintisiz gerçekleştirirler.
Topraktaki amonyak bitkiler ve diğer canlılar için doğrudan kullanıma uygun değildir.
► Azotun ya nitrit (NO₂⁻) ya da nitrat (NO₃⁻) bileşikleri halinde toprakta bulunması gerekir.
► Azot; toprakta organik azot bileşikleri, nitrat (NO₃⁻) ve amonyum tuzları halinde bulunur.
Örnek Tepkimeler
Amonyak Oksidasyonu: 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + Enerji
Nitrit Oksidasyonu: 2HNO2 + O2 → 2HNO3 + Enerji
► Kemosentez, fotosenteze benzer şekilde Calvin döngüsünü kullanır.
► Güneş ışığı yerine kimyasal enerji kaynakları kullanılır.
► Kükürt bakterileri, hidrojen sülfürü (H₂S) oksitleyerek enerji elde eder ve bunu besin sentezi için kullanır.
► H₂S proteinlerin kokuşması sonucu oluşan zehirli bir gazdır. Çeşitli organik maddeler üzerinde mikroorganizmaların faaliyeti sonucu oluşur. Oluştuğu yerde çürük yumurta kokusu şeklinde bir koku yayar.
► Bazı fotosentetik bakteriler H₂S'i fotosentezde hidrojen ve elektron kaynağı olarak kullanırlar. Kemosentetik bakteriler ise kemosentezde enerji kaynağı olarak kullanır.
► Bu süreç, okyanus diplerinde ve karasal ekosistemlerde, özellikle azot döngüsünde önemli bir rol oynar.
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.
► K
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