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: لا تحدث عملية التركيب الضوئي إلا بتوفر شروط ثلاثة: اليخضور، الضوء وال 2CO .
- مظاهر عملية التركيب الضوئي: أثناء قيام الخلية النباتية بعملية التركيب الضوئي فإنه يظهر: امتصاص ال 2CO والماء، طرح ال 2O وتركيب
المادة العضوية.
- المعادلة العامة لعملية التركيب الضوئي
6CO2 + 12H2O  C6H12O6 + 6H2O + 602 - معادلة تركيب الغلوكوز:
- معادلة تركيب النشاء: O2+ nH 2O)n + nO2(CH O) 2) + 2n (H2n (CO
النشاط 2 : مقر عملية التركيب الضوئي
- مقر عملية التركيب الضوئي: تتم تفاعلات التركيب الضوئي داخل الصانعة الخضراء.
- وصف بنية الصانعة الخضراء: عضية ذات شكل بيضوي محاطة بغشائين بلاستيديين خارجي وداخلي يحصر بداخله سائل يسمى المادة الأساسية
أو الحشوة أو ستروما. تحتوي الحشوة على صفائح بعضها كبيرة تسمى صفائح حشوية والبعض الآخر صغيرة تسمى كييسات أو تيلاكويد. تتوضع
فوق بعضها مشكلة الغرانا أو البذيرات. تحتوي الحشوة كذلك على حبيبات نشوية، ADN ، وريبوزومات.
- المميزات البنيوية للصانعة الخضراء
- ذات بنية حجيرية: لأنها مقسمة إلى ثلاث فراغات: 1 - المسافة بين الغشائين، 2 - التجويف الذي تملأه الحشوة، 3 - تجويف الكييسات.
- اختلاف التركيب الكيموحيوي لكل من أغشية التيلاكويد والحشوة.
- طبيعة تفاعلات عملية التركيب الضوئي: أكسدة إرجاعية )أكسدة الماء وإرجاع ال 2CO .)
النشاطين 3 – 4 : مراحل عملية التركيب الضوئي
المرحلة الكيموضوئية
المرحلة الكيموحيوية )حلقة كالفن وبنسون(
تعليل تسمية
المرحلة
كيموضوئية: سلسلة من التفاعلات الكيموحيوية
يشترط حدوثها توفر الضوء
كيموحيوية: سلسلة من التفاعلات الكيموحيوية لا
تتطلب الضوء بشكل مباشر
المقر
غشاء التيلاكويد )السلسلة التركيبية الضوئية(
الحشوة
الشروط
خارجية: الضوء
داخلية: التيلاكويد، مستقبل الالكترونات، ADP
و Pi ، بالإضافة للانزيمات
خارجية: 2CO
داخلية: نواتج المرحلة الكيموضوئية ) ATP و
+NADPH,H (، بالإضافة للانزيمات
النتائج
انطلاق ال 2O ، إرجاع مستقبل الالكترونات
+NADPH,H ، تركيب ال ATP
تركيب سكريات، تجديد مرافق الإنزيم +NADP
و ADP + Pi
البنيات والجزيئات
المتدخلة
ودورها
أنظمة ضوئية: تقتنص الفوتونات الضوئية وتحرر
الكترونات )تتأكسد(
نواقل الالكترونات: تنقل الالكترونات المتحررة.
الكرية المذنبة: تركب ال ATP
مرافق الانزيم +NADPH,H : ينقل الالكترونات
والبروتونات اللازمة لحدوث المرحلة الكيموحيوية
)إرجاع ال 2CO .)
إنزيمات: إنزيم أكسدة الماء، وإنزيم NADP
ريدوكتاز لإرجاع مرافق الانزيم +NADP .
المركب ريبيلوز ثنائي الفوسفات RuDP : مادة
أيضية وسيطة يدمج معها ال 2CO لبدأ سلسلة
تفاعلات حلقة كالفن وبنسون.
إنزيم ريبيلوز ثنائي الفوسفات كربوكسيلاز
Rubisco : يدمج ال 2CO مع RuDP .
مرافق الانزيم +NADPH,H : نقل البروتونات
والالكترونات اللازمة لتفاعلات الإرجاع .
ATP : فسفرة المواد الأيضية الوسيطة.
المعادلة
H2O + NADP+ + ADP + Pi  1/202 + NADPH,H+ + ATP
6C02 + 18ATP + 12NADPH,H+  C6H12O6 + 18ADP + 6Pi + 12NADP+
ثانوية الرائد بعرير محمد العربي - عين الملح - المسيلة إعداد الأستاذ: بن خريف مصطفى
المرحلة الكيموضوئية
- بنية غشاء التيلاكويد: يتكون غشاء التيلاكويد من طبقة فوسفوليبيدية مضاعفة تحتوي على نظامين ضوئيين PSI و PSII ، نواقل الألكترونات
وإنزيم ال 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 الأول للالكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: جزيئة الماء O2H .
- مصدر ال 2O المنطلق هو: أكسدة جزيئة الماء.
- المستقبل الأخير للالكترونات: في الصانعة الخضراء: مرافق الانزيم النيكليوتيد أمين ثنائي نيكليو فوسفات + NADP . تجريبيا: مستقبل اصطناعي
مثل فيروسيانور البوتاسيوم.
- آلية انتقال الالكترونات في السلسلة التركيبية الضوئية: تنتقل تلقائيا في نواقل متزايدة كمون الأكسدة والإرجاع.
- طيف الامتصاص وطيف النشاط
- يتكون الضوء الأبيض المرئي من سبعة إشعاعات )أطياف( تتغير أطوال موجاتها من 400 إلى 700 نانومتر، وهي على الترتيب: الأزرق،
البنفسجي، النيلي، الأخضر، الأصفر، البرتقالي، الأحمر.
- طيف الامتصاص: تمتص جزيئات اليخضور الإشعاعات الضوئية بشدات مختلفة، فهي كبيرة في الإشعاعت الطرفية وأقل في الاشعاعات
الوسطية وقليلة جدا في الاشعاع الأخضر.
- طيف النشاط )شدة عملية التركيب الضوئي(: كلما زادت شدة الامتصاص زاد النشاط. فالإشعاعات الأكثر امتصاصا هي الأكثر فعالية في
عملية التركيب الضوئي.
- التفلور أو الاستشعاع: يكتسب إلكترون من جزيئة اليخضور طاقة - فوتونات ضوئية - فينتقل من مداره الأصلي إلى مدار ذو مستوى طاقوي
أعلى منه وتصبح جزيئة اليخضور في حالة تهيج. بعد زمن قصير جدا يعود إلى مداره الأصلي ويحرر الطاقة المكتسبة على شكل إشعاع أحمر
)حالة استقرار(.
- آلية عمل النظام الضوئي: يتكون النظام الضوئي من عدد كبير من الأصبغة الهوائية وصبغتين لمركز التفاعل. تستقبل كل صبغة هوائية فوتونات
ضوئية فتتهيج وينتقل الكترون من مدار داخلي الى مدار خارجي. يعود الالكترون إلى مداره الأصلي 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 الأصبغة الهوائية: التقاط الفوتونات الضوئية ونقلها لأصبغة 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 و PSII ويحرر كل منهما إلكترونين.
بعد ذلك، تحدث "أكسدة الضوئية للماء" وفق المعادلة ) 2+ 2é + 1/2O +2H 0 2H(. يطرح ال 2O في الوسط وترجِعُ الالكرونات النظام
الضوئي الثاني +PSII . تنتقل الالكترونات إلى النظام الضوئي الأول +PSI ، ثم إلى المرافق الانزيمي +NADP الذي ير ج ع بواسطة الانزيم
" NADP ريدوكتاز"وفق المعادلة ) +NADPH,H + 2é + + 2H+ NADP .)
تتراكم البروتونات في تجويف الكييس الناتجة من أكسدة الماء، كما أن الناقل T2 يضخ البروتونات كذلك أثناء انتقال الالكترونات، فيصبح تركيزها
في التجويف أكبر من الحشوة، وبالتالي تنتشر على شكل سيل من البروتونات الخارجة عبر ال ATP سنتاز. تسمح الطاقة المتحررة من سيل
البروتونات الخارجة بفسفرة ال ADP إلى ATP في وجود الفوسفات اللاعضوي وفق المعادلة ) O2ATP + H ADP + Pi (. تسمى هذه العملية
بالفسفرة الضوئية.
المرحلة الكيموحيوية
- الكروماتوغرافيا: تقنية تستعمل لفصل مكونات خليط ما حسب وزنها الجزيئي.
- حلقة كالفن وبنسون: يثبت ال 2C0 على جزيئة خماسية الكربون: الريبولوز ثنائي الفوسفات ) RuDP ( مشكلا مركب سداسي الكربون الذي
ينشطر سريعا إلى جزيئتين بثلاث ذرات كربون هو حمض الفوسفوغليسيريك ) APG .)
- يراقب دمج ال 2C0 بواسطة الإنزيم: الريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسيلاز ) Rubisco .)
- العلاقة بين APG و RuDP
في وجود الضوء وال 2CO : يتحول ال APG وال RuDP إلى بعضهما بشكل حلقي )ثبات ديناميكي(.
في وجود ال 2CO فقط: يتشكل ال APG انطلاقا من ال RuDP ، فيتراكم ال APG وينفذ ال RuDP .
في وجود الضوء فقط: يحدث العكس، يتجدد ال RuDP انطلاقا من ال APG ، فيراكم ال RuDP وينفذ
ال APG .
الضوء ) +ATP + NADPH,H )
2CO
APG
RuDP