دور اليخضور في عملية التركيب الضوئي

دور اليخضور في عملية التركيب الضوئي

   يأخذا النبات الأخضر المعرض للضوء غاز ثاني أكسيد الكربون ويطلق غاز الأكسجين بعملية التركيب الضوئي.

فالتركيب الضوئي أحد عمليات الاستقلاب. اذ يتم فيها بناء المواد السكرية التي تشكل الأساس لصنع باقي المواد العضوية من بروتينان-ودسم والتي تتكون أجسام الأحياء.وينتج السكر ويتصاعد الأوكسجين .

تعد عملية التركيب الضوئي أهم وأضخم عملية كيميائية حيوية تتم على سطح الأرض ,وتنتج سكريات حوالي 200 بليون طن سنوياً,80 بالمئة منها في البحار والمحيطات.

_أين تحدث عملية التركيب الضوئي بالنسبة للنبات؟

في الأجزاء الخضراء منه وبخاصة الأوراق التي تحتوي على الصانعات الخضراء(الكلوربلاست).

_ بـنـيـة الـصـانـع الـيـخـضـوري _

الصنانعات الخضراء عضيات قطرها بين 4-6 ميكرو متر وسمكها من 1-3 ميكرومتر ويختلف عددها حسب الخلية والحالة الفيزولوجية.

يحيط بالجسيم الصانع اليخضوري غشاءان خارجي وداخلي وبداخله حببيبات يتألف كل منها من تنضد كبيسات وتحوي أغشية الكيسات على الأصبغة وبعض الأنظيمات ومستقلبات الألكترونيات التي تسهم في عملية التركيب الضوئي.

أما الجزء الغير غشائي في الصانع فيتكون من سائل يغمر الحبيبات (الحشوة) التي تحتوي على معظم أنظيمات التركيب الضوئي اضافة الى حبيبات نشوية وحموض نووية وجسيمات ريبية (ريباسات) بحيث يستطيع الصانع من تركيب بعض مكوناته البروتينة.

 وتأتي أهمية الصانعات الخضراء(وجود صبغة اليخضور فيها)

وقد عرف اليخضور عدة أنواع أهمها اليخضور (b,a)يوجدان في صانعات (النباتات الراقية-والطحالب الخضراء),وهناك نوعان آخران هما اليخضور(d,c)يوجدان في (الطحالب البنية والحمراء.....).

طيف امتصاص اليخضور : عند اسقاط ضوء مرئي جرى تحليله بوساطة موشور على محلول اليخضور نحصل على طيف امتصاص اليخضور للضوء.

 _آلـيـة الـتـركـيـب الضـوئـي _

تتضمن مرحليتين:

1 -مرحلة التفاعل الضوئي: ويتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية بوساطة جزيئات اليخضور وتحويلها لطاقة كيميائية تختزن مؤقتاً في جزيئات الطاقة ATP وتحدث في أغشية الكييسات.

 2-مرحلة التفاعل اللاضوئي: ويتم فيها ارجاع غاز ثاني أكسيد الكربون الى المركبات الكربو هيدراتية (السكريات ) وتحدث في حشوة الصانع اليخضوري.

_ الـتـفـاعـل الـضـوئـي _

تقسم الأصبغة الموجودة في الصانعات الخضراء الى نظامين ضوئيين يتعاونان معاً ويعملان على التوالي في اتمام التفاعل الضوئي وهما:

_النظام الضوئي الأول: وفيه يبلغ اليخضور أوج امتصاصه للضوء عند طول الموجة 700 نانومتر.

_النظام الضوئي الثاني : وفيه يبلغ اليخضور أوج امتصاصه للضوء عند طول الموجة 680 نانو متر.

ويتكون النظام الضوئي من:

 تجمع 200-300 جزيء من اليخضور وأصبغة مساعدة كالكاروتينات و الكسانتوفيلات ونواقل الالكترونات,وتختلف نسبة اليخضوء A,B في النظامين فنسبة اليخضور A ي النظام الأول أعلى بينما B على في النظام الثاني.

1-في النظام الضوئي الأول:

_تقتنص جزيئات اليخضور الطاقة الضوئية (الفوتونات) فتتهيج مما يؤدي الى انطلاق الكترونات غنية بالطاقة منها.

_ينتقل بعض منها في سلسلة نواقل للالكترون عائداً الى اليخضور نفسه(نقل دائري) محرراً الطاقة التي تستخدمفي بناء الATP .

_ينتقل البعض الأخر الى مركب +NADP لذي يرجع بشوارد الهيدروجين الناتجة من تحلل الماء الى NADPH.H (نقل غير دائري).

2-في النظام الضوئي الثاني:

_تقتنص جزيئات اليخضور الطاقة فتتهيج وتنطلق منها الكترونات غنية بالطاقة

_تنتقل في سلسلة نواقل للالكترون فتتحرر منها الطاقة التي تستخدم في بناء الـ ATP وتنتهي الى اليخضور في النظام الضوئي الأول لتعوضه مافقده من اكترونات.ثم يتحلل الماء ضوئياً.

وهكذا تكون نتائج التفاعلات الضوئية هي :

1-تكوين مركب الطاقة ATP .

2_ارجاع مركب +NADP الى NADPH.H.

3-انطلاق الأوكسجين من تحل الماء.

_ الـتـفـاعـل الـلاضـوئـي (حلقة كالفن)  _

_يحدث في حشوة الصانع اليخضوري لتوفر الأنظيمات والمواد اللازمة حيث يتم ارجاع غاز ثاني أكسيد الكربون وتثبيته في مركبات عضوية.

ويتطلب ذلك وجود مركبي الطاققة الناتجين في التفاعلات الضوئية وهما ATP

و NADPH.H تتم التفاعلات اللاضوئية بشكل حلقي .

_نـواتـج الـتـركـيـب الـضـوئـي _

_بينت التجارب بأن قسماً سكر العنب يتأكسد في عملية التنفس محرراً الطاقة المختزنة فيه ليستنفذ منها النبات في عملياته الحيوية,وقسم آخر الى سكر قصب أو نشاء أو سيللوز في النبات ,وقسم ثالث يتحول الى مركبات عضوية هامة كالدسم والبروتينات.

_اذ تتحول بعض الجزيئات ثلاثية الكربون في حلقة كالفن الى حموض دسمة تتفاعل مع الغليسرين لتعطي مواد دسمة,وبعضها يتفاعل مع مركبات آزوتية يمتصها النبات من التربة معطياً حموضاً أمينية تعطي بارتباطها مع بعضها البروتينات في النبات.

_ الـعـوامـل الـمـؤثـرة في مـعـدل الـتـركـيـب الـضـوئـي _

 ( العوامل الخارجية)  وتشمل:

-شدة الضوء: يزداد معدل التركيب الضوئي بزيادة شدة الضوء مالم يصل الى الحد الأمثل عندها يثبت هذا المعدل مهما زادت الشدة الضوئية وهذا يدل على أن الأصبغة وصلت الى نقطة التشبيع.

-الماء: لنقص الماء تأثير ضار على معدل التركيب الضوئي لانخفاض المحتوى المائي للخلية ولانغلاق المسام.

-درجة الحرارة: تأثر على نشاط الأنظيمات في التفاعلات اللاضوئية ,فقد يكون نشاطها قليلاً عند الصفر ويزداد بالرتفاع درجة الحرارة حتى 25 (سلسيوس)وهي المثلى,بعدها يأخذ المعدل بالتناقص حتى الدرجة 50 س.

-تركيز الأكسجين: يؤدي نقصان الأوكسجين الصانعة الخضراء الى زيادة معدل التركيب الضوئي وبالعكس أي العلاقة عكسية ويعود ذلك لاسئثار عملية التنفس ببعض المركبات الوسطية والتنافس يبن غاز ثاني اكسيد الكربون والأكسجين على ذرات الهيدروجين فيرجع الأوكسجين بدلاً من غاز ثاني أكسيد الكربون مما يقلل معدل التركيب الضوئي.

-تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون: يزداد معدل التركيب الضوئي بزيادة تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو حتى يصل هذا المعدل الى الحد الأمثل,عندها يثبت شرط بقاء العوامل الأخرى في حدودها المثلى.

أتؤثر هذه العوامل بصورة منفصلة عن بعضها أم تعمل جميعها في الوقت نفسه؟

تؤثر على النبات معاً في الوقت نفسه ولكن قد يصبح عاملاً لعملية التركيب الضوئي لأن معدل أي عملية تتحكم في عدة عوامل لا يزيد عن الحد الأدنى الذي يسمح به أقل العوامل المؤثرة توفراً بالعامل المحدد.

  (العوامل الداخلية) وتشمل:

-المحتوى اليخضوري : لا يستطيع النبات النامي من البذرة في الظلام البدء في عملية التركيب الضوئي حالما يوضع في الضوء,بل يجب عليه أن يصنع اليخضور أولاً.

-تراكم نواتج عملية التركيب الضوئي: ان زيادة تركيز السكريات وتراكمها في الورقة يقلل معدل التركيب الضوئي لأن ذلك يزيد من تركيز العصارة الخلوية فيقلل نسبة الماء في السيتوبلاسم -الهيولى-مما يقلل من نشاطتها الحيوية ومنها التركيب الضوئي.

-الأملاح المعدنية: تعمل كمساعدات أنظيمية فان نقصها قد يؤثر على معدل التركيب الضوئي من خلال تأثيره في التفاعلات الانظيمية.

التركيب التشجريجي للورقة: ان سرعة دخول غاز ثاني اكسيد الكربون الى أنسجة الورقة وكمية الضوء التي تدخل الخلايا وسرعة انتقال نواتج التركيب الى خارج الخلايا يتوقف الى حد كبير على التركيب التشريجي للورقة وبالتالي على سرعة التركيب الضوئي.

_أهـمـيـة الـتـركـيـب الـضـوئـي _

اذا توقفت عملية التركيب الضوئي سوف تنعدم الحياة على سطح الأرض لأن

النباتات الخضراء تتمكن بهذه العملية من تحويل الطاقة الضوئية الى طاقة كيميائية تختزن في المركبات العضوية التي تستخدمها الأحياء جميعها كمصدر لبناء خلاياها-ولانتاج الطاقة.

كما أن الأكسجين الناتج من هذه العملية ضروري لتنفس الأحياء.

كما تحافظ هذه العملية على ثبات تركيب O2 و CO2 في الجو.