تفاعلات البناء الضوئى - التفاعلات الضوئية

>

أوضح العالم بلاكمان عام 1905م من خلال تجاربه لدراسة العوامل المحددة لمعدل عملية البناء الضوئى مثل الضوء والحرارة وثانى أكسيد الكربون أن عملية البناء الضوئى تنقسم إلى : 

 

o تفاعلات ضوئية ( حساسة للضوء – تنشط فى الضوء فقط فهى تعتمد عليه ) 

o تفاعلات لا ضوئية ( حساسة لدرجة الحرارة – تنشط حتى وإن لم يوجد ضوء ) : وتسمى تفاعلات الظلام أو الـتفاعلات الإنزيمية . 

تلك المرحلتين مرتبطتين حيث تُستهلك المركبات الوسيطة الناتجة عن المرحلة الأولى الضوئية خلال المرحلة الثانية اللاضوئية .

أولاً : التفاعلات الضوئية : 

1 - هى مجموعة التفاعلات التى تتم فى أغشية أقراص الجرانا داخل البلاستيدة الخضراء حيث توجد أصباغ الكلوروفيل ويكون الضوء هو العامل المحدد لسرعتها.

2 – فيها يتم تحويل الطاقة الشمسية ( الضوئية ) إلى طاقة كيميائية تختزن مؤقتاً فى شكل مركبين يستعملهما النبات لاحقاً وهما ATP    و   NADPH     و لا يتم خلال تلك المرحلة تكوين أى مادة كربوهيدراتية .

خطوات مرحلة التفاعلات الضوئية : 

تتم فى سلسلة من الخطوات كالتالى :

              أ‌-     يسقط الضوء على الكلوروفيل الموجود فى أغشية أقراص جرانا البلاستيدات الخضراء , فترتطم فوتونات ضوء الشمس بإلكترونات ذرات الكلوروفيل فتكتسب تلك الإلكترونات طاقة وتتهيج وتُثار وتقفز من مستوياتها الأقل فى الطاقة (قبل الإثارة  ) إلى مستويات أعى فى الطاقة ( بعد الإثارة )  وهى حالة غير ثابتة لتلك الإلكترونات لذلك تميل إلى العودة إلى مدارها الأصلى قبل الإثارة .

إضغط على الصورة لتكبيرها

              ب‌-    طاقة الضوء الحركية التى تسببت فى حركة الإلكترون من مدار إلى مدار تُختزن كطاقة وضع كيميائية فى إلكترون ذرة الكلوروفيل المثار وهو فى المستوى الأعلى  ( فالطاقة لا تفنى ولكن تتحول من صورة إلى أخرى ) , و تسمى عندئذ جزيئات الكلوروفيل بـ المُنشطة أو المثارة .

              ت -     يميل الإلكترون إلى العودة لمداره الأصلى قبل الإثارة ( خلال جزء من الثانية ) وأثناء عودته يطلق الطاقة التى إكتسبها وبذلك تتحرر الطاقة المختزنة فى الكلوروفيل وتنتقل ( بدون الإلكترون ) فتهبط الإلكترونات مرة أخرى إلى مستوى الطاقة الأقل فى الطاقة ( أى يفقد طاقته لكن لا يُفقد هو نفسه ) ويصبح عندها الكلوروفيل غير منشط أو غير مُثار وحينئذ يمكنه أن يمتص مزيداً من الضوء لينشط مرة أخرى وهكذا ...

ملحوظة :

لا يمكن للإلكترون أن يستعيد قدرته على إكتساب طاقة ثم فقدها إلا إذا عاد لمداره الأصلى .

  ث - جزء من الطاقة التى تحررت وإنتقلت نتيجة عودة الإلكترونات لمدارها الأصلى تستخدم فى شطر جزئ الماء H2O إلى H و O و الجزء المتبقى يستخدم فى صنع وتكوين مركب ATP الذى يحمل الطاقة إلى التفاعلات اللاضوئية .

1- تكوين جزيئات أدينوسين ثلاثى الفوسفات ATP ( عملة الطاقة فى الخلية ) :



مركب ATP : 

هى جزيئات تحمل طاقة عالية جداً , وتتكون من مركبين عضويين هما قاعدة نيتروجينية تسمى الأدينين وسكر الريبوز متصلين بـ 3 مجموعات فوسفات وتوجد رابطتين تختزنان الطاقة بين مجموعات الفوسفات .

يختزن جزء من طاقة الكلوروفيل المنشط فى جزئ ATP وذلك باتحاد جزئ أدينوسين ثنائى الفوسفات ADP ( الموجود أصلاً فى البلاستيدة الخضراء ) مع مجموعة فوسفات حرة .

 

 

 

ويخزن هذا الجزء من الطاقة فى الرابطة بين مجموعة الفوسفات 2 ومجموعة الفوسفات 3 وبذلك تحولت الطاقة الضوئية لطاقة كيميائية  وتسمى هذه العملية بالفسفرة الضوئية , وتحرر الطاقة عندما تنكسر الرابطة بين  مجموعة الفوسفات الثانية والثالثة .

ملحوظة : يمكن أن يحدث تكون أدينوسين أحادى الفوسفات AMP   من ADP  وذلك بفقد مجموعة فوسفات إضافيه ولكن الطاقة المتحررة قليلة جداً .

    2-  شطر جزئ الماء H₂O إلى H  و  O  :

يستخدم الجزء الآخر من الطاقة المتحررة من الكلوروفيل المنشط فى شطر جزئ الماء ( الممتص من الجذور للمشاركة فى البناء الضوئى ) إلى هيدروجين ( لا يتصاعد ) وأكسجين ( يتصاعد ) حيث :

                            أ‌-          الهيدروجين H: يتحد مع NADP

NADP ( ثنائى فوسفات أميد النيكوتين ثنائى النيوكليوتيد )

   هو مركب مساعد إنزيم منخفض الطاقة يوجد فى البلاستيدة الخضراء يستقبل الهيدروجين الناتج من إنشطار الماء , فيُختزل بالهيدروجين ليتكون مركب آخر مرتفع الطاقة هو2NADPH الذى يحمل وينقل H2 إلى ستروما البلاستيدات للمشاركة فى التفاعلات اللاضوئية  حتى لا يهرب الهيدروجين أو يتحد مرة أخرى مع الأكسجين .

لاحظ أن :

التأكسد هو زيادة محتوى المادة من الأكسجين أو نقص محتواها من الهيدروجين .

الإختزال هو زيادة محتوى المادة من الهيدروجين أو نقص محتواها من الأكسجين .

                           ب‌-        الأكسجين O₂: يهرب من ثغور الأوراق إلى خارج النبات للغلاف الجوى

حيث ينطلق كناتج ثانوى  .

إذن ناتج المرحلة الضوئية 

تكوين ATP   و NADPH₂  وهما مركبان تُختزن فيهما الطاقة الضوئية على صورة طاقة كيميائية فى الروابط وتلك الطاقة مهمة لإختزال CO₂ بواسطة الهيدروجين إلى مركبات كربوهيدراتية بسيطة فى مرحلة التفاعلات اللاضوئية  ( هى الجلوكوز ) فكما تلاحظ أن الفرق بين تركيب C₆H₁₂O₆  و CO₂   هو الهيدروجين .

 

• شارك هذه المقالة