BITKI FIZYOLOJISININ TANıMı

Bitki fizyolojisi, bitkilerin, yaşamları boyunca

cereyan eden çeşitli yaşamsal olayların belirti ve

nedenlerini inceleyen bir bilimdir.

Canlılarda meydana gelen fiziksel ve kimyasal

değişimler sonunda beliren olaylara fizyolojik

olaylar diye tanımlayabiliriz.

Fizyolojik olayların incelenmesinde fizik ve

kimya biliminden yararlanılır.

Bitki fizyolakları, sadece tanımlayıcı

açıklamalarla yetinmeyip mutlaka olayları

kantitatif değerlerle açıklamak zorundadır.

BITKI FIZYOLOJISI VE TARıM

Bütün yiyeceklerin kaynağı olması bakımından insanlar her zaman

bitkilere bağlı kalmışlardır. Dünya nüfusunun sürekli artması (80

kişi/dakika) bitkisel ürünlere olan gereksinmeyi daha da artırmaktadır.

Günlük yaşantımızda bitkisel ürünlerden yiyecek, giyim eşyası, ham

madde, ilaç olarak kullanıldığı gibi ayrıca enerji kaynağı olarak da

faydalanılır.

Bitki büyümesini daha çok kontrol altında bulundurma yollarını

araştırmak bitki fizyolaklarının suratla artan dünya nüfusunun

sorunlarını çözebilme yolunda yapacağı en büyük katkılardan biri

olacaktır.

Bitki fizyoloji bilimi kullanılarak ; çiçek ve meyve veriminin artırılması,

meyve ve yaprak dökümünün kontrolü, bitkin ihtiyaç duyduğu besinlerin

uygulama yöntemleri ve miktarlarının belirlenmesi, depolama ve

taşımaya uygunluk, tuzlu koşullara dayanıklılık, stres koşullarında en iyi

performansın sağlanması, hastalık ve zararlılara dayanıklılık

mekanizmalarının artırılması, fotosentez işleminden en yüksek seviyede

yararlanma gibi konuları araştırılarak tarımda kullanımı sağlanılmakta.

Tarımsal üretim artırılarak, kalitede iyileştirme hedeflenmektedir.

BITKI FIZYOLOJISININ BÖLÜMLERI

A- Metabolizma fizyolojisi

B-Büyüme ve gelişme fizyolojisi

C-Hareket Fizyolojisi

METABOLIZMA FIZYOLOJISI

Bitki hücre ve organlarında meydana gelen

fiziksel ve kimyasal değişmeleri inceler.

Besin maddelerinden bitki yapısına katılabilecek

nitelikte bazı maddelerin yapılması bazı

kimyasal değişim ve sentezleri gerektirir ki buna

anabolizma (Asimilasyon) denir.

Canlılıkla ilgili olayların pek çoğu ise enerji

temini gerektirir ki bu enerji organizmaya

genellikle enerjice zengin olan gıda maddelerinin

parçalanmasıyla sağlanır. İşte buna

katabolizma (disimilasyon) denir.

BÜYÜME VE GELIŞME FIZYOLOJISI

Büyüme, gelişme ve üremeyi kapsar. Gayesi

morfolojik değişimlere neden olan mekanizmayı

anlamaya çalışmaktır. Bu sahada en büyük ve

önemli yardım ileri seviyede ki genetik

çalışmalarından gelmektedir.

HAREKET FIZYOLOJISI

Bitkilerde veya bitki organlarındaki

durum veya yer değiştirmeyi inceler.

Bitkilerde görülen çeşitli hareketlerin bir

kısmı bitki organlarına değişik bir

oryantasyon (uyum) vermek amacıyla bir

kısmı da diğer başka amaçlarla yapılır.

Örneğin irkilme hareketi ve bunun

fizyolojisi oldukça ilginçtir. İrkilme

hareketleri Mimosa bitkisinde korunmak,

İsektivor bitkilerinde ise beslemek

amacıyla yapılır.

ENZIMLER YAŞAMıN TEMELINI OLUŞTURAN KIMYASAL

TEPKIMELERIN TÜMÜ METABOLIZMA OLARAK

ADLANDıRıLMAKTADıR.

HÜCRELERDE KÜÇÜK MOLEKÜLLERDEN BÜYÜK

MOLEKÜLLÜ BILEŞIKLERIN OLUŞMASıNA

ANABOLIZMA DENIR.

BÜYÜK MOLEKÜLLÜ BILEŞIKLERIN PARÇALANARAK

KÜÇÜK MOLEKÜLLERIN OLUŞMASıNA DA

KATABOLIZMA DENIR.

HÜCREDE CEREYAN EDEN TEPKIMELERIN DÜZENLI

ŞEKILDE SÜRMESI HÜCREDE BULUNAN VE ENZIM ADı VERILEN BILEŞIKLERIN YARDıMı ILE OLUR.

ENZİMLERİN DOĞAL ÖZELLİKLERİ 1. Enzimler , metal iyonlara ya da bitkiler tarafından topraktan absorbe

edilen diğer inorganik maddelere göre çok daha özel ve güçlü

katalizörlerdir.

2. Enzimler katalize ettikleri tepkimeler yönünden inorganik ya da

sentetik organik katalizörlere göre çok daha özel olup binlerce tepkime

, toksik yan ürün oluşturmadan, enzimler tarafından katalize

edilebilir.

3. Enzimlerin olağanüstü az miktarları biyolojik tepkimelerin katalize

edilmesi için yeterlidir. Enzimlerin etki ettikleri maddelere

Substtatlar ve tepkime sonucu oluşan maddelere de Tepkime Ürünler

adı verilir.

4. Katalizörler katalize ettikleri tepkimeler sonunda değişmeden

kalırken enzimler protein yapıları nedeniyle ennzimlerin aktiviteleri

ortam sıcaklığı, pH, etki edilen madde vb. gibi çeşitli etmenlerin etkisi

altında değişir.

5. Bitki hücrelerinde gerçekleşen tepkimelerin büyük bir bölümü geriye

dönüşümlü (reversible) tepkimelerdir.

6. Enzimlerin katalizör olarak etkinlikleri tepkimeye özeldir.

ANA SıNıF GRUP ALT

GRUP Oksidoredüktazlar Alkol NAD

Sitokrom

O2

Aldehit

Amino Bileşiği

Transferaz Fosforil Bileşiği Alkol (şeker)

Amino Bileşiği

Karboksil Bileşiği

Alkil Bileşiği

Glikozil Bileşiği

Hidrolaz Ester bağı karboksilester

Fosfatester

Glilozit Bağı

Peptit bağı

Liyaz C-C bağı karboksil grubu

Aldehit grubu

C-O bağı

C- N bağı

ANA SıNıF GRUP ALT

GRUP İzomeraz Intramoleküler Aldoz-----ketoz

oksidoredüksiyon EnolBileşiği------Keto bileşiği

intramoleküller grup aktarılması

Cis-trans izeomerasyonu

Liğaz C-N bağı Asit+NH3

Asit+Amino Asidi

C-S bağı

C-O bağı

C-C bağı

Oksidoredüktaz Enzimleri Oksidoredüktaz ana sınıfına; etki yapılan maddeden hidrojen, oksijen

veya elektronların alınması veya verilmesini sağlayan tüm enzimler girer.

Hücre metabolizmasındaki temel işlevleri yerine getirirler.

Enzimatik faaliyet sonucu maddeden hidrojen ayrılmasına Dehitrasyon

denir.

RH2 + A --------Enzim----- R + AH2 Etki yapılan maddeden

hidrojen alınmış

RO + 1/2O2 -------Enzim--- RO2 Etki yapılan maddeye oksijen

verilmiş.

R2+ ------Enzim------ R3+ e- etki yapılan maddeden elektron

alınmış

Transferaz Enzimler Transferanz enzimleri (fosforil, amino, açil, alkil, glikozil vb.) atom

gruplarını bir molekülden diğerine aktarırlar.

Örneğin bir koenzim olan ATP’nin (Adenozin Trifosfat’ın) bir fosforil

grubu, aşağıda görüldüğü gibi, glikoza aktarılmıştır.

Glikoz + ATP --------Enzim (ATP-Glikofosfo-Transferaz)--- Glikozfosfat +

ADP (Adonozin Difosfat)

Transferaz enzimler grubu içerisnde çok sayıda önemli enzim yer alır.

Transglikozitaz, Transpeptitaz, Transaminaz, Transmetilaz ve

Transsakinaz

HIDROLAZ ENZIMLERI

Hidrolazlar; ester bağlarını, glikozit bağlarını ve peptit bağlarını hidrolitik olarak parçalarlar. Serbest kalan her iki bağlantı yerine su moleküllerinin H ve OH radikalleri bağlanır.

Hidrolazlar sayesinde nişasta ve selilozun uzun zincirleri parçalanır.

Aynı şekilde yumurta akı maddelerinin peptit bağları ve lipitlerin ester bağları hidrolazlar ile hidrolitik parçalanmaya uğrarlar.

Aşağıdaki formulde bir karboksil esterin hidrolitik parçalanmasını

gösterilmiştir.

R-CO-O-CH2 –R’ + H2O ----- R-COOH + HOCH2 –R’

Hidrolazlara; Esterazlar, lipazlar, Proteinazlar, Glikozitazlar, Ribonükleazlar ve Amilazlar girer.

LIYAZ ENZIMLERI

Liyazlar, kimyasal bağları parçalayan enzimlerdir. Aşağıda formulde gösterildiği gibi maddedeki C-C bağı koparılır ve karboksil grubu parçalanır. Tepkimede Dekarboksilaz enzimi görev yapar. O nedenle gerçekleşen bu tepkimeye Dekarboksilasyon adı verilir.

R-CH2- COOH ---Enzim--- R-CH3 + CO2

Aşağıda formül de görüldüğü gibi 2-fosfogliserat’tan bir molekül su Enolaz enzimi sayesinse parçalandığında Fosfoenolpirüvat oluşur

2-fosfogliserat---Enolaz enzimi--- Fosfoenolpiruvat + H2O

İZOMERAZ ENZIMI

İzomerazlar madde molekül yapısında bir

grubun yerini değiştirerek bir başka

değişle izomerasyon (uzayda görüntüsünu

değiştirmek) süretiyle etki yapar.

Glikoz -1- Fosfat –enzim----Glikoz -6- fosfat

Formulde görüldüğü gibi glikoz içerisinde bir

numaralı karbona bağlı fosforil grubu yer

değişikliği ile 6 numaralı karbon atomuna

bağlanmıştır.

Kapalı formülleri değişmemekle birlikte açık

formulleri değişmiştir.

LIGAZ ENZIMLERI

Liğazlar iki molekül arasındaki bağlantıyı sağlarlar.

Bu bağlantı için enerjiye gereksinim duyulur. Bu enerji bir

koenzim olan ATP’den sağlanır. ATP’den çıkan enerjiden

yararlanılarak iki molekülün birleşmesi gerçekleştirilir. Bu

özelliği nedeniyle Ligaz enzimlerine Sentetazlar da denir.

Karboksilazlar da ligazlara dahildir. Karboksilazlar CO2‘in

maddeye bağlanmasını sağlar.

Bitkilerde CO2’in asimilasyonunda görev yapan

Ribulozdifosfatkarboksilaz ve Fosfoenolpirüvatkarboksilaz

karboksilazlara dahil enzimlerdir.

ENZIMLERIN YAPıSı Enzimlerin tamamına yakını temelde yapı olarak proteindir.

Yapıları yönünden enzimler iki grup altında toplanabilir.

A-yapıları protein olan enzimler

B-Proteine bağlı protein olmayan maddeleri de kapsayan enzimler.

Enzimlerin tamamına yakını yapı olarak protein olmakla beraber proteinlerin tümü katalitik özelliğe sahip değildir.

Enzimleri oluşturan proteinlerin her biri yüzlerce amino asitten oluşmuş bir yada birkaç Peptit Bağına sahiptir.

Enzimlerin proteine bağlı çok daha küçük protein olmayan organik kısma Prostatik Grup olarak adlandırılır.

Yapılar bakımından basit protein olan enzimlerüreaz, amilaz, papain gibi hidrolitik enzimlerdir. Yükseltgenme ve indirgenme enzimleri bu grubundaki enzimlerdir.

B grubuna giren enzimlerde protein özelliğinde olan ve yalnızca amino asitlerden oluşan taşıyıcı kısmı Apoenzim, buna bağlı ve fakat protein özelliğinde olmayan yani amino asitleri kapsamayan kısma Prostatik grup adı verilir.

Prostatik grubu oluşturan mineral maddelere aktivatör adı verilir. Bakır,demir, mangan, çinko, kalsiyum,potasyum ve kobalt aktivatör olarak görev yapar.

Kimi enzimlerde apoenzime bağlı prostatik grubu organik özellikteki maddeler oluşturmuştur. Organik özellikteki prostatik gruba Kofaktör veya Koenzim adı verilir.

ENZIMLERIN YAPıSı

Bitkiler tarafından sentezlenen çeşitli vitaminler , bitki ve hayvanlardaki enzimlere bağlı Koenzimlerin veya prostatik grupların parçaları şeklinde bulunur.

Koenzimleri oluşturan vitaminler bitkilerde sentezlenmelerine karşın memeli hayvanlarda sentezlenememektedir.

Apoenzimler çok çeşitli ve fazla sayıda olmalarına karşılık koenzimler ve prostatik grupların sayısı azdır.

Enzimlerle ilgili olarak Elektroforez yöntemi ile yapılan ileri düzeydeki araştırmalar aynı madde (supstrat) üzerinde katalitik etki yapan ve aynı tepkime ürünleri oluşturan birden fazla enzimin bulunduğunu göstermiştir.

Aynı madde üzerinde katalitik etki yapan aynı tepkime ürünleri oluşturan enzimlere izoenzimler ya da izozimler denir.

Bitkinin herhangi bir doku yada hücresinde birden fazla izoenzimin bulunması değişen çevre koşullarında bitkinin aktivitesini başarıyla sürdürmesinde önemli bir destek oluşturmaktadır.

BITKI HÜCRELERINDE ENZIMLERIN

DAĞıLıMı

Enzimler yaşıyan hücrelerde düzenli (üniform) şekilde dağılım göstermezler. Örneğin fotosentezde görev yapan enzimler kloroplastlarda bulunurken aerobik solunumda görev üstlenmiş çoğu enzimler mitokondri içerisinde vekimileride sitozol yer almıştır.

DNA ve RNA sentezinde temel görev üstlenmiş enzimler ise hücre çekirdeğinde yerleşiktir.

Hücre metabolizmasında görev yapan enzimlerin çoğunluğu hücrede mitokondri ve kloroplastlarda toplanmıştır.

Kreps döngüsünde pirüvatı CO2 ve H2O’ya yükseltgeyen enzimlerin tamamı mitokondri içinde bulunur.

Fotosentezin karanlık tepkimelerinde görev alan enzimlerin tamamı kloraplastların stromaları içerisindedir.

Sitopazmada çeşitli hidrolitik enzimler ile Fosforilaz enzimleri de yer alır.

Enzimlerin miktarı bakımından çimlenen bir tohum, bitkinin öteki organlarına göre daha zengindir. Bu yüzden enzimler üzerindeki araştırmalarda çoğunlukla çimlenen tohumlar kullanılır.

ENZIMLERIN AKTIVITELERI ÜZERINE ETKI YAPAN ETMENLER

1. Madde (subsrat) miktarı

2.Tepkime ürünleri miktarı

3. Enzim konsantrasyonu

4. Hidratasyon (ortam nemi)

5. Sıcaklık

6.Hidrojen iyonu konsantrasyonu (pH)

7. Önleyiciler

A- Kompetatif önleyiciler

B- Kompetatif olmayan önleyiciler

KOMPETATIF ÖNLEYICILER

Bu önleyiciler, kimi enzimlerin etkinlik

gösterdikleri maddelerin moleküllerine çok

benzer bir molekül yapısı gösterirler. Bunun bir

sonucu olarak önleyici (İ), enzimin (E) etkin

yöresine etki edilecek madde gibi girerek bir ara

bileşik oluşturur.Böylece geriye dönüşü olmayan

tepkime sonucu enzim, aktivitesini yitirir.

KOMPETATIF OLMAYAN ÖNLEYICILER

Genelde kompetatif olmayan önleyiciler enzimin katalitik aktivite ile ilişkili olmayan kısımlarıyla da enzim-madde kompleksi ile birlik oluştururlar.

Komperatif olmayan önleyiciler enzimin yapısını değiştirmek üzere enzimin katalitik etkinliğini önlerler.

Biyolojik olaylar için asal olan tepkimenin sırasını değiştirmek üzere enzimin etkinliğini önlerler.

En iyi bilinen enzim önleyicileri İodaasetatlar, floridler, Siyanidler ile karbonmonoksit’tir.