ملخص الدرس / الثالثة ثانوي/علوم الطبيعة و الحياة/آليات تحويل الطاقة الضوئية الى طاقة كامنة/مقــر عمليــة التركيــب الضوئــي – ما فــوق البنـــية الخلــوية للصانعــة الخضــراء
الملخص
من الأستاذ(ة) بليك نورةمقر عملية التركيب الضوئي
وضعیة الإنطلاق:
نعلم أن تركیب النشاء يتم في الصانعة الخضراء، فھي مقر جمیع التفاعلات الكیموحیوية للتركیب الضوئي.
الإشكالیة:
كیف تظھر الصانعة الخضراء بالمجھر الإلكتروني، و ما ھو تركیبھا الكیمیائي؟
ما فوق بنیة الصانعة الخضراء
السند: الوثیقة 1المرفقة .
التعلیمات:
1- اعتمادا على معطیات الوثیقة، قدم وصفا دقیقا لمظھر الصانعة الخضراء.
2- للصانعة الخضراء بنیة حجیرية (مقسمة إلى حجرات). علل ذلك معتمدا على وصفك السابق.
3- مثّل برسم تخطیطي، ما فوق بنیة الصانعة الخضراء.
الأجوبة:
1- وصف دقیق لمظھر الصانعة الخضراء:
عند النباتات الراقیة، تظھر الصانعات الخضراء على شكل أقراص عدسیة أو بیضوية الشكل (قطرھا 3 إلى 10 میكرون، و سمكھا 1إلى 2 میكرون). يحیط بالصانعة الخضراء "غلاف بلاستیدي" مكونّ من غشائین بلازمیین: غشاء خارجي و غشاء داخلي، يفصل بینھما "فراغ بین غشائین". يحیط ھذا الغلاف بمحتوى الصانعة الخضراء و ھو سائل يدعى "الستروما" (المادة الأساسیة، الحشوة، ADN ، الماتريس) المكونة من ماء، سكريات، دسم، بروتینات ، ريبوزومات...إلخ. قد نجد في الستروما حبیبات نشاء.
تسبح في الستروما أغشیة تكونّ "كییسات" مسطحة و مغلقة تدعى "الصفائح" أو "التیلاكوئید" (من Thylakos الیونانیة = كییس).
يوجد نوعان من التیلاكوئید: "تیلاكوئید الستروما" و تیلاكوئید الغرانا". تصطف تیلاكوئید الغرانا فوق بعضھا البعض مشكلّة "بذيرة" (غرانوم). Granum ھو جمع Grana : تنبیه .
2- التعلیل:
نعم، للصانعة الخضراء بنیة حجیرية، حیث ھي مقسمة إلى 3 حجرات مفصولة عن بعضھا البعض بأغشیة: الفراغ بین الغشائین، الستروما، و تجويف التیلاكوئید.
3- تمثیل ما فوق بنیة صانعة خضراء، برسم تخطیطي: ا(لوثيقة 2 المرفقة )
التركیب الكیموحیوي للصانعة الخضراء
السند: الجدول الموالي
أهم المكونات الكيميائية | جزء الصانعة الخضراء |
أصبغة يخضورية أصبغة أشبااه الجزرين نواقل الإلكترونات نوعان من الأنظمة الضوئية (PSI و PSII) إنزيم ATP سنتاز ( الكرية المذنبة ) |
أغشية التيلاكويد |
مواد أيضية لتركيب الجزيئات العضوية مرافقات إنزيمية (-NADP و NADPH) و ATP و ADP و Pi إنزيمات متنوعة أهمها ريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسيلار Rubisco |
الحشوة |
التعلیمة: تعرفّ على مكونات كل من الستروما (الحشوة) و أغشیة التیلاكوئید، ثم قارن بینھا و ماذا
تستنتج؟
الإجابة:
أ)- المكونات الكیمیائیة لأغشیة التیلاكوئید:
يتكون غشاء التیلاكوئید من بروتینات ( 50 %)، دسم ( 38 %) و أصبغة ( %12)
* البروتینات: يمكن تصنیف بروتینات غشاء التیلاكوئید في 3 مجموعات:
- بروتینات مرتبطة بالأصبغة.
- بروتینات تشكل سلسلة من نواقل الإلكترونات (السلسلة التركیبیة الضوئیة).
- أنزيمات مركّبة لل ATP-synthases :ATP (على شكل كرات مذنبة).
* الدسم: تتمثل أساسا في الفوسفولیبیدات الغشائیة.
* الأصبغة: تتمثل في الأصبغة الیخضورية (يخضور "أ" و يخضور "ب") و أصبغة شبه جزرينیة (جزرين يصفور).
تنتظم الأصبغة على شكل وحدات تدعى "الأنظمة الضوئیة" (Photosystèmes (PS.
يوجد نوعان من الأنظمة الضوئیة PSII و PSI :
ب)- مكونات الستروما (الحشوة): تحتوي الستروما على:
- مواد أيضیة وسیطیة لتركیب الجزيئات العضوية.
- مرافقات أنزيمیةNADPH و +NADP (نواقل للإلكترونات و البروتونات).
- مركبات طاقوية Pi و ADP ،ATP .
- أنزيمات تشرف على تركیب الجزيئات العضوية، أھمھا "الريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسیلاز " Rubisco .
عند المقارنة، نلاحظ اختلاف التركیب الكیمیائي لكل من الحشوة و أغشیة التیلاكوئید، و منه نستنتج أنّ لھما دور مختلف في عملیة التركیب الضوئي.
ما فوق بنیة التیلاكوئید
السند: الوثیقة المرفقة
التعلیمات:
1 -اعتمادا على رسومات الشكلین 1 و 2، قدم وصفا لكیفیة توضع مكونات غشاء التیلاكوئید.
2 - إن توضع جزيئات الیخضور يكون على شكل أنظمة ضوئیة. حدّد بنیة النظام الضوئي، بالإستعانة بأشكال الوثیقة المرفقة .
الأجوبة:
1- وصف كیفیة توضع مكونات غشاء التیلاكوئید:
يتكون غشاء التیلاكوئید، مثل جمیع الأغشیة البلازمیة، من طبقة فوسفولیبیدية مضاعفة تتخللھا بروتینات ذات أحجام مختلفة و ذات وضعیات محدّدة (ATP-synthases و سلسلة نواقل الإلكترونات).
تتكون ATP-synthase من ساق ضمن غشاء التیلاكوئید، يتصل بھا جزء كروي موجه نحو الستروما.
كما نجد في غشاء التیلاكوئید أصبغة منظمة على شكل "أنظمة ضوئیة (PSII ، PSI) " .
2- تحديد بنیة النظام الضوئي:
يتكون النظام الضوئي من معقد بروتیني موجود ضمن غشاء التیلاكوئید، و يتكون الجزء غیر البروتیني من تجمع عدد كبیر من جزيئات أصبغة يخضورية و شبه جزرينیة.
طبیعة التفاعلات الكیمیائیة للتركیب الضوئي
يمكن تلخیص التفاعلات الكیمیائیة للتركیب الضوئي في المعادلة الإجمالیة الموضحة في الوثيقة المرفقة .
التعلیمات:
1- استخلص من المعادلة نوع التفاعل الذي حدث في ( 1) و ( 2)
2- استنتج من المعادلة طبیعة تفاعلات التركیب الضوئي.
3- إذا علمت أن التفاعل ( 1) فقط يتطلب ضوء و يخضور و لا يتطلب التفاعل ( 2) ذلك، حدّد إذن البنیات المتدخلة في سیرورة التركیب الضوئي.
4- إنّ وظیفة أي عضیة مرتبطة أساسا بتركیبھا الكیمیائي. ھل ينطبق ھذا على كل من التیلاكوئید و الستروما (الحشوة)؟ عللّ ذلك معتمدا على التركیب الكیمیائي لكل منھما.
الأجوبة:
1- نوع التفاعل الذي حدث في ( 1) و ( 2)
- التفاعل الذي حدث في ( 1): ھو تفاعل أكسدة (أكسدة الماء، مما أدى إلى انطلاق O2)
- التفاعل الذي حدث في ( 2): ھو تفاعل إرجاع (إرجاع CO2 بواسطة ھیدروجین الماء، مما أدى إلى تشكل مادة عضوية).
2- طبیعة تفاعلات التركیب الضوئي:
ھي تفاعلات أكسدة و إرجاع.
3- تحديد البنیات المتدخلة في سیرورة التركیب الضوئي:
مادام التفاعل ( 1) يتطلب وجود الضوء و الیخضور، فھو يحدث على مستوى غشاء التیلاكوئید.
أما التفاعل ( 2) الذي لا يتطلب وجود الضوء و الیخضور، فإنه يحدث على مستوى الستروما (الحشوة).
4- تعلیل ارتباط وظیفة العضیة بتركیبھا الكیمیائي:
نعم، إن وظیفة الصانعة الخضراء مرتبطة بتركیب أجزائھا، حیث أنّ:
- غشاء التیلاكوئید: يحتوي على أنظمة ضوئیة بھا أصبغة تتأثر بالضوء مما يساعد على أكسدة الماء، كما ATP-synthase لبناء ال ATP تحتوي على أنزيم اللازم لتركیب المواد العضوية فیما بعد.
- الستروما: تحتوي على مرافقات أنزيم مؤكسدة و مرجعة، لتوفیر البروتونات و الإلكترونات اللازمة لإرجاع CO2 كما تحتوي أيضا على مواد أيضیة وسیطیة لتركیب جزيئات عضوية.
مراحل عملیة التركیب الضوئي
السند: الوثیقة المرفقة .
التعلیمات:
1- حدّد شروط انطلاق O2 في الشكل ( 1) .
2- يمثل الشكلین ( 1) و ( 2) من التجربة مرحلتین متتالیتین من عملیة التركیب الضوئي نسمیھما مرحلة (أ) و مرحلة (ب). ما ھي شروط حدوث كل مرحلة؟
3- اقترح تسمیة لكل مرحلة اعتمادا على شروط حدوثھا.
4- ھل يمكن للمرحلة (ب) أن تتم في الضوء؟ علل إجابتك بالإستعانة بالشكلین ( 2) و (3)
الأجوبة:
1- تحديد شروط انطلاق O2 في الشكل ( 1) M
لانطلاق O2 يجب توفر التیلاكوئید (لاحتوائه على الیخضور) و توفر الضوء. ( CO2 غیر ضروري).
2- شروط حدوث كل مرحلة من مرحلتي التركیب الضوئي:
- شروط حدوث المرحلة (أ): يجب توفر الضوء و التیلاكوئید.
- شروط حدوث المرحلة (ب): يجب توفر غاز CO2 (الضوء غیر ضروري)
3-اقتراح تسمیة لكل مرحلة:
- المرحلة (أ): مرحلة "كیموضوئیة"، حیث يتطلب حدوث تفاعلاتھا توفر الضوء.
- المرحلة (ب): مرحلة "كیموحیوية"، حیث تحدث خلالھا تفاعلات كیموحیوية لا تحتاج إلى ضوء.
4- نعم، يمكن للمرحلة الكیموحیوية أن تتم في الضوء، حیث نلاحظ في الشكلین ( 2) و ( 3) أنّ تثبیت CO2 (لتركیب السكريات) يحدث سواء في غیاب الضوء أو في وجوده.
خلاصة:
تتم عملیة التركیب الضوئي على مرحلتین: مرحلة كیموضوئیة تحتاج إلى ضوء، و مرحلة كیموحیوية لا تحتاج إلى ضوء.