Bitkiler Besinlerini Nasıl Üretir? Fotosentez Sonrası Besin Üretimi ve Solunum

Bitkilerde fotosentez sonrasında besin üretimi nasıl meydana gelir? Bitkiler besinleri nasıl kullanır? Bitkilerde solunum ve solunumu etkileyen faktörler.

Nişastanın depo edilmesi

Fotosentez sonucu meydana gelmiş olan maddeler (şeker, nişasta vb.) kloroplastlarda (klorofil taşıyan taneciklerde) kısa bir müddet kalırlar. Son ürün nişasta olduğu takdirde, bir müddet için kloroplastlarda depo edilebilir. Nişasta suda erimediğinden, kloroplastlarda cereyan edecek süreçlere karşı bir ilişki göstermez. Nişasta bir müddet sonra suda eriyebilen şeker haline geçer ve bu durumda bitkinin diğer kısımlarına gidebilir. Eğer gideceği yer, örneğin patates yumruları gibi, bir depo organı ise şeker tekrar erimeyen nişasta haline dönerek depo maddesi haline geçer. Erimeyen depo maddeleri, herhangi bir kimyasal süreçle ilişke göstermeden, depo organının içinde çok miktarda birikebilir. Bu suretle birçok tohumların içinde meydana gelmiş olan nişasta, tohum içinde bulunan küçük bitkinin büyümesi zamanında besinini sağlamış olur. Soğanlar gibi etli depo organlarında şeker de depo edilebilir. Sukros (kamış şekeri) mutfak soğanında çok miktarda bulunur.

Yapı maddesi olarak nişasta

Şeker yapraklardan bitkinin başka bir kısmına giderse hücre çeperinin yapısında kullanılabilir. Hücre çeperi pek çok gelikoz molekülünün bir arada zincirlenmesinden meydana gelmiş olan selüloz maddesinden yapılmıştır. Selüloz lifleri birçok maksatlar için ve özellikle tekstil endüstrisinde (pamuk, keten, rayon) kâğıt yapılmasında (kâğıdın büyük bir kısmı selülozdur) kullanılır- Selüloz bazı tohumlarda da depo besin maddesi olarak bulunu; (örneğin acı bakla)

Yağlar ve proteinler

Şeker, yağların ve proteinlerin de kaynağıdır. Proteinler, aminoasit denilen maddelerden meydana gelir. Amino asitler de esas itibariyle glikozdan ve azottan müteşekkildir Bitkiler ihtiyaçları olan azotu toprakta bulunan amonyum tuzları ve nitrat eriyiklerinden elde ederler. Amino asitlerin şeker ve azottan yapılması ve amino asitlerin, proteinleri meydana getirmek üzere birleşmeleri enzimler tarafından idare edilir. Bu enzimlerden bir kısmı ödevlerini görebilmek için, iz halinde molibden elementinin bulunmasına ihtiyaç gösterirler. Canlı hücrelerde bulunan peltemsi madde (protoplazma) başlıca proteinden yapılmıştır ve yağ da ihtiva eder. Yağlar ve proteinler de tohumlarda besin deposu olarak bulunur (örneğin hintyağı bitkisi ve ayçiçeğinde yağ, bezelye ve hintyağında protein vardır).

Besin maddelerinin yanmasıyle enerji kazanılması

Depo edilmesi, hücre çeperlerinin yapısında kullanılması, yağ ve protein gibi diğer maddeleri meydana getirmesinden başka, şeker bitki hücresi içinde «yanarak», çeşitli işlemlerin yapılabilmesi için enerji sağlar. Büyümekte olan hücrelerin selüloz yapmak için enerjiye ihtiyaçları vardır; hücrelerin protein ve yağ yapması için enerji lazımdır; besin maddelerini bitkinin bir tarafından diğerine iletmek için enerji ister; topraktan mineralleri emebilmek için köklerin enerjiye ihtiyacı vardır. Bütün bunlar ve hücrenin içinde cereyan etmekte olan birçok kimyasal süreçler için gereken enerji, şekerin yanmasından ileri gelir. Bu yanma olayına solunum adı verilir.

Hücrenin içinde şekerin yanması, bildiğimiz yanma değildir. Ancak şekerin bildiğimiz alelade yanmasından meydana gelen karbon dioksit ve su gibi maddeler bu süreçte de aynı olduğundan ve solunumda da adi yanma gibi oksijene ihtiyaç olduğundan, solunumu yanma olarak tarif etmek rahat ve kolay bir yoldur. Solunum birbiri ardından birçok reaksiyonlardır, nasıl ki fotosentez süreci de tek bir reaksiyon değildir. Her bir reaksiyon özel bir enzimle idare olunur ve bu enzim bulunmadığı takdirde reaksiyon meydana gelmez. Bir şeker eriyiği bir deney tübü içine konulsa ve bol oksijen verilse, şekeri mayalayan (fermentasyan yapan) bakterilerin ve diğer mikroorganizmaların bu eriyik içine girmesi önlendiği takdirde, şeker eriyiği sonsuza kadar değişmeden kalabilir. Fakat bir enzim ilave edilecek olursa şeker molekülü değişir.

Şekerin oksidasyonunda hidrojen ve oksijen atomları da karbon atomlarıyla birleşerek karbon dioksit teşkil ederler. Bu kimyasal parçalanma için fosfatlara ihtiyaç vardır (bitki gerçekten fosforu topraktan alır). Bunlar parçalanmadan açığa çıkan enerjiyi atomların birleşmesinde kullanılmak üzere naklederler.

Bitki hücrelerinde (ve hayvan hücrelerinde) solunum durmadan devam eder. Enerjiye her zaman ihtiyaç vardır ve reaksiyonların olabilmesini sağlamak üzere de devamlı surette enerji verilmektedir. Kimyasal maddeler, hücre içinde her zaman parçalanmakta veya daha büyük moleküller halinde birleşmektedirler. Fotosentez ürünleri, kök tarafından emilmiş olan minerallerle birleşerek klorofil ve enzim molekülleri oluştururlar. Bundan başka kalsiyum pektat (hücre çeperlerini birbirine yapıştırmaya yarayan madde), tohum içinde küçük bitkiyi besleyecek olan yedek besin maddeleri vb. maddeler meydana gelir.

İleride yeni dokular (çiçek kısımları, tohum taslakları, polen vb.) meydana getirecek olan tohumların oluşması çok büyük miktarda enerjiye ihtiyaç gösterir. Bu süreç çok kısa bir zamanda gerçekleşmelidir. Ağaçlar gibi bitkiler her sene çiçek açar. Büyüme mevsimlerinde yeni dallar ve yeni yapraklar meydana gelir, kök sistemi yayılır, gövdesinde odun maddesi çoğalır (bir odunda gördüğümüz halkalar).

Bitkiler serbest oksijen bulunmayan bir yerde bir müddet solunum yapabilirler (bazı hayvanların çok az oksijen bulunan yerlerde yaşayabilmelerine karşı, hiç serbest oksijen bulunmayan yerlerde yaşayabilenler pek azdır). Böyle bir durumda da parçalanan besin maddesi özellikle şekerdir, fakat karbon dioksitle beraber su yerine alkol meydana gelir. Bir müddet sonra, oluşmuş olan alkolün miktarı hücreleri zehirleyecek dereceye gelir ve solunum durur. Oksijensiz olan bu solunuma anaerobik solunum denir; oksijen bulunan yerdeki solunum aerobik solunumdur. Anaerobik solunumla mayalanma arasında büyük bir benzerlik vardır. Her ikisinde de oksijensiz yerde şeker karbon dioksit ve alkole parçalanır. Bira mayasının şekeri mayalamasını sağlayan aynı enzim, bitki hücrelerinde de bulunmuştur.

Enerji sağlamak üzere özellikle yanan maddeler karbon hidrotlar (şeker gibi, karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından birleşmiş olanlar) olmakla beraber yağlar ve proteinler de solunumda kullanılabilirler. Örneğin çimlenmekte olan tohumların solunumunda çok defa yağ kullanılır. Yağ çok ekonomik bir yedek maddedir, zira karbon hidratlara ve proteinlere nazaran daha fazla karbon ve hidrojen taşır. Bu sebepten yakılacak olan karbon hidrat ve proteinlere oranla daha fazladır. Aynı ağırlıkta olan yağ, protein ve karbon hidratın yanmasından açığa çıkan enerjinin miktarı, yağlarda diğerlerine nazaran daha çoktur. Diğer ikisine nazaran yağların yanmasında daha çok oksijene ihtiyaç vardır ve yağ yandığı zaman oluşan suyun miktarı da daha çoktur (bu durum bol suya ihtiyacı olan tohumlar için çok önemlidir).

Bitki hücrelerinde yanan proteinlerin miktarı çok az olsa gerektir,ancak diğer besin maddelerinin az olduğu zamanlarda (açlık halinde) proteinler de yakılır. Örneğin, herhangi bir sebeple kısa bir müddet fotosentez yapamamış olan yapraklarda, karbon hidratlar harcanmış olacağından ve karbon hidratlardan yapılan yağlar da bulunamayacağından, solunumda proteinler kullanılır. Kökler tarafından alınan maddeler ve fotosentezden meydana gelen ürünlerle, bitkiler kendilerine lüzumlu olan bütün molekülleri yapabilmek imkanındadırlar.

Solunumu hangi faktörler etkiler?

Solunum her zaman devam etmekle beraber, şiddeti yalnız günün değişik şartlarıyla değil mevsimler ve bitkinin hayat devresindeki durumuna göre de farklıdır. Uyku halindeki bir tohumda, çimlenmeye başladığı anda ve çiçeklenme zamanındaki bir bitkide solunum şiddeti çok büyük bir değişiklik gösterir. Kurak mevsimde bir kaktüs bitkisinde cereyan etmekte olan kimyasal süreç, bol yağmurlardan sonra tazelenmiş bir kaktüsteki kadar hızlı değildir. Sonbaharda yapraklarını dökmüş olan bir ağaç, ertesi ilkbaharda yeni yapraklar verinceye kadar fotosentez yapamaz. Kışın solunumun şiddeti yaza nazaran daha düşüktür, şu sebeple ki yaz mevsimi büyümenin en çok olduğu mevsimdir ve aynı zamanda kışın sıcaklık yaza nazaran daha azdır. Kimyasal reaksiyonlar sıcaklık belirli bir dereceye kadar yükseldikçe (35°-40°C) hızlanır, fakat daha yüksek derecelerde enzimlerin çalışması güçleşir ve daha ileri sıcaklıklarda enzimler tahrip olurlar.

Solunumun şiddeti sıcaklıkla, elde edilebilen oksijen miktarıyla, yanacak maddeyle, bu maddelerin elde edilebilmesiyle ve mevcut suyla (çok büyük bir kuraklıkta solunum yavaşlar) fark gösterir.