الية حدوث عملية البناء الضوئي

تركيب الورقة وملائمتها لعملية البناء الضوئي

كيف يتلاءم الشكل الخارجي للورقة لعملية البناء الضوئي مع وظيفتها
1- ملاءمتها للتعرض للضوء	2- ملاءمتها للنقل:
أ- وضع الأوراق على الساق والأفرع يعرضها لأكبر قدر من أشعة الشمس ب- نصل الورقة رقيق ومفلطح مما يساعد على استقبال الضوء	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
ملاءمتها للتهوية وجود الثغور – تقوم بالتبادل الغازي – وتتحكم في كمية تبخر الماء من النبات (حيث تفتح في الضوء وتقفل في الظلام وتتأثر بدرجة الرطوبة)

 عند دراسة قطاع في الورقة

قطاع عرضى في ورقة نبات قطن

 التركيب الداخلي للورقة في النبات 

عند دراسة ق. ع في ورقة نبات ذات فلقتين يمر بالعرق الوسطى" كالقطن " من ثلاثة أنسجة أساسية هي: -

‏ (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. ‏

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؟

(آليــة البنــاء الضوئــي)

دور الضوء فى عملية البناء الضوئى: -

ما مصدر الـ O₂ المنطلق في عملية البناء الضوئي؟

! 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 :

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 :

                  

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 )

إذن : معادلة عملية البناء الضوئى فى النباتات الخضراء :

                                                                             

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:

 اذكري الفرق بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية؟

@تفاعلات ضوئية		@التفاعلات اللا ضوئية
( حساسة للضوء)  والتي يكون فيها الضوء هو العامل المحدد لسرعتها		( تفاعلات الظلام- الانزيمية) وهذه التفاعلات تحدث في الظلام حساسة لدرجة الحرارة ولا تتأ ثر بالضوء وتعتبر الحرارة هي 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.                                ADP + P                                    ATP         ادينوسين ثنائي الفوسفات                  الفوسفات أدينوسين ثلاثي        (ATP): - هو مركب يسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يتكون من مركبين عضويين متصلين بثلاث مجموعات فوسفات، وهما الأدنيين – وسكر الرايبــــــــوز. 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 فكر وأجب يلزم لحدوث التفاعلات الضوئيه للبناء الضوئى فى الجرانا وجود الماء بالاضافه 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- الميزوفيل الاسفنجى      جـ- الميزوفيل 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
ثانياً: التفاعلات اللاضوئية   #   تجربة العالم (ميلفين كالفن) ومساعدوه للكشف عن طبيعة التفاعلات اللاضوئية الادوات: كما بالرسم  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	المشاهدة
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	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.  ونستنتج من دلك أن جزيء السكر لم يتكون في خطوة واحدة بل في عدة خطوات تتم بمساعدة الانزيمات

 

تفاعلات ضوئية	2- تفاعلات لا ضوئية
تحدث على سطوح أغشية الجرانا	1- تحدث فى الستروما أرضية البلاستيدة
تكون حساسة للضوء	2- تكون حساسة لدرجة الحرارة
العامل المحدد لسرعتها (الضوء)	(درجة الحرارة) والإنزيمات
النتيجة النهائية ATP، 2 NADPH	4- النتيجة النهائية هى: - PGAL