كل ما يجب حفظه في وحدة التركيب الضوئي
النشاط 1 :تذكير بالمكتسبات - تعريف عملية التركيب الضوئي: آلية يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية كامنة في الجزيئات العضوية.
- شروط عملية التركيب الضوئي: ال تحدث عملية التركيب الضوئي إال بتوفر شروط ثالثة: اليخضور، الضوء والـ CO2.
- مظاهر عملية التركيب الضوئي: أثناء قيام الخلية النباتية بعملية التركيب الضوئي فإنه يظهر: امتصاص الـ CO2 والماء، طرح الـ O2 وتركيب المادة العضوية. - المعادلة العامة لعملية التركيب الضوئي 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 602 :الغلوكوز تركيب معادلة- n (CO2) + 2n (H2O) (CH2O)n + nO2 + nH2O :النشاء تركيب معادلة
- النشاط 2 مقر عملية التركيب الضوئي - مقر عملية التركيب الضوئي: تتم تفاعالت التركيب الضوئي داخل الصانعة الخضراء.
- وصف بنية الصانعة الخضراء: عضية ذات شكل بيضوي محاطة بغشائين بالستيديين خارجي وداخلي يحصر بداخله سائل يسمى المادة األساسية أو الحشوة أو ستروما. تحتوي الحشوة على صفائح بعضها كبيرة تسمى صفائح حشوية والبعض اآلخر صغيرة تسمى كييسات أو تيالكويد. تتوضع فوق بعضها مشكلة الغرانا أو البذيرات. تحتوي الحشوة كذلك على حبيبات نشوية، ADN ،وريبوزومات. - المميزات البنيوية للصانعة الخضراء - ذات بنية حجيرية: ألنها مقسمة إلى ثالث فراغات: 1 -المسافة بين الغشائين، 2 -التجويف الذي تمأله الحشوة، 3 -تجويف الكييسات. - اختالف التركيب الكيموحيوي لكل من أغشية التيالكويد والحشوة. - طبيعة تفاعالت عملية التركيب الضوئي: أكسدة إرجاعية )أكسدة الماء وإرجاع الـ CO2.)
المرحلة الكيموضوئية - بنية غشاء التيالكويد: يتكون غشاء التيالكويد من طبقة فوسفوليبيدية مضاعفة تحتوي على نظامين ضوئيين PSI وPSII ،نواقل األلكترونات وإنزيم الـ ATP سنتاز. يسمى مجموع هذه المركبات بالسلسلة التركيبية الضوئية. - النظام الضوئي: معقد بروتيني ضمن غشاء الكييس يحتوي على عدد كبير من جزيئات أصبغة التركيب الضوئي )اليخضور وأشباه الجزرين(. - المصدر األول لاللكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: جزيئة الماء H2O. - مصدر الـ O2 المنطلق هو: أكسدة جزيئة الماء. . تجريبيا: مستقبل اصطناعي +NADP - المستقبل األخير لاللكترونات: في الصانعة الخضراء: مرافق االنزيم النيكليوتيد أمين ثنائي نيكليو فوسفات مثل فيروسيانور البوتاسيوم. - آلية انتقال االلكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: تنتقل تلقائيا في نواقل متزايدة كمون األكسدة واإلرجاع. - طيف االمتصاص وطيف النشاط - يتكون الضوء األبيض المرئي من سبعة إشعاعات )أطياف( تتغير أطوال موجاتها من 400 إلى 700 نانومتر، وهي على الترتيب: األزرق، البنفسجي، النيلي، األخضر، األصفر، البرتقالي، األحمر. - طيف االمتصاص: تمتص جزيئات اليخضور اإلشعاعات الضوئية بشدات مختلفة، فهي كبيرة في اإلشعاعت الطرفية وأقل في االشعاعات الوسطية وقليلة جدا في االشعاع األخضر. - طيف النشاط )شدة عملية التركيب الضوئي(: كلما زادت شدة االمتصاص زاد النشاط. فاإلشعاعات األكثر امتصاصا هي األكثر فعالية في عملية التركيب الضوئي. - التفلور أو االستشعاع: يكتسب إلكترون من جزيئة اليخضور طاقة - فوتونات ضوئية - فينتقل من مداره األصلي إلى مدار ذو مستوى طاقوي أعلى منه وتصبح جزيئة اليخضور في حالة تهيج. بعد زمن قصير جدا يعود إلى مداره األصلي ويحرر الطاقة المكتسبة على شكل إشعاع أحمر )حالة استقرار(. - آلية عمل النظام الضوئي: يتكون النظام الضوئي من عدد كبير من األصبغة الهوائية وصبغتين لمركز التفاعل. تستقبل كل صبغة هوائية فوتونات ضوئية فتتهيج وينتقل الكترون من مدار داخلي الى مدار خارجي. يعود االلكترون إلى مداره األصلي وتتحرر منه الطاقة المكتسبة وتنتقل إلى صبغة هوائية مجاورة فتهيجها وهكذا... تصل الطاقة إلى صبغة مركز التفاعل فتتهيج بدورها وتحرر الكترون غني بالطاقة )اكسدة(. - دور األصبغة الهوائية: التقاط الفوتونات الضوئية ونقلها ألصبغة مركز التفاعل. - دور أصبغة مركز التفاعل: تتجمع فيها الطاقة الملتقطة من مختلف الجزيئات الهوائية وتتأكسد محررة إلكترون ذو طاقة عالية. - آلية المرحلة الكيموضوئية: في وجود الضوء "يتأكسد" النظامان الضوئيان PSI وPSII ويحرر كل منهما إلكترونين. + بعد ذلك، تحدث "أكسدة الضوئية للماء" وفق المعادلة )2O2/1 + 2é+ 2H H20 .)يطرح الـ O2 في الوسط وتر ِج ُع االلكرونات النظام + الضوئي الثاني + PSII .تنتقل االلكترونات إلى النظام الضوئي األول +NADP PSI ،ثم إلى المرافق االنزيمي الذي ير جع بواسطة االنزيم ( المعادلة وفق"ريدوكتاز NADP" NADPH,H+ + 2é + .)NADP+ + 2H تتراكم البروتونات في تجويف الكييس الناتجة من أكسدة الماء، كما أن الناقل T2 يضخ البروتونات كذلك أثناء انتقال االلكترونات، فيصبح تركيزها في التجويف أكبر من الحشوة، وبالتالي تنتشر على شكل سيل من البروتونات الخارجة عبر الـ ATP سنتاز. تسمح الطاقة المتحررة من سيل البروتونات الخارجة بفسفرة الـ ADP إلى ATP في وجود الفوسفات الالعضوي وفق المعادلة )H2O + ATP Pi + ADP .)تسمى هذه العملية بالفسفرة الضوئية.
- الكروماتوغرافيا: تقنية تستعمل لفصل مكونات خليط ما حسب وزنها الجزيئي. - حلقة كالفن وبنسون: يثبت الـ C02 على جزيئة خماسية الكربون: الريبولوز ثنائي الفوسفات )RuDP )مشكال مركب سداسي الكربون الذي ينشطر سريعا إلى جزيئتين بثالث ذرات كربون هو حمض الفوسفوغليسيريك )APG.) - يراقب دمج الـ C02 بواسطة اإلنزيم: الريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسيالز )Rubisco.) - العالقة بين APG وRuDP في وجود الضوء والـ CO2 :يتحول الـ APG والـRuDP إلى بعضهما بشكل حلقي )ثبات ديناميكي(. في وجود الـ CO2 فقط: يتشكل الـ APG انطالقا من الـRuDP ، فيتراكم الـ APG وينفذ الـ RuDP. في وجود الضوء فقط: يحدث العكس، يتجدد الـ RuDP انطالقا من الـ APG ،فيراكم الـ RuDP وينفذ .APG
- شروط عملية التركيب الضوئي: ال تحدث عملية التركيب الضوئي إال بتوفر شروط ثالثة: اليخضور، الضوء والـ CO2.
- مظاهر عملية التركيب الضوئي: أثناء قيام الخلية النباتية بعملية التركيب الضوئي فإنه يظهر: امتصاص الـ CO2 والماء، طرح الـ O2 وتركيب المادة العضوية. - المعادلة العامة لعملية التركيب الضوئي 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 602 :الغلوكوز تركيب معادلة- n (CO2) + 2n (H2O) (CH2O)n + nO2 + nH2O :النشاء تركيب معادلة
- النشاط 2 مقر عملية التركيب الضوئي - مقر عملية التركيب الضوئي: تتم تفاعالت التركيب الضوئي داخل الصانعة الخضراء.
- وصف بنية الصانعة الخضراء: عضية ذات شكل بيضوي محاطة بغشائين بالستيديين خارجي وداخلي يحصر بداخله سائل يسمى المادة األساسية أو الحشوة أو ستروما. تحتوي الحشوة على صفائح بعضها كبيرة تسمى صفائح حشوية والبعض اآلخر صغيرة تسمى كييسات أو تيالكويد. تتوضع فوق بعضها مشكلة الغرانا أو البذيرات. تحتوي الحشوة كذلك على حبيبات نشوية، ADN ،وريبوزومات. - المميزات البنيوية للصانعة الخضراء - ذات بنية حجيرية: ألنها مقسمة إلى ثالث فراغات: 1 -المسافة بين الغشائين، 2 -التجويف الذي تمأله الحشوة، 3 -تجويف الكييسات. - اختالف التركيب الكيموحيوي لكل من أغشية التيالكويد والحشوة. - طبيعة تفاعالت عملية التركيب الضوئي: أكسدة إرجاعية )أكسدة الماء وإرجاع الـ CO2.)
المرحلة الكيموضوئية - بنية غشاء التيالكويد: يتكون غشاء التيالكويد من طبقة فوسفوليبيدية مضاعفة تحتوي على نظامين ضوئيين PSI وPSII ،نواقل األلكترونات وإنزيم الـ ATP سنتاز. يسمى مجموع هذه المركبات بالسلسلة التركيبية الضوئية. - النظام الضوئي: معقد بروتيني ضمن غشاء الكييس يحتوي على عدد كبير من جزيئات أصبغة التركيب الضوئي )اليخضور وأشباه الجزرين(. - المصدر األول لاللكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: جزيئة الماء H2O. - مصدر الـ O2 المنطلق هو: أكسدة جزيئة الماء. . تجريبيا: مستقبل اصطناعي +NADP - المستقبل األخير لاللكترونات: في الصانعة الخضراء: مرافق االنزيم النيكليوتيد أمين ثنائي نيكليو فوسفات مثل فيروسيانور البوتاسيوم. - آلية انتقال االلكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: تنتقل تلقائيا في نواقل متزايدة كمون األكسدة واإلرجاع. - طيف االمتصاص وطيف النشاط - يتكون الضوء األبيض المرئي من سبعة إشعاعات )أطياف( تتغير أطوال موجاتها من 400 إلى 700 نانومتر، وهي على الترتيب: األزرق، البنفسجي، النيلي، األخضر، األصفر، البرتقالي، األحمر. - طيف االمتصاص: تمتص جزيئات اليخضور اإلشعاعات الضوئية بشدات مختلفة، فهي كبيرة في اإلشعاعت الطرفية وأقل في االشعاعات الوسطية وقليلة جدا في االشعاع األخضر. - طيف النشاط )شدة عملية التركيب الضوئي(: كلما زادت شدة االمتصاص زاد النشاط. فاإلشعاعات األكثر امتصاصا هي األكثر فعالية في عملية التركيب الضوئي. - التفلور أو االستشعاع: يكتسب إلكترون من جزيئة اليخضور طاقة - فوتونات ضوئية - فينتقل من مداره األصلي إلى مدار ذو مستوى طاقوي أعلى منه وتصبح جزيئة اليخضور في حالة تهيج. بعد زمن قصير جدا يعود إلى مداره األصلي ويحرر الطاقة المكتسبة على شكل إشعاع أحمر )حالة استقرار(. - آلية عمل النظام الضوئي: يتكون النظام الضوئي من عدد كبير من األصبغة الهوائية وصبغتين لمركز التفاعل. تستقبل كل صبغة هوائية فوتونات ضوئية فتتهيج وينتقل الكترون من مدار داخلي الى مدار خارجي. يعود االلكترون إلى مداره األصلي وتتحرر منه الطاقة المكتسبة وتنتقل إلى صبغة هوائية مجاورة فتهيجها وهكذا... تصل الطاقة إلى صبغة مركز التفاعل فتتهيج بدورها وتحرر الكترون غني بالطاقة )اكسدة(. - دور األصبغة الهوائية: التقاط الفوتونات الضوئية ونقلها ألصبغة مركز التفاعل. - دور أصبغة مركز التفاعل: تتجمع فيها الطاقة الملتقطة من مختلف الجزيئات الهوائية وتتأكسد محررة إلكترون ذو طاقة عالية. - آلية المرحلة الكيموضوئية: في وجود الضوء "يتأكسد" النظامان الضوئيان PSI وPSII ويحرر كل منهما إلكترونين. + بعد ذلك، تحدث "أكسدة الضوئية للماء" وفق المعادلة )2O2/1 + 2é+ 2H H20 .)يطرح الـ O2 في الوسط وتر ِج ُع االلكرونات النظام + الضوئي الثاني + PSII .تنتقل االلكترونات إلى النظام الضوئي األول +NADP PSI ،ثم إلى المرافق االنزيمي الذي ير جع بواسطة االنزيم ( المعادلة وفق"ريدوكتاز NADP" NADPH,H+ + 2é + .)NADP+ + 2H تتراكم البروتونات في تجويف الكييس الناتجة من أكسدة الماء، كما أن الناقل T2 يضخ البروتونات كذلك أثناء انتقال االلكترونات، فيصبح تركيزها في التجويف أكبر من الحشوة، وبالتالي تنتشر على شكل سيل من البروتونات الخارجة عبر الـ ATP سنتاز. تسمح الطاقة المتحررة من سيل البروتونات الخارجة بفسفرة الـ ADP إلى ATP في وجود الفوسفات الالعضوي وفق المعادلة )H2O + ATP Pi + ADP .)تسمى هذه العملية بالفسفرة الضوئية.
- الكروماتوغرافيا: تقنية تستعمل لفصل مكونات خليط ما حسب وزنها الجزيئي. - حلقة كالفن وبنسون: يثبت الـ C02 على جزيئة خماسية الكربون: الريبولوز ثنائي الفوسفات )RuDP )مشكال مركب سداسي الكربون الذي ينشطر سريعا إلى جزيئتين بثالث ذرات كربون هو حمض الفوسفوغليسيريك )APG.) - يراقب دمج الـ C02 بواسطة اإلنزيم: الريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسيالز )Rubisco.) - العالقة بين APG وRuDP في وجود الضوء والـ CO2 :يتحول الـ APG والـRuDP إلى بعضهما بشكل حلقي )ثبات ديناميكي(. في وجود الـ CO2 فقط: يتشكل الـ APG انطالقا من الـRuDP ، فيتراكم الـ APG وينفذ الـ RuDP. في وجود الضوء فقط: يحدث العكس، يتجدد الـ RuDP انطالقا من الـ APG ،فيراكم الـ RuDP وينفذ .APG