التفاعلات الضوئية واللاضوئية، عملية البناء الضوئي

Author:

مقارنة بين التفاعلات الضوئية والكيميائية الضوئية

تحتاج الخلايا النباتية إلى مصدر للطاقة الكيميائية يمكن استخدامه لمواصلة التفاعلات الكيميائية.

تستخدم النباتات الخضراء الضوء لتحويل الجزيئات غير العضوية إلى جزيئات عضوية (سكريات) باستخدام عملية التمثيل الضوئي.
لكن هل يمكنك شرح الخطوات المتبعة؟

معادلة البناء الضوئي:

غاز ثاني أكسيد الكربون + ماء + وجود ضوء الشمس + وجود الكلوروفيل ← غاز الأكسجين + ماء + الجلوكوز (بديل السكر)

6جيا2 + 6ح2 + ضوء الشمس ج6ح12يا6 + 6يا2

المرحلة الأولى: التفاعلات المعتمدة على الضوء

الكلوروفيل

خلال التفاعلات المعتمدة في الضوء، يتم التقاط فوتونات الضوء المنبعثة من الشمس بواسطة مجموعتين من مركبات البروتين تسمى النظام الضوئي الأول والنظام الضوئي الثاني. تقع هذه الأنظمة الكهروضوئية على غشاء الثايلاكويدوالتي توجد داخل البلاستيدات الخضراء.
تحتوي الأنظمة الضوئية على الكلوروفيل وأصباغ أخرى ممتصة للضوء.
تحيط أغشية الثايلاكويد بالثايلاكويد وتحتوي على الكلوروفيل الذي يلتقط الطاقة الموجودة في فوتونات ضوء الشمس.
تُستخدم هذه الطاقة لإثارة الإلكترونات إلى مستويات طاقة أعلى. يتم تمرير هذه الإلكترونات على طول أغشية الثايلاكويد عبر سلسلة نقل الإلكترون.

المرحلة الأولى، ردود الفعل القائمة على الضوء
المرحلة الأولى، التفاعلات الضوئية – الكلوروفيل

نقل الإلكترون

يتم حمل الإلكترونات المتولدة في الكلوروفيل داخل النظام الضوئي على طول سلسلة نقل الإلكترون، وهي سلسلة من البروتينات في غشاء الثايلاكويد.
يتم أخذ الماء وتقسيمه بواسطة بروتينات خاصة تسمى الإنزيمات خلال هذه العملية إلى أيونات هيدروجين وإلكترونات. تتحرك الإلكترونات إلى أسفل سلسلة نقل الإلكترون وتساعد طاقتها على ضخ أيونات الهيدروجين (H+) إلى تجويف الثايلاكويد مقابل تدرج التركيز، مما يخلق نوعًا من مستودع التخزين.
بعد ذلك، تنتقل الإلكترونات إلى النظام الضوئي I.
يتم إنتاج الأكسجين (يا2) كمنتج ثانوي لتحلل الماء.
تحل الإلكترونات الموجودة في الماء محل الإلكترونات التي تركت الكلوروفيل.

تكوين أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)

النظام الضوئي II هو أول نظام يقوم بإثارة الإلكترون، والذي ينتقل بعد ذلك إلى النظام الضوئي الأول. تنشأ أسماء مربكة من تسمية الأنظمة الضوئية بالترتيب الذي تم اكتشافها به.
تُستخدم الإلكترونات المثارة الناتجة عن الأنظمة الكهروضوئية لإنتاج جزيء تخزين الطاقة نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات (NADPH) مشتق من فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد المؤكسد (NADP +). في عملية التمثيل الضوئي
مثل سيارة الأجرة، يحمل فوسفات نيكوتيناميد أدنين ثنائي النوكليوتيد (NADPH) الإلكترونات من التفاعلات المعتمدة على الضوء إلى التفاعلات غير المعتمدة على الضوء.
تغادر أيونات الهيدروجين التي يتم ضخها في الثايلاكويد عبر قناة بروتينية في الغشاء المسمى مكون أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، الذي يشكل الجزيء الحامل للطاقة ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) عن طريق إضافة الفوسفات إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP).
يتم استخدام الجزيئات التي تحمل الطاقة – نيكوتيناميد ديمر الأدينين النوكليوتيدات الفوسفات (NADPH) والأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) – في التفاعلات غير المعتمدة على الضوء (تفاعلات التمثيل الضوئي) لصنع السكريات وغيرها من العناصر البنائية النباتية.

تكوين أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)
التفاعلات الضوئية والكيميائية الضوئية – تكوين أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)

المرحلة الثانية: التفاعلات غير المعتمدة على الضوء (التفاعلات المظلمة)

ردود الفعل غير المعتمدة على الضوء عكس ردود الفعل غير الخفيفة

في حين أن هذه المرحلة من عملية التمثيل الضوئي تسمى أحيانًا تفاعل التمثيل الضوئي، إلا أنها تحدث في الواقع في وضح النهار والظلام.
ولا يحتاج إلى الضوء كما هو الحال في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي.
كل ما نحتاجه هو أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ونيكوتيناميد أدنين ثنائي نوكليوتيد الفوسفات (NADPH) التي تنشأ من التفاعلات المعتمدة على الضوء.
ومن الآن فصاعدا، سنشير إلى هذه المرحلة باسم “ردود الفعل غير المعتمدة على الضوء.”

ردود الفعل غير الخفيفة
ردود الفعل غير الخفيفة


مرحلة تثبيت الكربون

تحدث تفاعلات غير معتمدة على الضوء في النخاع (تسمى سدى) البلاستيدات الخضراء في سلسلة من التفاعلات الكيميائية تسمى دورة كالفين.
وقد سمي بهذا الاسم نسبة إلى اكتشافه من قبل العلماء. بعض المصادر تسميه هذا دورة كالفين بنسونوكان ذلك بعد مساهمات عالم آخر في هذا الاكتشاف.
تستخدم الدورة ATP وNADPH من عملية التمثيل الضوئي المعتمدة على الضوء لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات بسيطة مثل الجلوكوز.
يتم إضافة جزء واحد جيا2 إلى دورة كالفين في كل دورة.
تتم إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى سكر خماسي الكربون يسمى ثنائي فوسفات الريبولوز (RuBP).

يضيف هذا الكربون إنزيمًا يسمى RuBisCO (ريبولوز ثنائي فوسفات كربوكسيلاز)

تُظهر الرسوم البيانية المبسطة إضافة العديد من الجزيئات مرة واحدة، موضحة كيفية تكوين ستة جزيئات كربون (مثل الجلوكوز).
يشير مصطلح “تثبيت الكربون” إلى حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون غير العضوي يصبح جزءًا من جزيء عضوي (ثاني أكسيد الكربون).ن حيوي).

مرحلة تصنيع السكر

بعد إضافة جزيء ثاني أكسيد الكربون إلى ثنائي فوسفات الريبولوز (RuBP)، الذي يحتوي على 5 ذرات كربون، يتم تشكيل جزيء مكون من ستة ذرات كربون بسرعة.
هناك حاجة إلى طاقة، وينقسم الجزيء المكون من ستة ذرات كربون إلى جزيئين، يحتوي كل منهما على ثلاثة جزيئات كربون.
يستخدم أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لنقل هذه الجزيئات إلى مرحلة طاقة أعلى.
يستقر معظم الكربون في دورة كالفين، لكن جزيء ثلاثي الكربون سيترك الدورة ليساهم في المنتجات التي يحتاجها النبات، مثل السكريات والنشويات والأحماض الأمينية والسليلوز وما إلى ذلك (انظر المغذيات النباتية).

دورة كالفين بنسون، التفاعلات الكيميائية الضوئية
دورة كالفين بنسون، التفاعلات الكيميائية الضوئية

مرحلة إعادة التدوير

تُستخدم جزيئات أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتوفير الطاقة اللازمة لتغيير الجزيء ثلاثي الكربون المستمر في دورة كالفين إلى الجزيئات خماسية الكربون.
تتم إضافة هذه الجزيئات لاحقًا إلى جزيئات ثاني أكسيد الكربون الجديدة لأن دورة كالفين تكرر نفسها.

يتم إعادة استخدام نيكوتيناميد أدنين ثنائي نوكليوتيد الفوسفات (NADPH) وأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ADP) المنتجين في التفاعلات المعتمدة على الضوء.

تنتج التفاعلات المعتمدة على الضوء المنتجات اللازمة للتفاعلات غير المعتمدة على الضوء (ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP) ونيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد الفوسفات (NADPH)) وتستخدمها التفاعلات غير المعتمدة على الضوء وتعيدها لإعادة التنشيط.

أهمية عملي مبنى بصري

  • مبنى بصري مسؤول على إنتاج أكسجين, أيّ تموت معظم أشياء الأقعى بدونه.
  • التمثيل بصري ضروري أن تكون موجود الجميع الأشكال حياة على سطح الأرض، وهو يلعب دور أيا كان في مسلسل طعام.
  • يتطلب العمليات حيوية للجميع أشياء الأقعى (بداية من بكتيريا والوصول ل البشر) التوفر طاقة، محل كثير من أشياء الأقعى طاقة ضروري انها لديها على طريق يأكل الطعام، لذا يأكل الحيوانات الآكل لحمة الحيوانات الأخرى، وأنت تأكل آكلة الأعشاب النباتات.
  • في نهاية النهاية، ربما يعود الجميع هذا مذهل طاقة ل طاقة بصري من الشمس، أيّ انا ألتفت من خلال العمل عملي مبنى بصري ل طاقة المواد الكيميائية مخزن في الجزيئات الجلوكوز.

أهم المصطلحات المذكورة في الموضوع:

  • غشاء الثايلاكويد
  • التفاعلات المعتمدة على الضوء (التفاعلات الضوئية)
  • التفاعلات التي لا تعتمد على الضوء (التفاعلات غير الكيميائية الضوئية)
  • نظام الصور
  • سلسلة نقل الإلكترون
  • أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)
  • مكون أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)
  • نيكوتيناميد ثنائي النوكليوتيد فوسفات (NADPH)
  • دورة كالفين
  • انزيم روبيسكو

المراجع العلمية

  • نظرة عامة على عملية التمثيل الضوئي, من موقع:التمثيل الضوئي.com
  • التمثيل الضوئي – كل ما تحتاج إلى معرفته, من موقع:byjus.com
  • مقدمة في عملية التمثيل الضوئي, من موقع: www.toppr.com
  • علم الأحياء بلا حدود, من موقع: Courses.lumenlearning.com

تابعوا مجلة زينة على أخبار جوجل