ما مصدر الأكسجين المنطلق فى عملية البناء الضوئى ؟

افترض فان نيل : أن الأكسجين مصدره الماء افترض فان نيل : أن الضوء يعمل على تحليل كبريتيد الهيدروجين إلى هيدروجين وكبريت ثم يستعمل الهيدروجين فى تفاعلات لا ضوئية لاختزال ثانى أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات . افترض فان نيل : أن الضوء يعمل على تحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين ثم يستعمل الهيدروجين فى تفاعلات لا ضوئية لاختزال ثانى أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات .

18 16 16 18 16 تجارب فريق علماء فى جامعة كاليفورنيا لإثبات صحة نظرية فان نيل على الطحلب الأخضر كلوريللا . 1 – استخدم نظير الأكسجين 18مكونا للماء فكان الأكسجين المتصاعد النظير 18.

2– استخدم نظير الأكسجين 16مكونا للماء فكان الأكسجين المتصاعد النظير 16 18 18 16 18 2– استخدم نظير الأكسجين 16مكونا للماء فكان الأكسجين المتصاعد النظير 16 إذن الأكسجين ناتج البناء الضوئى مصدره الماء مما يؤكد افتراض فان نيل ويؤكد صحة نظريته .

بلاكمان : أوضح من خلال تجاربه لدراسة العوامل المحددة لمعدل عملية البناء الضوئى مثل عوامل : الضوء – الحرارة – ثانى أكسيد الكربون - أن عملية البناء تنقسم إلى : 1 - تفاعلات ضوئية . 2 – تفاعلات لا ضوئية .

1 - التفاعلات الضوئية : هى تفاعلات يكون فيها الضوء هو العامل المحدد لسرعة هذه العملية وتحدث فى الجرانا . 2 – التفاعلات اللاضوئية ( تفاعلات الظلام ) : يمكن أن تحدث فى الضوء أو فى الظلام على السواء وتكون درجة الحرارة هى العامل المحدد لسرعة العملية وتحدث فى أرضية البلاستيدة الخضراء ( الستروما ) .

التفاعلات الضوئية التفاعلات اللاضوئية جرانا ستروما

امتصاص الكلوروفيل للضوء ( غالبا ضوء الشمس )

تمتص الكترونات ذر ات جزيء الكلوروفيل الطاقة الضوئية

وتختزن الطاقة فى طاقة وضع الالكترون فى مستوى طاقة اعلى لتتحرر عند هبوط الالكترون الى مستوى طاقة اقل

ليستخدم جزء من الطاقة المحررة لتحليل الماء والجزء الاخر من الطاقة فى تثبيت ثانى اكسيد الكربون لسكر .

أولا : التفاعلات الضوئية chlorophyll 1 - عندما يسقط الضوء على الكلوروفيل الموجود فى تركيب الجرانا ( أغشية أقراص الجرانا ) تختزن طاقة الضوء الحركية كطاقة وضع كيميائية فى الكلوروفيل ( الكلوروفيل المنشط أو المثار ) .

عندما تتحرر الطاقة المختزنة : تهبط الإلكترونات مرة أخرى إلى مستوى الطاقة ويصبح الكلوروفيل غير منشط ويمكنه امتصاص مزيدا من الضوء ليصبح منشطا مرة أخرى .

2 - جزء من الطاقة المتحررة من الكلوروفيل المنشط ( المثار ) : يستخدم فى شطر جزيء الماء إلى أكسجين يتصاعد و هيدروجين . 3 – جزء من الطاقة المتحررة من الكلوروفيل المنشط ( المثار ) : يخزن فى جزيء ATP باتحاد جزيء ADP الموجودة فى البلاستيدة الخضراء مع مجموعة فوسفات ( P ) .

4 – يتحد الهيدروجين الناتج من انشطار جزيء الماء مع مساعد إنزيم يوجد فى البلاستيدة الخضراء NADP ويتكون منها مركب NADPH2 وبذلك لا يهرب هذا الهيدروجين أو يتحد مرة ثانية مع الأكسجين . 5 – ينطلق الأكسجين المتحرر من انشطار الماء كناتج ثانوى .

يتحد الهيدروجين الناتج من انشطار جزيء الماء مع مساعد إنزيم يوجد فى البلاستيدة الخضراء NADP ويتكون منها مركب NADPH2 وبذلك لا يهرب هذا الهيدروجين أو يتحد مرة ثانية مع الأكسجين و ينطلق الأكسجين المتحرر من انشطار الماء كناتج ثانوى .

ATP : أدينوسين ثلاثى الفوسفات يتكون من مركبين عضويين متصلين بثلاث مجموعات فوسفات . NADP : ثنائى فوسفات أميد النيكوتين ثنائى النيوكليوتيد وهو مستقبل الهيدروجين .

ثانيا : التفاعلات اللاضوئية ( تفاعلات الظلام ) تحدث فى أرضية البلاستيدة الخضراء ( الستروما ) : تثبيت غاز CO2 باتحاده مع الهيدروجين المحمول على مركب NADPH2 وبمساعدة الطاقة المختزنة فى جزىء ATP وبذلك تتكون المواد الكربوهيدراتية .

تحدث التفاعلات اللاضوئية فى أرضية البلاستيدة الخضراء ( الستروما ) : تثبيت غاز CO2 باتحاده مع الهيدروجين المحمول على مركب NADPH2 وبمساعدة الطاقة المختزنة فى جزيء ATP وبذلك تتكون المواد الكربوهيدراتية

تمكن ميلفن كالفن ومساعدوه فى جامعة كاليفورنيا من الكشف عن طبيعة التفاعلات اللاضوئية بعد اكتشاف نظير الكربون المشع 14.

14 CO2 عندما عرض طحلب الكلوريللا للضوء لعدة ثوان تسمح بحدوث عملية البناء الضوئى ثم وضع الطحلب فى كأس به كحول ساخن لقتل الخلية ووقف التفاعلات البيوكيميائية ثم فصلوا المركبات التى تكونت خلال عملية البناء الضوئى بطرق خاصة وكشفوا فيها عن الكربون المشع بعداد جيجر

أوضحت نتائج تعريض طحلب الكلوريللا لمدة ثانيتين فقط : تكون مركب ذو ثلاث ذرات كربون ( فوسفوجلسرالدهيد ) وهو المركب الأول الثابت كيميائيا الناتج عن البناء الضوئى .

فوسفوجلسرالدهيد يمكن أن يستعمل : 1 - بناء الجلوكوز و النشا والبروتينات والدهون . 2 - مركب على الطاقة فى التنفس الخلوى .

أوضح كالفن : أن تكوين السكر سداسى الكربون لم يتم فى خطوة واحدة بل من خلال عدة تفاعلات وسيطة حفزتها إنزيمات خاصة .