Bir bitkiye ağır oksijen izotopu içeren su ($H_2^{18}O$) verilirse, bu izotopa fotosentez ürünlerinden hangisinde rastlanması beklenir?
A) Atmosfere verilen oksijen gazında ($O_2$)
B) Sentezlenen glikozun yapısında ($C_6H_{12}O_6$)
C) Açığa çıkan suyun yapısında ($H_2O$)
D) Amino asitlerin karboksil grubunda
E) Nişastanın yapısındaki glikoz birimlerinde
Fotosentez, bitkilerin ışık enerjisini kullanarak karbondioksit ($CO_2$) ve suyu ($H_2O$) glikoz ($C_6H_{12}O_6$) ve oksijen gazına ($O_2$) dönüştürdüğü hayati bir süreçtir. Bu soruda, ağır oksijen izotopu içeren su ($H_2^{18}O$) kullanıldığında, bu izotopun fotosentez ürünlerinden hangisinde bulunacağını anlamamız isteniyor.
- Fotosentezin genel denklemi şöyledir: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{ışık} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.
- Bu denklemde, reaksiyona giren su ($H_2O$) ve karbondioksit ($CO_2$) ile oluşan glikoz ($C_6H_{12}O_6$) ve oksijen gazı ($O_2$) arasındaki atomların kökeni önemlidir.
- Bilimsel araştırmalar ve izotop deneyleri (özellikle Ruben ve Kamen'in çalışmaları), fotosentez sırasında atmosfere verilen oksijen gazının ($O_2$) kaynağının reaksiyona giren su molekülleri ($H_2O$) olduğunu açıkça göstermiştir. Karbondioksitteki oksijen atomları ($CO_2$) ise glikozun yapısına katılır.
- Yani, ışığa bağımlı reaksiyonlar sırasında su molekülleri parçalanır (fotoliz) ve bu parçalanma sonucunda elektronlar, protonlar ve oksijen gazı ($O_2$) açığa çıkar.
- Eğer bitkiye ağır oksijen izotopu içeren su ($H_2^{18}O$) verilirse, suyun yapısındaki oksijen atomları $^{18}O$ izotopu olacaktır. Bu durumda, suyun parçalanmasıyla açığa çıkan oksijen gazı da bu ağır izotopu taşıyacaktır. Yani, atmosfere verilen oksijen gazı $^{18}O_2$ şeklinde olacaktır.
- Diğer seçenekleri inceleyelim:
- B) Sentezlenen glikozun yapısında ($C_6H_{12}O_6$): Glikozun yapısındaki oksijen atomları hem karbondioksitten ($CO_2$) hem de sudan ($H_2O$) gelir. Dolayısıyla, glikozun yapısında bir miktar $^{18}O$ bulunabilir, ancak atmosfere verilen $O_2$ gibi tamamen sudan gelmez.
- C) Açığa çıkan suyun yapısında ($H_2O$): Fotosentezin net denkleminde su tüketilir, açığa çıkmaz. İç döngülerde su oluşsa bile, ana ürünlerden biri değildir ve izotopun en belirgin görüleceği yer değildir.
- D) Amino asitlerin karboksil grubunda: Amino asitler, glikozdan veya fotosentez ara ürünlerinden sentezlenir. Dolayısıyla, glikozda $^{18}O$ varsa, amino asitlerde de bulunabilir. Ancak bu, suyun oksijeninin doğrudan ve ana ürünü değildir.
- E) Nişastanın yapısındaki glikoz birimlerinde: Nişasta, glikoz moleküllerinin birleşmesiyle oluşan bir depolama polisakkaritidir. Eğer glikozda $^{18}O$ varsa, nişastada da bulunacaktır. Bu da dolaylı bir üründür.
- Sonuç olarak, ağır oksijen izotopu içeren su ($H_2^{18}O$) verildiğinde, bu izotopun en doğrudan ve tamamen bulunması beklenen ürün atmosfere verilen oksijen gazıdır.
Cevap A seçeneğidir.
