Fotosentez Reaksiyonları:

Işığa bağımlı ve ışıktan bağımsız reaksiyonlar olmak üzere iki basamakta gerçekleşir.

1. Işığa Bağımlı Reaksiyonlar:

•      Ökaryot hücrelerde kloroplastın granalarında tilakoid zarlar üzerinde, prokaryotların hücre zarı kıvrımlarında gerçekleşir.
•      Bu evrede amaç ışığa bağımlı reaksiyonlarda kullanılmak üzere ATP ve NADPH üretmektir.
•      Granalarını oluşturan tilakoid zar üzerindeki ETS görev yapar.
•      Işığa bağımlı tepkimelerde sıcaklıktan çok ışık etkilidir.
•      Klorifilin ışığı soğurup uyarılması ile yapısından bir elektron kopar ve klorofil yükseltgenir.
•      Bu sırada su güneş ışığı etkisiyle parçalanır buna fotoliz denir. İki proton, iki elektron ve bir oksijen açığa çıkar. Oksijen atmosfere verilir. Açığa çıkan elektronlarla klorofilin elektron açığı kapatılır ve klorofil indirgenir.
•      Klorofilden kopan elektronlar, yükseltgenip ve indirgenerek ETS’deki moleküllerin birinden diğerine aktarılırlar.
•      Elektronlar ETS de ilerledikçe enerji açığa çıkar ve bu enerjinin bir kısmı stromada var olan protonların ve suyun parçalanması ile oluşan protonların tilakoid boşluğa pompalanmasını sağlar. Tilakoid zarda bulunan ATP sentaz yardımıyla ATP sentezlenir. Tilakoid zarın her iki tarafındaki protonların yük farkın bir potansiyel enerji yaratır. ATP sentaz enzimi birken protonların tekrar stromaya geçmesini ve geçerken de ATP sentezlenmesini sağlar. Buna fotofosforilasyon denir. Zarın her iki tarafında bulunan H+ yoğunluğuna bağlı olarak ATP sentezlenmesine ise kemiozmozis denir.
•      ETS’den gelen iki elektron ve suyun fotolizi sonucu oluşan bir proton NADP+’ye aktarılır ve NADP+ indirgenerek NADPH oluşturulur.

2.Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar (Calvin Döngüsü):

•      Işık doğrudan gerekli değildir fakat ışığa bağımlı reaksiyonlarda üretilen ATP ve NADPH moleküllerine ihtiyaç duyulur.
•      ETS görev almaz.
•      Sıcaklık değişiminden etkilenir.
•      Rubisko enzimi yardımıyla 5C’lu bir bileşiğe CO2 eklenip 6C’lu bir bileşik oluşur ve böylece calvin döngüsü başlamış olur.
•      Oluşan 6C’lu bileşik kararsızdır ve enzimatik reaksiyonlarla parçalanır. Bu reaksiyonlar sırasında ATP harcanır ve NADPH elektronlarını vererek yükseltgenir.  Sonunda 6C’lu bileşikten iki molekül PGAL oluşur.
•      PGAL molekülü aracılığı ile glikoz, yağ asidi, amino asit, vitamin gibi birçok organik molekül sentezlenir.

Organik Moleküllerin Sentezi:

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler:

1.Klorofil Miktarı: Klorofil miktarı arttıkça fotosentez hızı da artar. Büyük yapraklarda klorofil miktarının fazla olması fotosentezinde hızını artırır.

2.Işık Şiddeti: Işık olmadan fotosentez geçekleşmez. Işık şiddeti artarsa fotosentezin hızı da artar fakat bir süre sonra sabit hızla devam eder. Çünkü miktarı sabit kalan diğer faktörler, fotosentez hızını sınırlandırır.

3.Işığın Dalga Boyu: Fotosentez görünür ışık varlığında gerçekleşir. Klorofil mor ve kırmızı ışığı daha fazla soğurduğu için fotosentez hızlı gerçekleşir. Yeşil ışık en az soğurulan ışıktır ve fotosentez yavaştır.

5.Sıcaklık: Işık şiddeti yüksekken sıcaklığın artışı fotosentezi belli bir seviyeye kadar artırır fakat sıcaklığın belli bir değeri geçmesi fotosentezde kullanılan enzimlerin yapısınız bozacağı için fotosentez hızı düşer. Işık şiddetinin düşük olduğu durumda sıcaklık yükselse de fotosentez hızında önemli bir değişiklik olmaz. Çünkü fotosentez hızı düşük ışık şiddetiyle belirlenir.

5.CO2 Yoğunluğu: CO2 yoğunluğu belli bir seviyeye kadar fotosentezi hızlandırır fakat sonra sabit hızla devam eder. Çünkü fotosentez hızı miktarı en az olan faktörlerle belirlenir.

6.Su Miktarı: Su bitkiler ve diğer canlılar için hayati öneme sahiptir. Su miktarının %15’in altında kalması fotosentezin gerçekleşmemesine denen olur. Çünkü fotosentezde birçok enzimatik reaksiyon meydana gelir ve enzimlerin çalışabilmesi için ortamda en az %15 su bulunmalıdır. Su miktarı arttıkça fotosentez hızı belli bir değere kadar artara fakat bu değerden sonra suyun artışı fotosentez hızını etkilemez.

                                                 KEMOSENTEZ

İnorganik maddelerin oksidasyonu sonucunda açığa çıkan kimyasal enerjiyle inorganik maddeden organik madde sentezlenmesine kemosentez, kemosentezle kendi besinin üreten canlılara da kemoototrof denir. Kemosentezde hidrojen sülfür, hidrojen, amonyak, nitrit, demir ve kükürt gibi inorganik madde çeşitleri oksitlenir.

Kemosentez fotosentezden farklı olarak hem gece hem gündüz gerçekleşir ve bir pigment veya organele ihtiyaç duyulmaz.

Kemosentetik canlılardan nitrit ve nitrat bakterisi madde döngüsünde önemli bir işleve sahiptir. Saprofitler ölü organizmaları ayrıştırarak amonyum açığa çıkarır. Amonyum ilk önce nitrit bakterisi tarafından oksitlenerek nitrite, nitritte nitrat bakterisi tarafından oksitlenerek nitrata dönüştürülür. Bu şekilde amonyumun nitrat dönüşmesi nitrifikasyon olarak adlandırılır. Bakteriler bu oksidasyon reaksiyonlarından elde ettikleri enerjiyi besin yapımında kullanırlar.