Karbon ve Azot Döngüsü

Karbon ve Azot Döngüsü

Fotosentez (ışılbileşim) süreci, genellikle, bitkiler tarafından karbondioksit emilmesini ve oksijen üretilmesini akla getirir. Ama, fotosentez süreci, atmosferdeki oksijen (yaklaşık yüzde 20) ve karbondioksit (yaklaşık yüzde 0,03) düzeylerinin bitkiler dünyası tarafından değişmez düzeyde tutulmasını sağlamasının yanısıra, güneş enerjisi kullanılarak inorganik maddelerden organik maddeler üretilmesini sağlar. Herhangi bir hayvanın gerçekleştirdiği tüm metabolik ve işlevsel etkinlikler, son çözümde, bitkilerin ürettiği organik bileşimlerden türemiştir; çünkü, hayvanlar fotosentez yapamazlar.

FOTOSENTEZ ÜRÜNÜ

Fotosentezin birincil ürünü, yalın bir şeker (monosakarit) olan glikozdur. Glikoz, bitkinin karbondioksit ve sudan ürettiği organik bir bileşimdir. Bitkinin yeşil bölümlerinde üretilir ve orada nişastaya dönüştürülebilir. Nişasta, birleşmiş glikoz moleküllerinin yaptığı uzun zincirlerden oluşmuştur. Böyle bir zincir, 300 – 1 800 arası molekül kapsar; nişastalardan bazıları dallanmış, ötekiler dallanmamıştır. Nişasta suda erimez, dolayısıyla bitkinin içinde dolaşan özsuyunun yapısına giremez; ama glikoza ya da öteki suda eriyen şekerlere dönüştürülebilir. Glikoz moleküllerinden bazıları, oluştukları yerdeki metabolizma süreçlerinde kullanılır; ötekiler, özsuyu içinde bitkinin öteki bölümlerine götürülerek yedek besin olarak depolanır ya da öteki süreçlere girerler.
Bitkilerde, glikoz bağlarını (glikoz moleküllerini birleştiren bağları) yıkarak nişastayı parçalayabilecek iki enzim vardır: Alfa amilaz (insan dokularında da bulunur) ve beta amilaz. Alfa amilaz, hem dallanmış, hem de dallanmamış nişasta moleküllerini tümüyle parçalayabilir. Etkinliğini, bunları önce dekstrin denilen daha kısa zincirlere, bu kısa zincirleri de maltoz’a parçalayarak gösterir (Maltoz, birleştirilmiş iki glikoz molekülünden oluşan bir disakarit ya da şekerdir). Beta amilaz, nişasta molekülünün bir ucundan başlayarak öteki ucuna doğru maltoz birimlerini birer birer ayırarak etki gösterir. Bu yüzden, nişasta molekülünün dallanma yerini etkileyemez; yalnızca dallanmış nişasta moleküllerini sonuna kadar parçalar. Dallanmış nişasta moleküllerini etkilediği zamansa, birkaç maltoz ile dekstrinler üretebilir. Bu iki enzim tipine de hidrolaz adı verilir; çünkü, glikoz bağlarını, iki komşu glikoz molekülü arasına bir su molekülü sokarak yıkarlar. Maltoz, daha sonra glikoza parçalanarak metabolizma süreçlerinin herhangi birinde kullanılabilir.

BİTKİLER ŞEKERLERDEN NASIL YARARLANIRLAR?

Hayvanlar gibi, bitkiler de oksijeni çevrelerinden alırlar. Bitkiler, oksijeni glikozun ya da öteki organik bileşimlerin oksitlenmesinde kullandıkları için, bunlar, karbondioksit ve suya dönüşürler; bu süreç, yani solunum, enerji açığa çıkarır. Solunumdaki birkaç evre iki temel grupta incelenir: Glikoz ve Krebs çevrimi. Bazı glikoz moleküllerinin solunumda kullanılmasından açığa çıkan enerji, öteki glikoz moleküllerinin protein, lipit ve karbonhidratlara (bunların tümü, yaşayan hücreler için temel bileşiklerdir) dönüştürülmesinde kullanılır.
Karbonhidratlar, bitkilerde en yaygın organik bileşimdirler. Hidrojen, oksijen ve karbon elementlerinden oluşmuşlardır, şekerler, nişasta ve selüloz kapsarlar. Selüloz, bitki hücre çeperlerinin önemli bir yapı öğesidir.
Lipitler arasında yağlar, sıvı yağlar ve benzer maddeler sayılabilir. Bunlar da, karbonhidratlar gibi karbon, hidrojen ve oksijenden oluşmuşlardır; ama enerji değerleri daha yüksektir.
Proteinler, temel olarak karbon, hidrojen, oksijen ve azottan oluşur; çoğunlukla kükürt ve mineralleri kapsarlar.

KARBON DÖNGÜSÜ

Doğanın son derece büyük çevrimlerinde bitkiler üretici, hayvanlar tüketicidirler. Hayvanlar, bitkileri yiyerek kapsadıkları maddeleri hem bir enerji kaynağı olarak, hem de kendi dokularının yapımında hammadde olarak kullanırlar. Bitkiler ve hayvanlar öldükleri zaman, bedenlerindeki karbon, üçüncü bir organizma kategorisi olan bakteriler tarafından atmosfere geri verilir. Bakteriler, solunumları sayesinde ölü organizmaları parçalar ve onların organik karbon bileşimlerini karbondioksite dönüştürürler; bu karbondioksit, bitkiler tarafından yeniden fotosentez sürecinde kullanılır. Karbon çevrimi, resim 3’te, sol üst köşede gösterilmiştir.

AZOT DÖNGÜSÜ
Tüm canlıların azota ihtiyacı vardır; ama, atmosferin yaklaşık olarak yüzde 80’ini oluşturan azotu, hayvanların ve bitkilerin çoğu doğrudan doğruya kullanamazlar. Bitkilerin çoğu, azotlarını topraktaki azotlu bileşimlerden alırlar. Deneyler, azot kapsamayan besin eriyikleriyle beslenen ve havanın azotundan yararlandırılan bitkilerin fotosentez etkinliklerinin kısa sürede azaldığını ortaya koymuştur. Benzer deneylerle, birçok bitkinin atmosferdeki azotu kullanamadıkları kanıtlanmıştır.
Bu genel kuralın istisnası, azot tutan bakterilerle ortakyaşar ilişkide bulunan sebzelerdir (bezelye ve fasulye familyasının üyeleri). Gerçekten, hiç azotlu bileşim kapsamayan topraklarda ortakyaşar bakterilerle yetiştirilen sebzeler, toprağı azot bakımından zengin hale getirir ve tarım potansiyelini yükseltirler. Bununla birlikte, öteki bitkiler topraktan yalnızca amonyum (NH4 +) ya da nitrat (NO3-) bileşimleri biçimindeki azotu kullanabilirler (nitratlar daha kolay kullanılır).
Azotun içinde bulunduğu bileşim dikkate alınmaksızın, bitkiler, azotu proteinlerdeki amino biçimine dönüştürürler (—NH2). Bitkilerin ve proteinlerini bitki yiyerek sağlayan hayvanların ölümünde, protein, çürütücü bakteriler tarafından parçalanır ve azot toprağa, amonyum iyonları biçiminde geçer.
Nitrozomonas cinsindeki toprak bakterileri, amonyum iyonunu nitrit iyonuna (N02~ ) yükseltgerler; nitrit iyonu, daha sonra Nitrobakter cinsi tarafından nitrat iyonuna (NO3-) yükseltgenir ve nitrat iyonu bitkiler tarafından kullanılır. Azot çevrimi resim 3’te gösterilmiştir.
Doğadaki iki önemli çevrim, azot ve karbon çevrimleridir; ama, sülfür ve fosforlarınki gibi başka çevrimler de vardır. Maddenin sürekli olarak organik biçimden inorganik biçime dönüşmesi (ya da bunun tersi) ile maddenin yaşayan şeyler ile çevre arasında sürekli geçişi, çevrimleri oluşturur. ..
KARBON VE AZOT DÖNGÜLERİ — Bitkiler, güneş ışığındaki enerjiyi kullanarak karbondioksiti organik bileşimlere dönüştürürler. Otçul hayvanlar, bitkileri yedikleri zaman, bu bileşimleri bedenlerinin içine alırlar. Ölü organizmaların toprak bakterileri tarafından parçalanması, organik bileşimleri inorganik maddeye dönüştürür; inorganik madde de yeniden bitkiler tarafından kullanılır.

Yorum yazın