عملية البناء الضوئي

byمحمد عبد الغنى عبد الحميد •سبتمبر 17, 2025

📚 محتويات المقال

عملية البناء الضوئي في النباتات الخضراء

تطور الدراسات في عملية البناء الضوئي ‎

‎البناء الضوئي البكتيري القديم‎: ‎في البداية كانت البكتيريا الكبريتية الخضراء والبكتيريا الأرجوانية من بين الكائنات التي ‏استخدمت هذه الطرق القديمة‎، كان البناء الضوئي من النوع البكتيري، والذي كان يستخدم ‏نظامًا ضوئيًا واحدًا فقط ‏‎photosystem وهذا النوع من البناء الضوئي عادةً لا ينتج الأكسجين ويُعرف ‏باسم ‏‎anoxygenic

‎

‎ ‎ظهور البناء الضوئي الأكسجيني الحديث‎:

‎أحدث تحول كبير أدى إلى ظهور البناء الضوئي الأكسجيني ‏الحديث‎

oxygenic photosynthesis ‎ الذي نعرفه اليوم‎ حيث ‎يستخدم هذا النوع الحديث نظامين ‏ضوئيين‎ و هما PSI ‎و‎ PSIIو‎من أبرز الكائنات التي تستخدم هذا النوع هي البكتيريا الزرقاء‎ cyanobacteria

حيث تلعب ‎ ‎البكتيريا الزرقاء دورا هاما في تغيير الغلاف الجوي‎ حيث أن البكتيريا الزرقاء هي البكتيريا الوحيدة التي تنتج الأكسجين ‏أثناء عملية البناء الضوئي‎ وكان ‎قبل ظهورها، الغلاف الجوي للأرض خاليًا من الأكسجين ‎ noxicو‎إنتاج ‏الأكسجين بواسطة هذه الكائنات هو ما أدى إلى تكوين الغلاف الجوي الحالي الغني بالأكسجين‎.

‎

‎الأصل التطوري للبلاستيدات الخضراء‎:

‎تشير المصادر إلى أن البلاستيدات الخضراء‎ chloroplasts

‎في ‏النباتات والطحالب تطورت من كائنات تشبه البكتيريا الزرقاء‎ كما ‎يُعتقد أن خلايا حقيقية النواة بدائية ابتلعت ‏البكتيريا الزرقاء ككائنات متعايشة داخليًا‎ endosymbionts

‎، ومع مرور الزمن تطورت هذه البكتيريا ‏لتصبح البلاستيدات الخضراء التي نراها اليوم‎.

‎

‎تشابه عمليه البناء الضوئي في الأنواع‎ المختلفة

‎على الرغم من تطورها، حيث أن المكونات الأساسية لعملية البناء الضوئي الحديثة ‏ظلت متشابهة إلى حد كبير عبر مجموعة واسعة من الكائنات الحية، من أوراق الأشجار الاستوائية العملاقة ‏إلى خلايا البكتيريا الزرقاء الدقيقة‎ حيث ‎لا يزال النظامان الضوئيان‎ PSI ‎و‎ PSII

‎وسلاسل نقل الإلكترون تعمل ‏بنفس الطريقة الأساسية لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية‎ لانتاج

ATP ‎و‎ NADPH

‎تكيف النباتات في البيئات القاسية

تطورت النباتات، خاصة تلك التي تعيش في بيئات قاسية مثل الصحاري، تكيفات فريدة للحفاظ على الماء ‏وزيادة كفاءة البناء الضوئي‎.

‎

‎ ‎مشكلة فقدان الماء‎: ‎في الظروف الحارة والجافة، يجب على النباتات فتح ثغورها‎ stomata ‎لامتصاص غاز "CO₂" ‏ثاني أكسيد الكربون‎ ‎اللازم لعملية البناء الضوئي‎ ‎ورغم ذلك، يؤدي فتح الثغور إلى فقدان كميات كبيرة ‏من الماء من خلال عملية النتح‎.

‎

‎تطور آليات للحفاظ على الماء‎: ‎لمواجهة هذه المشكلة، طورت نباتات الصحراء، مثل الصبار، عمليات ‏لزيادة كفاءة استخدام ثاني أكسيد الكربون والحفاظ على الماء‎.

‎

‎تثبيت الكربون الليلي‎: ‎يمكن لبعض النباتات مثل الصبار أن تفتح ثغورها في الليل فقط، عندما تكون ‏درجات الحرارة أكثر برودة، لامتصاص وتخزين ثاني أكسيد الكربون مؤقتًا‎ و‎هذا يقلل بشكل كبير فقدان ‏كميات كبيرة من الماء.‎

‎

‎البناء الضوئي مع إغلاق الثغور‎: ‎تطورت نباتات الصبار أيضًا لتتمكن من إجراء مستويات منخفضة من ‏البناء الضوئي حتى عندما تكون ثغورها مغلقة تمامًا، وهي آلية تساعدها على البقاء في فترات الجفاف ‏الشديد‎

‎

باختصار، تُظهر الدراسات و الابحاث الجارية أن البناء الضوئي هو عملية قديمة مرت بتطورات جوهرية، أبرزها الانتقال إلى ‏النظام الأكسجيني الذي غير كوكبنا بشكل جذري‎ بالاضافة الى تغير الظروف البيئية، مثل الجفاف، دفعت النباتات إلى ‏تطوير تكيفات فسيولوجية مبتكرة للحفاظ على الماء مع الاستمرار في إنتاج الطاقة‎

‎

ما هى العوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل البناء الضوئي

تشير المصادر إلى أربعة عوامل أساسية تؤثر بشكل مباشر على معدل البناء الضوئي: توفر الضوء، توفر الماء، ‏درجة الحرارة، وتركيز ثاني أكسيد الكربون‎.

‎

‎تأثير توفر الضوء

‎ ‎الأهمية‎: ‎الضوء ضروري لمرحلة التفاعلات المعتمدة على الضوء، حيث يتم استخدامه لشطر جزيئات ‏الماء‎

‎كلما زادت شدة الضوء، زادت كمية الضوء التي يمكن أن يمتصها الكلوروفيل في خلايا النبات، مما ‏يؤدي إلى زيادة معدل البناء الضوئي‎.

‎

‎ ‎نقطة التشبع الضوئي‎: ‎يصل معدل البناء الضوئي إلى نقطة قصوى تسمى "نقطة التشبع الضوئي" وعند ‏هذه النقطة، حتى لو زادت شدة الضوء، فإن معدل البناء الضوئي لن يزداد‎

‎العوامل المحددة‎: ‎هناك ظروف تحد من وصول عملية البناء الضوئي إلى معدلها الأمثل، مثل انخفاض ‏شدة الضوء في أشهر الشتاء أو قصر ساعات النهار‎ فيما يسمى بالتواقت الضوئي.

‎

‎الأطوال الموجية للضوء‎: ‎تحتوي النباتات على الكلوروفيل الذى توجد به أصباغ مختلفة تمتص أطوال موجية مختلفة من الضوء‎ و‎بالنسبة للنباتات التي تستخدم الكلوروفيل، فإن الأطوال الموجية الأكثر فائدة هي الحمراء والبنفسجية، في ‏حين أن الضوء الأخضر هو الأقل فائدة لأنه ينعكس ولا يُمتص‎.

‎

‎تأثير توفر الماء

‎الأهمية‎: ‎الماء مكون أساسي للتفاعلات المعتمدة على الضوء، حيث ينشطر لإنتاج جزيئات الأكسجين ‏والطاقة اللازمة لحلقة كالفن‎ في تفاعلات الظلام "التفاعلات اللا ضوئية" حيث ‎تحصل النباتات على الماء عبر جذورها‎.

‎

‎‎نقص الماء أو العجز المائي

‏‎ ‎عندما تجف التربة ويقل إمداد الماء، ينخفض معدل البناء الضوئي‎ و‎في هذه ‏الحالة، يغلق النبات ثغوره‎ stomata ‎لمنع فقدان المزيد من الماء، وهذا بدوره يمنع امتصاص ثاني أكسيد ‏الكربون ومع انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون، تتوقف حلقة كالفن عن العمل، مما يقلل من معدل ‏البناء الضوئي‎.

‎

‎زيادة الماء أو الغمر بالماء

‏‎وجود كمية كبيرة جدًا من الماء في التربة يقلل أيضًا من معدل البناء الضوئي‎ حيث ‎يملأ الماء الفراغات في التربة ويقلل من الأكسجين المتاح، مما يمنع خلايا الجذر من القيام بالتنفس الخلوي‎.

‎

‎تأثير درجة الحرارة

‎ ‎الأهمية‎: ‎درجات الحرارة المثالية ضرورية لحدوث البناء الضوئي بمستويات مثلى‎ حيث ‎تؤثر درجة الحرارة ‏بشكل أساسي على الإنزيمات المشاركة في عملية‎ البناء الضوئى و أستكمالها.

‎

‎درجات الحرارة المنخفضة‎: ‎ فى الواقع هو مؤثر سلبى فعند درجات الحرارة المنخفضة، تكون معدلات تصادم الإنزيمات، مثل إنزيم ‏روبيسكو‎ RuBisCO ‎، مع ركائزها‎ RuBP ‎وثاني أكسيد الكربون‎ منخفضة هذا يؤدي إلى انخفاض معدل ‏البناء الضوئي وإنتاج كميات أقل من الجلوكوز‎.

‎

‎أرتفاع درجة الحرارة‎: ‎ يعتبر مؤشر ايجابي حيث أنه مع ارتفاع درجات الحرارة، تزداد معدلات تصادم الإنزيمات وركائزها، مما يزيد من ‏معدل البناء الضوئي وإنتاج الجلوكوز‎.

‎

‎ملحوظة ‎درجات الحرارة المفرطة‎: ‎إذا تجاوزت درجات الحرارة الظروف المثلى لعمل الإنزيم، ينخفض معدل ‏البناء الضوئي بسرعة لأن الإنزيم يبدأ في التلف أو "التحلل‎" denature

‎ ‎العامل المحدد في التفاعلات اللاضوئية‎: ‎تُعتبر درجة الحرارة العامل المؤثر الرئيسي في التفاعلات ‏اللاضوئية

حلقة كالفن التي تحدث في الستروما‎ stroma .

‎تأثير تركيز ثاني أكسيد الكربون "‎ "CO₂

‎الأهمية‎: ‎ثاني أكسيد الكربون هو مدخل رئيسي في المرحلة المستقلة عن الضوء "مرحلة الاظلام" أو "التفاعلات اللا ضوئية" داخل حلقة كالفن ، حيث يتم ‏‏"تثبيته" من شكل غير عضوي إلى جزيئات عضوية‏‎.

‎

‎أرتفاع تركيز غاز ثانى أكسيد الكربون: ‎كلما زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون، زاد معدل البناء الضوئي حتى يصل الى نقطة التشبع‎.

‎

‎ ‎نقطة التشبع‎: ‎على غرار الضوء، يصل المعدل إلى نقطة قصوى حيث لا تؤدي الزيادات الإضافية في تركيز ‏ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة معدل البناء الضوئي‎ ‎يحدث هذا لأن الإنزيمات، مثل‎ RuBisCO، تصبح ‏مشبعة تمامًا بالركائز‎.

‎

‎العوامل المحفزة الأخرى‎: ‎حتى مع وجود تركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون، قد يكون المعدل محدودًا ‏بسبب عوامل أخرى مثل‎:‎ ‎عدد قليل جدًا من الإنزيمات اللازمة لتحفيز حدوث التفاعلات في حلقة كالفن‎ فكميات محدودة من الإنزيمات المساعدة‎ coenzymes ‎مثل‎ NADPH، والتي تعتبر ضرورية لتفعيل تحويل ‏ثاني أكسيد الكربون من الفوسفوجليسرال الدهيد "سكر من ثلاث ذرات كربون PGAL"إلى سكر جلوكوز‎.

أين تحدث عملية البناء الضوئي بالنسبة للنبات؟ تحدث في ....

الأوراق الخضراء:

التي تعتبر المراكز الأساسية لعملية البناء الضوئي لأنها تحتوي على بلاستيدات خضراء في النباتات الراقية

السيقان العشبية الخضراء:
تساهم بقدر في عملية البناء الضوئي لإحتوائها على أنسجة كلورنشيمية بها بلاستيدات خضراء

تركيب البلاستيدة الخضراء " تحت المجهر "

كيف تمتص البلاستيدات الضوء

البلاستيدة الخضراء تظهر على شكل عدسة محدبة وتتكون من

1- غشاء خارجي رقيق مزدوج سمكه 10 نانومتر.

2- الستروما أو النخاع مادة بروتينية عديمة اللون

3- الجرانا:

أ) حبيبات قرصية الشكل تمتد على شكل عقود تنتشر في الستر وما

ب) وكل حبيبة واحدة تتركب من 15 قرص أو أكثر متراصة فوق بعضها

جـ) والقرص مجوف من الداخل وتمتد حوافه خارج حدود الحبيبة لتلتقي بحواف قرص آخر في حبيبة أخرى مجاورة

وهذا التركيب يزيد من مساحة السطح المعرض من الأقراص للضوء لتمتص أكبر قدر من الضوء حيث يوجد بها الأصباغ التي تمتص الطاقة الضوئية.

شكل يوضح أقراص الجرانا

أقراص الجرانا في البلاستيدة

الانسجه الوعائية التى توضح انتقال الماء و الاملاح الى الورقة

أصباغ الكلوروفيل

الصبغـــــــة	اللــــــــــــــــــون	النسبــــــــــة
كلوروفيل (أ) كلوروفيل (ب)	أخضر مزرق أخضر مصفر	70%
زانثوفيل	أصفر ليمونى.	25 %
كاروتين	أصفر برتقالى.	5%

أهمية الكلوروفيل

يختص الكلوروفيل بامتصاص الطاقة الضوئية اللازمة لعملية البناء الضوئي

تركيب جزئ الكلوروفيل هو C55 H72 O5 N4 Mg

توجد ذرة الماغنسيوم Mg في مركز الجزيء لتعطي الكلوروفيل القدرة على امتصاص الضوء

ملاحظة: تتكون حبيبات النشا داخل البلاستيدات الخضراء بأعداد كبيرة – وتكون صغيرة الحجم لأنها لا تلبث أن تتحلل إلى سكر – لنقله إلى أعضاء أخرى تحت ظروف معينة.

أين توجد البلاستيدات؟

البلاستيدات عضيات غشائية توجد في الخلايا النباتية عادة.

تتركب من غلاف مزدوج يحيط بحشوة داخلية تسمى الستروما وداخلها طبقات متراصة من الجرانا

ما هي أنواع البلاستيدات حسب الصبغات المحتوية عليها؟

وجه المقارنة	البلاستيدات الخضراء الكلوروبلاست	البلاستيدات الملونة كروموبلاست	البلاستيدات عديمة اللون البيضاء " ليكوبلاست.
سبب التسمية	تحتوي على مجموعة من الأصباغ أهمها أصباغ الكلورفيل الخضراء.	تتباين ألوانها بين الأحمر والاصفر والبرتقالي والبني تبعا للون لوجود كاروتين.	لخلوها من الصبغات التي تكسبها أي لون وتعمل كمراكز لتخزين النشا.
وجودها	في اوراق النباتات. في كثير من السيقان.	توجد عادة في بتلات الأزهار والثمار. توجد في بعض الجذور مثل اللفت والبنجر.	توجد في أوراق الكرنب الداخلية ويمكن أن تتحول إلى أنواع أخري ملونة وجذر ودرنة البطاطس.
أهميتها	تعمل على تحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كيميائية تستخدم في البناء الضوئي. تستغل في بناء الجلوكوز	تكسب أجزاء النبات اللون الخاص بها.	يمكن أن تتحول إلى أنواع أخري ملونة.

تركيب الورقة وملائمتها لعملية البناء الضوئي

كيف يتلاءم الشكل الخارجي للورقة لعملية البناء الضوئي مع وظيفتها

ملاءمتها للتعرض للضوء

أ- وضع الأوراق على الساق والأفرع يعرضها لأكبر قدر من أشعة الشمس

ب- نصل الورقة رقيق ومفلطح مما يساعد على استقبال الضوء

ملاءمتها للتهوية

وجود الثغور حيث تقوم بالتبادل الغازي وتتحكم في كمية تبخر الماء من النبات (حيث تفتح في الضوء وتقفل في الظلام وتتأثر بدرجة الرطوبة)

ملاءمتها للنقل

وجود العرق الوسطى وفروعه في شكل شبكة تتخلل النصل يسمح بتوصيل الماء والأملاح للورقة – كما تنقل الغذاء عالي الطاقة من الورقة إلى جميع أجزاء النبات

قطاع طولى في ورقة نبات أخضر

عند دراسة قطاع في الورقة

قطاع عرضى في ورقة نبات قطن

التركيب الداخلي للورقة في النبات

عند دراسة قطاع عرضى في ورقة نبات ذات فلقتين يمر بالعرق الوسطى مثل "القطن" نجد أنه يتكون من ثلاثة أنسجة أساسية هي:

صورة توضح قطاع عرضى في ورقة نبات القطن

(1) البشرتان العليا والسفلى: - ‏

‏ تتركب كل منهما من طبقة سمكها خلية واحدة – من خلايا برانشمية تتميز بالآتي: - ‏

‏1- برميلية الشكل – متلاصقة – خالية من الكلوروفيل - تتخللها ثغور ‏

‏3- الجدار الخارجي للبشرة مغطى بطبقة من الكيوتين غير المنفذ للماء وشفافة. ‏

‏(2) النسيج المتوسط: ‏الميزوفيلى ‏ يقع بين البشرتين وتخترقه العروق – ويتكون من: ‏

‏(أ) الطبقة العمادية: ‏

‏1) تتكون من صف واحد من خلايا ‏برانشيمية – مستطيلة (متعامدة) على ‏سطح البشرة العليا ‏

‏ بينها مسافات بينية

‏ (2) تحتوي على عدد كبير من ‏البلاستيدات الخضراء التي ترتب ‏نفسها في الجزء العلوي من الخلايا ‏العمادية – لتستقبل أكبر قدر من ‏الضوء. ‏

‏(ب) الطبقة الإسفنجية:

1) توجد أسفل ‏الطبقة العماديه. ‏

‏2) تتركب من خلايا برانشيمية – غير منتظمة ‏الشكل – مفككة - بينها مسافات بينية واسعة. ‏

‏3) تحتوي خلاياها على بلاستيدات خضراء ‏بنسبة أقل من الخلايا العمادية ‏

وظيفة الطبقة العمادية: ‏القيام بالجزء الأكبر من عملية البناء ‏الضوئي ‏(وهذا يجعل السطح العلوي للورقة العلوي ‏أكثر اخضرارا من السطح السفلى) ‏

‏(3) النسيج الوعائي يتكون من عدة حزم وعائية – ممتدة داخل العروق والعريقات– ويحتوي ‏العرق الوسطي على الحزمة الوعائية الرئيسية في الورقة. ‏

تركيب الحزمة الوعائية: - تتركب من

الخشب: يتكون من عدة صفوف ‏‏– تفصلها خلايا برانشيمية تسمى" ‏برانشيم الخشب ‏

وظيفة الخشب ‏

أ) توصيل الماء والأملاح المذابة إلى ‏النسيج المتوسط. ب) تدعيم العرق ‏الوسطي والعريقات. ‏

اللحاء: - يوجد جهة السطح السفلي ‏للورقة يقوم بتوصيل المواد الغذائية ‏العضوية الذائبة ‏والعصارة الناضجة ‏‎ التي تكونت في النسيج المتوسط ‏للورقة إلى أجزاء النبات المختلفة. ‏

(آليــة البنــاء الضوئــي)

ما هو دور الضوء فى عملية البناء الضوئى

أول من أوضح ذلك العالم الأمريكى (فان نيل) Van Neil، بجامعة ستانفورد.

توصل الى ذلك بدراسة التركيب الضوئى فى بكتريا الكبريت الخضراء الارجوانية، وهذه البكتريا ذاتيـة التغذية تحتوى عل كلوروفيل بكتيرى ( أبسط تركيب من الكلوروفيل العادى )

وهى تعيش فى طين البرك والمستنقعات ، حيث يتوفر كبريتيد الهيدروجين وهو مصدر الهيدروجين الذى تستعمله هذه البكتريا فى إختزال ( CO 2 ) لبناء المواد الكربوهيدراتية مع تحرر الكبريت .

افترض فان نيل أن الضوء يعمل على :

تحليل كبريتيد الهيدروجين الى ( هيدروجين – وكبريت ) ، ثـــــــم يستعمل الهيدروجين فى تفاعلات لا ضوئية لاختزال ( CO 2 ) الى كربوهيدرات ، كما فى المعادلة :

ما مصدر الـ O2 المنطلق في عملية البناء الضوئي؟

افترض أن التفاعلات الضوئية التى تجرى فى النباتات الخضراء تكون مشابهة لما يحدث فى بكتريـــــــــا الكبريت ، ولكن الضوء يحلل الماء الى هيدروجين وأكسجين ، ثم يستعمل الهيدروجين لاختزال ( CO 2 ) فى سلسلة من تفاعلات لا تحتاج الى وجود الضوء لانتاج الكربوهيدرات .

افترض نيل أن الأكسجين المتحرر يأتى من الماء ، كما هو حال الكبريت الذى يتحرر من ( H 2 S )

التأكد من صحة النظرية

تجارب علماء جامعة كاليفورنيا

التجربة	المشاهدة
استعمل هؤلاء العلماء الطحلب الأخضر الكلوريلا، ووفروا له جميع الظروف المناسبة لعملية البناء الضوئى، ولكن الماء المستعمل كان به نظير الأكسجين (O ¹⁸) بدلاً من استخدام (O ¹⁶⁾، اما ثانى أكسيد الكربون فكان الأكسجين فيه O¹⁶	ان الأكسجين المتصاعد من عملية البناء الضوئى من نوع النظير (18 O) وليس (16 O)
الاستنتاج في الصورة تحت الجدول

الصورة التاليه توضح كل الخطوات

التفاعلات الضوئية واللاضوئية فى عملية البناء الضوئى

أوضح بلاكمان من خلال تجاربة لدراسة العوامل المحددة لمعدل عملية البناء الضوئي

مثل عوامل الضوء والحرارة وثاني اكسيد الكربون أن البناء الضوئي ينقسم الى:

ما هو الفرق بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية؟

تفاعلات ضوئية

(حساسة للضوء) والتي يكون فيها الضوء هو العامل المحدد لسرعتها

أولاً: التفاعلات الضوئية: تتم كالآتي:

عندما يسقط الضوء على الكلوروفيل الموجود في تركيب الجرانا في البلاستيدة الخضراء، فإن بعـــــــــض إلكترونات ذرات جزئ الكلوروفيل تكتسب الطاقة وتتحرك من مستوياتها الأقل في الطاقة إلى مستوى أعلى في الطاقة، ثم تنتقل هذه الطاقة إلى مركبات وسطية.

تختزن طاقة الضوء الحركية لطاقة وضع كيميائية في الكلوروفيل، وتسمى جزيئات الكلوروفيل بالمنشطة أو المثـارة.

وعندما تتحرر الطاقة المختزنة تهبط الإلكترونات مرة أخرى إلى مستويات الطاقة الدنيــــــــا، ويصبــــــــح الكلوروفيل غير منشط ويمكنه امتصاص مزيد من الضوء ليصبح منشطاً مرة أخرى

يستخدم جزء من الطاقة المختزنة في الكلوروفيل المنشط في شطر جزئ الماء إلى هيدروجين – وأكسجيــــن حيث كانا مرتبطين بواسطة قوية جداً في جزئ الماء.

يختزن جزئ من طاقة الكلوروفيل المنشط في جزئ (ATP) باتحاد جزئ (ADP) المـوجود فـي البلاستيدة الخضراء مع مجموعة فوسفات (P) بواسطة رابطة ذات طاقة عالية

يتحد الهيدروجين الناتج من انشطار جزئ الماء مع مساعد إنزيم يوجد في البلاستيدة الخضراء، ويرمز لـــــــــه

(NADP) ويتكون منها مركب (NADPH 2) وبذلك لا يهرب هذا الهيدروجين أو يتحد مرة ثانية مـــــــــــع الأكسجيـــــــــــــن الذي ينطلق كناتج ثانوي.

التفاعلات الضوئية

مصطلحات للتعريف

(ATP): - هو مركب يسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات.

يتكون من مركبين عضويين متصلين بثلاث مجموعات فوسفات، وهما الأدنيين – وسكر الريبوز.

وتوجد رابطتين عاليتي الطاقة بين مجموعات الفوسفات، ومركب (ATP) هو عملة الطاقة في الخلية.

(ADP): - هو مركب أدينوسين ثنائي الفوسفات، ويحتوي على مجموعتي فوسفــــــــــــات.

(NADP): - هو ثنائي فوسفات أميد النيكوتين ثنائي النيوكليوتيد، وهو مستقبل الهيدروجين

الخطوات و الاليات

‎التفاعلات المعتمدة على الضوء أو التفاعلات الضوئية

‏هذه هي المرحلة الأولى من البناء الضوئي، والغرض العام منها هو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ‏كيميائية على شكل جزيئات حاملة للطاقة، وهي‎ ATP ‎و‎ NADPH

‎‎ ‎مكان الحدوث‎: ‎تحدث هذه التفاعلات في أغشية الثايلاكويد‎ thylakoid membrane ‎داخل ‏البلاستيدة الخضراء، وتحديداً في أقراص الجرانا‎ Grana .

‎المتطلبات‎: ‎تعتمد هذه المرحلة بشكل أساسي على الضوء والماء‎

‎‎الخطوات ‎العملية‎

‎امتصاص الضوء‎: ‎تبدأ العملية عندما يمتص الكلوروفيل، الموجود في بروتينات الهوائي داخل تراكيب ‏تسمى الأنظمة الضوئية‎ Photosystems ‎، الطاقة من ضوء الشمس‎.

‎إثارة الإلكترونات‎: ‎تتسبب طاقة الفوتون في "إثارة" إلكترون في جزيء الكلوروفيل، مما يسمح له ‏بالتحرر والانتقال‎.

‎‎شطر الماء‎ Water Splitting : ‎لتعويض الإلكترون المفقود في الكلوروفيل، يتم شطر جزيء ماء و‏ينتج عن هذه العملية إلكترونات، وأيونات هيدروجين‎ و‎بروتونات‎ H+ ‎وينطلق غاز الأكسجين كناتج ثانوي يتم ‏إطلاقه في البيئة‎.

‎‎‎سلسلة نقل الإلكترون‎: ‎تنتقل الإلكترونات عالية الطاقة عبر سلسلة من البروتينات تسمى سلسلة ‏نقل الإلكترون‎ و‎أثناء هذا الانتقال، تُستخدم طاقتها لضخ أيونات الهيدروجين من الستروما‎ stroma ‎إلى ‏داخل الثايلاكويد‎ lumen ‎، مما يخلق تدرجًا في تركيز البروتونات‎.

‎‎ ‎أنتاج وتكوين‎ ATP: ‎يُستخدم تدرج البروتونات هذا لتشغيل إنزيم ‏ATP synthase، الذي ينتج‎ ATP ‎من‎ ‎ADP ‎والفوسفات، في عملية تسمى التناضح الكيميائي‎ chemiosmosis ‎أو الفسفرة الضوئية‎ photophosphorylation .

‎‎تكوين‎ NADPH: ‎تصل الإلكترونات في النهاية إلى النظام الضوئي الأول‎ PSI ‎، حيث يتم إعادة ‏تنشيطها بواسطة فوتون آخر‎ ثم تُستخدم هذه الإلكترونات لاختزال‎ NADP+ ‎إلى ‏NADPH، وهو جزيء ‏آخر حامل للطاقة‎.

‎ ‎النواتج النهائية‎: ‎النواتج الرئيسية لهذه المرحلة التي سيتم استخدامها في المرحلة التالية هي ‏ATP ‎و‎ ‎NADPH، بالإضافة إلى الأكسجين كناتج ثانوي‎

فكر وأجب

يلزم لحدوث التفاعلات الضوئيه للبناء الضوئى فى الجرانا وجود الماء بالإضافة الى ..........

أ- ATP وNADP ب- ADP وNADP جـ- ATP وNADPH2 د- ADP وNADPH2

فى ورقه النبات الطبقه المسئوله بصفه اساسيه عن عمليه البناء الضوئى هى طبقه ...............

أ- البشره ب- الميزوفيلى الاسفنجى جـ- الميزوفيلى العمادى د- النسيج الوعائى

العنصر الذي يدخل فى تكوين مركبات الطاقه التثبيتيه فى عمليه البناء الضوئى هو ....

أ- الفوسفور ب- الكبريت جـ- الحديد د- اليود

التفاعلات اللا ضوئية

(تفاعلات الظلام- الانزيمية) وهذه التفاعلات تحدث في الظلام حساسة لدرجة الحرارة ولا تتأثر بالضوء وتعتبر الحرارة هي العامل المحدد لسرعتها

تجربة العالم (ميلفين كالفن) ومساعدوه للكشف عن طبيعة التفاعلات اللا ضوئية

الادوات: في الصورة تحت الجدول رقم "1"

تفاعلات كلفن

وتسمى (تفاعلات الإنزيمات) وتحدث فى الستروما "أرضية البلاستيدة "

1- يتحد غاز CO² مع الـ H² المحمول على مركب NADPH2 وبمساعدة الطاقة المختزنة فى جزئ ATP وبذلك يتكون الكربوهيدرات

التجربة

الخطوات 1- وضع طحلب الكلوريلا فى الجهاز المبين بالرسم.

2- ثم وجه إليه ضوء مصباح لمدة عدة ثواني لكي يقوم بالتفاعلات الضوئية

3- ثم مد الطحلب بغاز CO₂ به كربون مشع ¹⁴ C.

4- ثم وضع الطحلب فى كأس به كحول ساخن لقتل الخلية ووقف التفاعلات البيوكيميائية.

5- ثم فصل المركبات التى تكونت خلال عملية البناء الضوئى وكشف فيها عن الكربون المشع بعداد جيجر

المشاهدة

نتيجة التجربة

عندما حدثت العملية لمدة ثانيتين:

يتكون مركب ذو ثلاث ذرات كربون يسمى (PGAL) فوسفوجليسرالدهيد.

وهو 1- المركب الأول الثابت كيميائياً الناتج من البناء الضوئى

2- يستعمل فى بناء الجلوكوز والنشا والبروتين والدهن

3- يستعمل كمركب عالى الطاقة فى التنفس الخلوى.

الاستنتاج

ونستنتج من دلك أن جزيء السكر لم يتكون في خطوة واحدة بل في عدة خطوات تتم بمساعدة الانزيمات

الخطوات العمليه لتفاعلات ملفن كلفن

‎التفاعلات اللاضوئية في حلقة كالفن

‏تُعرف هذه المرحلة أيضًا بأسماء أخرى مثل "دورة كالفن-بنسون" أو "تفاعلات الظلام"، على الرغم من ‏أن الاسم الأخير مضلل لأنها لا تحدث في الظلام فقط بل تعتمد على نواتج التفاعلات الضوئية‎.

‎مكان الحدوث‎: ‎تحدث هذه التفاعلات في الستروما‎ stroma ‎، وهي المنطقة السائلة داخل البلاستيدة ‏الخضراء المحيطة بالجرانا‎.

‎ ‎المتطلبات‎: ‎لا تتطلب ضوءًا مباشرًا، ولكنها تعتمد كليًا على نواتج المرحلة الضوئية‎ ATP ‎و‎ NADPH ‎، ‏بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون‎ CO₂ ‎ودرجة الحرارة كعامل مؤثر رئيسي‎.

‎العملية حلقة كالفن: ‎يتم تنظيمها في ثلاث مراحل أساسية‎:‎

‎المرحلة الأولى: تثبيت الكربون‎ Fixation : ‎يتم ربط ثلاث جزيئات من ثاني أكسيد الكربون‎ CO₂ ‎بجزيء خماسي الكربون يسمى ريبولوز ثنائي الفوسفات‎ RuBP ‎بمساعدة إنزيم يُدعى ‏RuBisCO‎ ينتج ‏عن ذلك مركب وسيط غير مستقر ينشطر بسرعة لتكوين جزيئات من مركب ثلاثي الكربون يسمى 3‏ - ‎PGA .

‎المرحلة الثانية: الاختزال‎ Reduction : ‎يتم استخدام الطاقة من ‏ATP ‎والإلكترونات من ‏NADPH ‎‏ اللذان تم إنتاجهما في التفاعلات الضوئية لاختزال جزيئات 3‏‎ PGA -‎وتحويلها إلى ست جزيئات من سكر ثلاثي الكربون يسمى ‏ "الفوسفو جليسرألدهيد‎ PGAL " أو جليسرألدهايد 3-فوسفات‎ G3P و‎خلال هذه العملية، يعود‎ ATP ‎و‎ NADPH ‎إلى أشكالهما منخفضة ‏الطاقة‎ ADP ‎و‎ NADP+ ‎ليتم إعادة شحنهما في التفاعلات الضوئية‎.

‎

‎‎المرحلة الثالثة: إعادة التكوين‎ Regeneration : ‎من بين جزيئات‎ G3P ‎الستة التي تم إنتاجها، ‏يغادر جزيء واحد فقط الحلقة ليستخدمه النبات في بناء الجلوكوز والمركبات العضوية الأخرى‎ ‎أما ‏جزيئات‎ G3P ‎الخمسة المتبقية، فتُستخدم لإعادة بناء جزيئات‎ RuBP ‎الثلاثة الأصلية، وهذه العملية ‏تستهلك المزيد من‎ ATP .

‎النواتج النهائية‎: ‎الناتج الصافي الرئيسي لهذه المرحلة هو سكر‎ G3P أو فوسفوجليسرالدهيد "PGAL"، الذي يُستخدم لبناء الجلوكوز ‏والنشا والبروتينات والدهون‎ و‎لإنتاج جزيء واحد من‎ G3P، يجب أن تكتمل الحلقة ثلاث مرات‎

اذكر الفرق بين التفاعلات الضوئية و اللا ضوئية

العنصر	التفاعلات الضوئية	التفاعلات اللا ضوئية (دورة كالفن)
مكان الحدوث	أغشية الثايلاكويد داخل البلاستيدة الخضراء	الستروما (سائل البلاستيدة الخضراء)
الحاجة إلى الضوء	تعتمد مباشرة على الضوء	لا تعتمد مباشرة على الضوء
الطاقة المستخدمة	ضوء الشمس	ATP و NADPH الناتجين من التفاعلات الضوئية
المواد الداخلة	الماء (H₂O)، الضوء، ADP، NADP⁺	ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، ATP، NADPH
النواتج	أكسجين (O₂)، ATP، NADPH	جلوكوز (C₆H₁₂O₆) أو مركبات عضوية أخرى
نوع التفاعل	تفاعلات أكسدة واختزال	سلسلة من التفاعلات الإنزيمية (دورة كالفن)
الإنزيمات المستخدمة	لا تعتمد على إنزيمات محددة	تعتمد على إنزيم Rubisco بشكل أساسي

اسئله تحليلية

تحتوي الخلايا العمادية الموجودة بالقرب من سطح الورقة على العديد من البلاستيدات الخضراء. أيٌّ ممَّا يلي ‏يفسِّر السبب وراء ذلك؟

‏1.‏ تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء للسماح بأقصى انتشار للغازات داخل ‏وخارج الورقة.‏

‏2.‏ تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء لالتقاط أشعة الشمس اللازمة لعملية ‏البناء الضوئي.‏

‏3.‏ تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء التي تعمل على تمدُّد الخلية وزيادة ‏مساحة السطح المتاح لامتصاص الماء.‏

‏

تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء لالتقاط أشعة الشمس اللازمة للتنفس.‏

سؤال. في أوراق النبات، ما هي الوظيفة الأساسية لطبقة الكيوتين الشمعية؟

منع فقدان الماء المفرط عن طريق التبخُّر من الورق‎.‎

توفير مساحة سطح لحدوث التفاعلات‎.‎

التقاط أشعة الشمس اللازمة لإجراء عملية التمثيل الضوئي‎.‎

منع فقدان المعادن عن طريق الانتشار من النبات‎.‎

يفصل بين خلايا النسيج المتوسط الإسفنجية في الورقة العديد من الفراغات الهوائية. كيف يساعد ذلك في ‏العمليات البيولوجية الرئيسية في النبات؟

يتيح سهولة انتشار الغازات للتنفس والتمثيل الضوئي‎.‎

يسمح بنقل مواد مثل الماء والمعادن حول الورقة لاستخدامها في التنفس والتمثيل الضوئي‎.‎

يسمح لأشعة الشمس بالاختراق حتى طبقة النسيج العمادي لزيادة معدل التمثيل الضوئي‎.‎

يزيد من حجم الورقة، وهو ما يسمح بالتقاط أكبر قدر من ضوء الشمس من أجل عملية التمثيل الضوئي‎.‎

‎ ‎

تحتوي الخلايا العمادية الموجودة بالقرب من سطح الورقة على العديد من البلاستيدات الخضراء. أيٌّ ممَّا ‏يأتي يفسِّر السبب وراء ذلك؟

تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء للسماح بأقصى انتشار للغازات داخل وخارج ‏الورقة‎.‎

تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء لالتقاط أشعة الشمس اللازمة لعملية البناء ‏الضوئي‎.‎

تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء التي تعمل على تمدُّد الخلية وزيادة مساحة ‏السطح المتاح لامتصاص الماء‎.‎

تحتوي الخلايا العمادية على العديد من البلاستيدات الخضراء لالتقاط أشعة الشمس اللازمة للتنفس‎.‎

‎ ‎

ما الوظيفة الأساسية للخلايا المرافقة في اللحاء؟

توفير البلاستيدات الخضراء للوصول إلى أقصى معدل من عملية التمثيل الضوئي

زيادة مساحة السطح المتاحة إلى أقصى حد لانتشار الغازات

الربط بين نسيج الخشب واللحاء لتبادل المواد

توفير الطاقة لنقل المواد في اللحاء

ما المادة التي ينقلها اللحاء بشكل رئيسي عبر النبات؟

المعادن

اللجنين

ثاني أكسيد الكربون

السكروز المذاب

‎ ‎

تُوجَد خلايا المرستيم في أطراف جذور وسيقان النباتات. أيٌّ من الآتي يَصِف خلايا المرستيم على نحو ‏صحيح؟

تنقسم خلايا المرستيم ببطء، وتُستبدَل ببعض الخلايا في النبات‎.‎

يمكن أن تنقسم خلايا المرستيم بسرعة، وتتمايز إلى جميع أنواع الخلايا النباتية‎.‎

تتخصص خلايا المرستيم بالقيام بالبناء الضوئي‎.‎

خلايا المرستيم خلايا متخصصة، تسمح بنقل المواد عبر الأغشية‎.‎

ملاحظة ‏

يغطي الكيوتين جميع خلايا البشرة ما عدا الخلايا الحارسة المتحكمة في الثغور.‏

‏ 1- السطح العلوي للورقة أكثر اخضراراً من السطح السفلي. ‏

‏ 2- يوجد اللحاء جهة البشرة السفلي للورقة بينما الخشب لأعلي. ‏

‏ س2 أكتب عن ملائمة الورقة لوظيفتها.؟ ‏

‏ س3 مم يتركب النسيج المتوسط في الورقة؟

مرحبا

إرسال تعليق (0)