Güneş enerjisi nasıl yenilebilir hâle gelir
Canlıların güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir. Bu ünitede fotosentezin ekosistemdeki yerini, Aristo’dan Calvin’e uzanan keşif zincirini, üç ayrı fotosentez denklemini ve karbon-oksijen-hidrojen atomlarının izlediği yolları göreceksin. Sonra kloroplastın yapısını, görünür ışığı ve pigmentleri tek tek açacağız.
Güneş yeryüzündeki ana enerji kaynağıdır. Canlıların güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir. Bu yüzden güneş enerjisinin canlılar için kullanılabilir hâle gelmesi gerekir. Güneş enerjisinin canlıların kullanabileceği enerji şekline dönüşmesi fotosentez ile sağlanır. Klorofil pigmenti bulunduran canlıların ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezlemelerine fotosentez denir.
Solda fotosentetik canlı, sağda oksijenli solunum yapan canlı durur ve iki ok sürekli akar: fotosentetik canlılar, karbondioksiti kullanarak kendisi ve diğer canlılar için gerekli besin ile oksijeni üretir; oksijenli solunum yapan canlılar enerji üretmek için bu besin ve oksijeni kullanarak atmosfere karbondioksit verir. Ortadaki atmosfer şeridinde CO₂ yoğunluğu canlıdır; “fotosentezi durdur” kutucuğu işaretlenince sol ok kesilir, şerit koyulaşır ve sera etkisi uyarısı çıkar — fotosentetik canlılar atmosferdeki fazla karbondioksiti kullanarak sera etkisini azaltır kuralı burada görünür hâle gelir.
Fotosentezle üretilen organik besinler canlıların hücre yapısına katılır. Canlılar, bunu besin kaynağı olarak kullanır ve bu besinleri solunum olayı ile parçalayarak yaşamı için gerekli enerjiyi kazanır. Dolayısıyla fotosentez, ekosistemlerde besin ve enerji akışının temelini oluşturan en önemli biyolojik olaydır.
Fotosentetik canlılar, karbondioksiti kullanarak kendisi ve diğer canlılar için gerekli besin ile oksijeni üretir. Oksijenli solunum yapan canlılar enerji üretmek için bu besin ve oksijeni kullanarak atmosfere karbondioksit verir. Böylece oksijen ve karbondioksit döngüsü gerçekleşir. Fotosentetik canlılar atmosferdeki fazla karbondioksiti kullanarak sera etkisini azaltır.
Fotosentezle atmosfere verilen oksijenin temel kaynağı fitoplanktonlar, algler ve bitkilerdir. Fitoplanktonlar ve algler, bütün mevsimlerde fotosentez yapar. Bazı bitkiler ise kışın yaprak döktüğü için fotosenteze daha az katkı sağlar.
Sıralama açıktır: fotosentezle atmosfere verilen oksijenin temel kaynağı fitoplanktonlar, algler ve bitkilerdir. Sebebini de yazar: fitoplanktonlar ve algler, bütün mevsimlerde fotosentez yapar, oysa bazı bitkiler kışın yaprak döktüğü için fotosenteze daha az katkı sağlar. Yani üretimde belirleyici olan yalnız büyüklük değil, sürekliliktir.
Bitkilerin küçük bir tohumdan zamanla nasıl büyük bir bitki hâline geldiği, kütlece nasıl büyüdüğü bilim insanları tarafından merak edilmiş ve günümüze kadar araştırma konusu olmuştur.
On durağı sırayla gez. Şeritte seçilen durak vurgulanır ve altta iki kutu açılır: o bilim insanının söylediği ile o adımda hâlâ cevaplanmamış olan. Aristo topraktan hazır besin alındığını söylerken van Helmont kütle artışını suya bağlar; De Saussure su ve karbondioksidin emildiğini kanıtlar; van Niel oksijenin karbondioksitten değil sudan geldiğini belirler ve Ruben ağır oksijen ile bunu doğrular. Bilginin nasıl basamak basamak düzeldiği iki kutunun değişiminden okunur.
Aristo (MÖ 384-322), bitkilerin besin maddelerini kökleri aracılığıyla topraktan ve sudan hazır aldıklarını ileri sürmüştür. Jan Baptist van Helmont, bitkilerdeki kütle artışının sudan kaynaklandığını ileri sürmüştür. Nicolas Theodore De Saussure, 1800’lü yılların başında bitkilerin güneş ışığında suyu ve karbondioksidi emdiği ve ağırlığının arttığı teorisini kanıtlamıştır. Ayrıca bitkilerin azotu havadan değil topraktan suda çözünmüş tuzlarla aldığını göstermiştir.
Theodor Wilhelm Engelmann, ışığın dalga boyunun fotosentez hızına etkisini Engelman deneyi olarak ifade edilen basit bir düzenekle açıklamıştır. Frederick Blackman, fotosentez hızının fotosenteze etki eden faktörlerden miktarı en düşük olanına göre belirlendiğini belirten Minimum kuralını bulmuştur.
Cornelius Bernardus van Niel, 1930’larda bitkiler tarafından salınan oksijenin daha önce düşünüldüğü gibi karbondioksitten değil su moleküllerinin bölünmesinden geldiğini belirlemiştir. Ayrıca CO₂ kullanarak kendi besinini kendisi üreten ancak atmosfere oksijen vermeyen bakterilerle çalışmalar yapmış, bu çalışmalar sonucunda bakterilerin su yerine H₂S kullandığında yan ürün olarak kükürt açığa çıktığını saptamıştır.
Robert Hill, 1937 yılında ortamda ışık, su ve uygun bir hidrojen yakalayıcısı bulunduğunda kloroplastların O₂ oluşturabildiklerini görmüştür. Elektron alıcısının sudaki hidrojeni tutarak oksijeni serbest bıraktığını açıklamıştır. Buna da Hill reaksiyonu adı verilmiştir.
Samuel Ruben, 1941 yılında ağır oksijen atomu taşıyan su molekülleri ve normal oksijen atomu taşıyan karbondioksit molekülleri ile yaptığı çalışmalarla Van Niel’in hipotezini doğrulamıştır.
Peter Dennis Mitchell, 1960 yılında mitokondrilerde ATP sentezi mekanizmasını açıklamıştır. Yapılan araştırmalar kloroplastlardaki ATP üretiminin de benzer şekilde olduğunu ortaya çıkarmıştır. Melvin Calvin, 1946 yılından itibaren fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonları üzerinde çalışmış ve karbon metabolizmasını tüm ayrıntılarıyla açıklamıştır. Bu çalışmasından dolayı Melvin Calvin’e 1961’de Nobel Ödülü verilmiştir.
Fotosentezde karbon kaynağı sadece karbondioksittir. Ancak hidrojen kaynakları farklılık gösterebilir. Bitkiler ve bazı bakteriler, suyu hidrojen kaynağı olarak kullanırken bazı fotosentetik bakteriler, hidrojen sülfürü hidrojen kaynağı olarak kullanmaktadır.
Üç denklemi tek tek seç. İlk iki denklem suyu hidrojen kaynağı olarak kullanır; ikisi arasındaki tek fark sadeleştirmedir: fotosentezde su hem tüketilir hem üretilir, sadeleştirilince 12 su 6 suya iner. Üçüncü denklemde hidrojen kaynağı H₂S olur ve ekrandaki yan ürün kutusu O₂’den kükürde (S) döner. Üç denklemde de 6CO₂ tüketilip glikoz üretildiği ekranda sabit kalır — değişen yalnız hidrojenli bileşik ve yan üründür.
Fotosentezin kimyasal denklemi aşağıdaki gibi yazılabilir:
6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ (Glikoz) + 6O₂ + 6H₂O · ışık enerjisi / klorofil
Fotosentez olayında su hem tüketilir hem de üretilir. Denklemdeki su molekül sayıları sadeleştirilirse aşağıdaki denklem elde edilir:
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ (Glikoz) + 6O₂
Kükürt bakterilerinde fotosentezin denklemi aşağıdaki gibi yazılabilir:
6CO₂ + 12H₂S → C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O
Sonuç olarak tüm fotosentez çeşitlerinde ortak olarak 6CO₂ tüketilip glikoz (C₆H₁₂O₆) üretilmektedir. Ancak tüketilen hidrojenli bileşikler aynı olmayıp atmosfere verilecek yan ürün çeşitlerini değiştirmektedir.
Dört atomu tek tek seç; seçilen atom girenler tarafından ürünlere doğru renkli bir okla gerçekten taşınır. Karbondioksitteki karbon yalnız glikoza gider; karbondioksitteki oksijen hem glikoza hem açığa çıkan suya dağılır; sudaki hidrojen yine iki ürüne birden gider; sudaki oksijen ise tek bir yere — atmosfere. Sonuncusu ünitenin en önemli sonucudur: atmosfere verilen oksijen karbondioksitten değil suyun bölünmesinden gelir.
| Karbondioksitteki karbon | Karbondioksitteki oksijen | Sudaki hidrojen | Sudaki oksijen |
|---|---|---|---|
| Glikozun yapısına katılır. | Hem glikozun hem de açığa çıkan suyun yapısına katılır. | Glikozun ve açığa çıkan suyun yapısına katılır. | Atmosfere verilir. |
Tablo ders kitabının kendi tablosudur.
Fotosentez denince akla hep oksijen gelir ama bu şarta bağlıdır: tüketilen hidrojenli bileşikler aynı olmayıp atmosfere verilecek yan ürün çeşitlerini değiştirmektedir. Su kullanan canlılarda yan ürün O₂, hidrojen sülfür kullanan bakterilerde kükürt (S) olur. Van Niel’in bulduğu şey de tam buydu: CO₂ kullanarak kendi besinini üreten ancak atmosfere oksijen vermeyen bakteriler vardır. Değişmeyen tek şey karbon kaynağıdır — fotosentezde karbon kaynağı sadece karbondioksittir.
Fotosentez, ışık yardımıyla pigmentlerin ve enzimlerin etkinliği ile gerçekleşen bir olaydır. Fotosentezde görevli enzimler ve pigmentler fotosentetik bakterilerde hücre zarında, fotosentetik ökaryotlarda ise kloroplastlarda yer almaktadır. Fotosentetik ökaryotlarda gerçekleşen fotosentezde CO₂ ve H₂O dışında rol oynayan temel ögeler kloroplast, ışık enerjisi ve pigmentlerdir.
Yedi parçayı tek tek seç; seçilen parça çizimde vurgulanır. Çift katlı zar dışta, tilakoit keseleri içte; tilakoitler üst üste gelerek granumu oluşturur, granumlar ara lamellerle birbirine bağlanıp granayı kurar. Stroma seçilince tilakoitlerin gömüldüğü renksiz ara madde boyanır ve içindeki DNA, RNA, ribozom, enzimler, amino asitler, proteinler, lipit ve nişasta tek tek işaretlenir. Son düğme iki bölgeyi karşılaştırır: tilakoitlerde güneş enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür, stromada bu enerji karbondioksiti basit şekere indirgemek için kullanılır.
Fotosentez, ökaryot canlılarda kloroplast organelinde gerçekleşir. Kloroplast, öglena, bazı algler ve bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında bulunur.
Kloroplast organelinin dışında seçici geçirgen çift katlı zar bulunur. İç kısmı ise keselerden oluşan ve tilakoit adı verilen özel bir zar ağı ile örülmüştür. Tilakoit zarlarında ışığı absorbe etme özelliğine sahip yeşil renkli klorofil pigmentleri yer alır. Tilakoitler, sütun hâlinde üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı meydana getirir. Granumlar da ara lamellerle birbirine tutunarak ışığın daha fazla emilmesini sağlayan granayı oluşturur. Kloroplastın iç kısmı ise tilakoitlerin gömüldüğü stroma adı verilen renksiz bir ara madde ile doludur. Stroma sıvısında DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler, amino asitler, bazı proteinler, lipit ve nişasta yer alır.
Fotosentez basit bir reaksiyon değil, farklı evrelerden oluşan reaksiyonlar zinciridir. Bu evreler, kloroplastın farklı yerlerinde gerçekleşir. Tilakoitlerde güneş enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür. Stromada ise bu enerji, karbondioksiti basit şekere indirgemek için kullanılır.
Kloroplast, kendine ait DNA’sı olduğundan belli bir büyüklüğe geldiğinde veya ihtiyaç duyulduğunda hücre çekirdeği kontrolünde kendini eşleyerek çoğalabilir. Kloroplast içinde gerçekleşen tepkimelerde görevli enzimlerin üretimini stroma içindeki ribozomlar yapar. Kloroplastlarda üretilen ATP’ler, fotosentez tepkimelerinde kullanılır.
İki ad birbirine çok benzer ama farklı düzeylerdir. Tilakoitler, sütun hâlinde üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı meydana getirir — yani granum bir sütundur. Granumlar da ara lamellerle birbirine tutunarak ışığın daha fazla emilmesini sağlayan granayı oluşturur — yani grana sütunların birlikte kurduğu ağdır. Sıralama şudur: tilakoit → granum → grana.
Işığın yapısındaki yüksek hızla hareket eden ve enerji yüklü olan taneciklere foton denir. Güneş’in yaydığı elektromanyetik ışınlardan görünür dalga boyunda olanların fotonlarındaki enerji fotosentezde kullanılır.
Kaydırak dalga boyunu 380 nm ile 750 nm arasında gezdirir. Üstteki şerit beyaz ışığın prizmadan geçince oluşturduğu bantları gösterir: mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı. Altta iki şey birlikte değişir — dalga çizimi (kısa dalga boyunda tepeler sıklaşır) ve enerji çubuğu. İkisi ters yönde hareket eder: dalga boyu uzun olan kırmızı ışığın enerjisi düşük, dalga boyu kısa olan mor ışığın enerjisi yüksektir. Enerji çubuğu şematiktir; sayısal değer verilmemektedir.
Işık, elektromanyetik denen bir enerji şekli olup dalgalar hâlinde yayılır. Elektromanyetik dalgalar arasındaki uzaklığa ışığın dalga boyu denir. Doğada görülen veya görülmeyen farklı dalga boylarına sahip ışıklar vardır.
Elektromanyetik spektrumda yer alan yaşam için önemli ışığın yaklaşık 380 nm ile 750 nm arasındaki dalga boyları insan gözüyle görülebildiğinden görünür ışık (beyaz ışık) olarak isimlendirilir. Beyaz ışık prizmadan geçirildiğinde mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışık bantları oluşturur. Dalga boyu uzun olan kırmızı ışığın enerjisi düşük, dalga boyu kısa olan mor ışığın enerjisi yüksektir.
Görünür ışığı (beyaz ışık) emen (soğuran) maddelere pigment denir. Farklı pigmentler farklı dalga boyundaki ışığı soğurur, soğrulmayan ışınları ise geçirir veya yansıtır. Bitkilerde çeşitli renklerin görünümüne sebep olan başlıca pigmentler klorofil, karoten, ksantofil ve likopendir.
Bitkilerde plastitlerin içinde bulunan turuncu renkli karoten, sarı renkli ksantofil ve kırmızı renkli likopen pigmentleri karotenoitler olarak isimlendirilir. Karotenoitler fotosentez yapmaz ancak klorofilin soğurduğu ışınlardan farklı dalga boyundaki ışınları soğurarak klorofile aktarır. Bazı karotenoitler, fazla ışığı emerek klorofil molekülünün zarar görmesine engel olur.
Dört pigmenti seç. Her seçimde pigmentin rengi kutusunda gösterilir ve fotosentez yapar mı sorusu ayrı bir rozetle cevaplanır: yalnız klorofil yeşil rozet alır, üç karotenoit kırmızı rozet alıp “fotosentez yapmaz, klorofile aktarır” yazısı çıkarır. Klorofil kipinde ayrıca yapısındaki beş element (C, H, O, N, Mg) tek tek çizilir ve demir ayrı bir kutuda durur — çünkü demir klorofilin yapısında değil, klorofilin sentezinden sorumlu enzimin kofaktörüdür. Karotenoit kiplerinde ok, soğrulan ışığın klorofile aktarıldığını gösterir.
Klorofil pigmentinin yapısında karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve magnezyum (Mg) atomları bulunur. Klorofil, canlılarda yeşil renk görünümünü sağlar ve ışık enerjisini emer. Yapısındaki elektronlar ile ışık enerjisini ETS elemanlarına aktarır ve ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümünü sağlar. Ortamda mutlaka ışık ve demir (Fe) elementi bulunmalıdır. Çünkü demir elementi klorofilin sentezinden sorumlu enzimin kofaktörüdür.
| Ölçüt | Klorofil | Karotenoitler (karoten, ksantofil, likopen) |
|---|---|---|
| Renk | Yeşil | Karoten turuncu, ksantofil sarı, likopen kırmızı |
| Fotosentez yapar mı | Evet, ışık enerjisini emer ve kimyasal enerjiye dönüşümünü sağlar | Hayır, fotosentez yapmaz |
| Görevi | Yapısındaki elektronlarla ışık enerjisini ETS elemanlarına aktarır | Farklı dalga boyundaki ışınları soğurup klorofile aktarır |
| Koruma | — | Bazıları fazla ışığı emerek klorofilin zarar görmesine engel olur |
| Yeri | Tilakoit zarları | Plastitlerin içi |
Tablo pigmentler başlığından derlenmiştir.
İki cümle arka arkaya okunmalı. Birincisi yapıyı verir: klorofil pigmentinin yapısında karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve magnezyum (Mg) atomları bulunur — demir bu listede yoktur. İkincisi ortam şartını verir: ortamda mutlaka ışık ve demir (Fe) elementi bulunmalıdır. Çünkü demir elementi klorofilin sentezinden sorumlu enzimin kofaktörüdür. Yani demir yapı taşı değil, üretim şartıdır. Yapıdaki metal magnezyumdur.
Bu ünitenin konusu balkondaki saksıdan mutfaktaki salataya kadar her yerde.
Yaprak sararınca ortaya çıkan renkler zaten oradaydı: turuncu renkli karoten, sarı renkli ksantofil ve kırmızı renkli likopen klorofilin yeşili azalınca görünür olur. Üçü birden karotenoitler olarak adlandırılır.
Salatadaki domatesin rengi bir pigmentten gelir: kırmızı renkli likopen. Tanım gereği pigment, görünür ışığı emen (soğuran) maddedir; gördüğün renk soğrulmayıp yansıtılan ışıktır.
Gökkuşağındaki sıra tesadüf değil: beyaz ışık prizmadan geçirildiğinde mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışık bantları oluşturur. Bir uçta enerjisi yüksek mor, öteki uçta enerjisi düşük kırmızı vardır.
Yaprakları sararan bitkiye demirli gübre verilmesinin sebebi bu ünitede yazılı: ortamda mutlaka ışık ve demir (Fe) elementi bulunmalıdır. Çünkü demir elementi klorofilin sentezinden sorumlu enzimin kofaktörüdür.
Akvaryum camındaki yeşil tabaka alglerdir ve önemi büyüktür: fotosentezle atmosfere verilen oksijenin temel kaynağı fitoplanktonlar, algler ve bitkilerdir; ayrıca bütün mevsimlerde fotosentez yaparlar.
Haberlerde geçen sera etkisiyle bu ünite doğrudan ilgili: fotosentetik canlılar atmosferdeki fazla karbondioksiti kullanarak sera etkisini azaltır. Ağaç dikme kampanyalarının biyolojik gerekçesi budur.
Bitkinin depoladığı nişasta bu ünitede adı geçen bir madde: stroma sıvısında DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler, amino asitler, bazı proteinler, lipit ve nişasta yer alır.
Kışın seralarda yanan lambaların sebebi Blackman’ın Minimum kuralıdır: fotosentez hızı, fotosenteze etki eden faktörlerden miktarı en düşük olanına göre belirlenir. Eksik olan ışıksa gübre vermek işe yaramaz.
Her nefeste alınan oksijen suyun bölünmesinden gelir: bitkiler tarafından salınan oksijen daha önce düşünüldüğü gibi karbondioksitten değil su moleküllerinin bölünmesinden gelmektedir. Bunu van Niel belirlemiş, Ruben doğrulamıştır.
50 soruluk test · fotosentezin tanımı ve ekosistemdeki yeri, oksijen-karbondioksit döngüsü ve sera etkisi, Aristo’dan Calvin’e keşif zinciri, üç fotosentez denklemi ve hidrojen kaynağının yan ürünü değiştirmesi, karbon-oksijen-hidrojen atomlarının izlediği yollar, kloroplastın yapısı ve tilakoit-granum-grana sıralaması, görünür ışık ve foton enerjisi, klorofil ile karotenoitlerin karşılaştırılması
Güneş yeryüzündeki ana enerji kaynağıdır. Canlıların güneş enerjisini doğrudan kullanması ya da bu enerjiyi depolaması mümkün değildir. Klorofil pigmenti bulunduran canlıların ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezlemelerine fotosentez denir. Fotosentez, ekosistemlerde besin ve enerji akışının temelini oluşturan en önemli biyolojik olaydır.
Fotosentetik canlılar, karbondioksiti kullanarak kendisi ve diğer canlılar için gerekli besin ile oksijeni üretir. Oksijenli solunum yapan canlılar enerji üretmek için bu besin ve oksijeni kullanarak atmosfere karbondioksit verir. Böylece oksijen ve karbondioksit döngüsü gerçekleşir. Fotosentetik canlılar atmosferdeki fazla karbondioksiti kullanarak sera etkisini azaltır. Atmosfere verilen oksijenin temel kaynağı fitoplanktonlar, algler ve bitkilerdir. Fitoplanktonlar ve algler bütün mevsimlerde fotosentez yapar; bazı bitkiler kışın yaprak döktüğü için daha az katkı sağlar.
Aristo bitkilerin besini topraktan ve sudan hazır aldığını, van Helmont kütle artışının sudan kaynaklandığını ileri sürmüştür. De Saussure bitkilerin güneş ışığında suyu ve karbondioksidi emdiğini kanıtlamış, azotu topraktan aldığını göstermiştir. Engelmann ışığın dalga boyunun fotosentez hızına etkisini açıklamış, Blackman Minimum kuralını bulmuştur. Van Niel oksijenin sudan geldiğini belirlemiş, Hill 1937’de Hill reaksiyonunu açıklamış, Ruben 1941’de ağır oksijenli su ile bu hipotezi doğrulamıştır. Mitchell 1960’ta ATP sentezi mekanizmasını açıklamış, Calvin ışıktan bağımsız reaksiyonları çözerek 1961’de Nobel Ödülü almıştır.
6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O · sadeleştirilmiş hâli 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Kükürt bakterilerinde: 6CO₂ + 12H₂S → C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O. Fotosentezde karbon kaynağı sadece karbondioksittir; hidrojen kaynakları farklılık gösterebilir. Tüm fotosentez çeşitlerinde ortak olarak 6CO₂ tüketilip glikoz üretilir; tüketilen hidrojenli bileşikler yan ürün çeşidini değiştirir.
Karbondioksit molekülündeki karbon atomu glikozun yapısına katılır. Karbondioksitteki oksijen atomu hem glikozun hem de açığa çıkan suyun yapısına katılır. Su molekülündeki hidrojen atomu glikozun ve açığa çıkan suyun yapısına katılır. Su molekülündeki oksijen atomu atmosfere verilir.
Fotosentez ökaryot canlılarda kloroplast organelinde gerçekleşir; kloroplast öglena, bazı algler ve bir bitkinin tüm yeşil kısımlarında bulunur. Dışında seçici geçirgen çift katlı zar, içinde tilakoit adı verilen zar ağı vardır. Tilakoit zarlarında klorofil pigmentleri yer alır. Tilakoitler üst üste gelerek granumu, granumlar ara lamellerle birbirine tutunarak granayı oluşturur. İç kısım stroma adı verilen renksiz ara madde ile doludur; stroma sıvısında DNA, RNA, ribozom, enzimler, amino asitler, proteinler, lipit ve nişasta bulunur. Tilakoitlerde güneş enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür, stromada bu enerji karbondioksiti basit şekere indirgemek için kullanılır.
Işığın yapısındaki yüksek hızla hareket eden ve enerji yüklü olan taneciklere foton denir. Elektromanyetik dalgalar arasındaki uzaklığa ışığın dalga boyu denir. Yaklaşık 380 nm ile 750 nm arasındaki dalga boyları insan gözüyle görülebildiğinden görünür ışık (beyaz ışık) olarak isimlendirilir. Beyaz ışık prizmadan geçirildiğinde mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışık bantları oluşturur. Dalga boyu uzun olan kırmızı ışığın enerjisi düşük, dalga boyu kısa olan mor ışığın enerjisi yüksektir.
Görünür ışığı emen maddelere pigment denir; farklı pigmentler farklı dalga boyundaki ışığı soğurur, soğrulmayanları geçirir veya yansıtır. Klorofil pigmentinin yapısında C, H, O, N ve Mg atomları bulunur; yeşil renk görünümünü sağlar, ışık enerjisini emer ve elektronlarıyla ETS elemanlarına aktarır. Ortamda mutlaka ışık ve demir bulunmalıdır çünkü demir, klorofilin sentezinden sorumlu enzimin kofaktörüdür. Turuncu karoten, sarı ksantofil ve kırmızı likopen karotenoit olarak adlandırılır; fotosentez yapmaz ancak farklı dalga boyundaki ışınları soğurarak klorofile aktarır ve bazıları fazla ışığı emerek klorofili korur.