البناء الضوئى "الجزء الأول" جهاز البناء الضوئى

أ.د/ أحمد لطفى ونس    الأيض الإبتدائى    تعليق   

 البناء الضوئى Photosynthesis

 

محتوى الموضوع

مقدمة وتعريف البناء الضوئى
تركيب جهاز البناء الضوئى
التركيب الدقيق للبلاستيدة الخضراء والملائمة الوظيفية
التركيب الدقيق لأغشية الجرانا "الثيلاكويدات

مقدمة وتعريف البناء الضوئى

يعتبر البناء الضوئى photosynthesi  أهم عملية بيوكيميائية تحدث على سطح الكرة الأرضية، كما تعتبر النباتات الخضراء بمختلف أنواعها أكبر مصنع حيوى لإنتاج المواد العضوية المعقدة (الكربوهيدرات) اللازمة لكل الكائنات الحية. والبناء الضوئى هو عملية يتم فيها بناء مواد كربوهيدراتية (سكريات) غنية بالطاقة من مواد غير عضوية بسيطة هى ثانى أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة الضوئية مع تصاعد الأكسجين كناتج ثانوى.

ويعرف البناء الضوئى على أنه عملية تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية تستخدم فى بناء المواد الكربوهيدراتية من مكونات أولية هى ثانى أكسيد الكربون والماء، كما يمكن تعريفه أيضا على أنه عملية تحويل ثانى أكسيد الكربون والماء إلى سكريات غنية بالطاقة باستخدام الطاقة الشمسية.

تركيب جهاز البناء الضوئى

من المعروف أن الأوراق الخوصية (الأوراق الخضراء) هى العضو الرئيسى من النبات المسئول عن القيام بعملية البناء الضوئى لما تختص به من مميزات تركيبية تؤهلها للقيام بهذه الوظيفة، ومن أهم هذه الصفات التركيبية :

·      تحتوى خلايا البشرة العليا والبشرة السفلى للأوراق الخوصية على ثغور تنظم التبادل الغازى بين الأنسجة الداخلية للأوراق والجو الخارجى.

·    تحتوى الأوراق الخوصية على الجهاز المختص بعملية البناء الضوئى، ويتركب هذا الجهاز من ثلاث مستويات تنظيمية وهى على النحو التالى:

1)  المستوى التنظيمى الأول هو النسيج المسئول عن القيام بعملية البناء الضوئى، وهو النسيج الوسطى الذى يوجد بين بشرتى الورقة، ويتكون هذا النسيج من خلايا بارنكيمية غنية بالبلاستيدات الخضراء وتعرف باسم الخلايا الكلورانكيمية.

2) المستوى التنظيمى الثانى هو العضية الخلوية المسئولة بصفة أساسية عن القيام بعملية البناء الضوئى وهى البلاستيدة الخضراء. يتراوح عدد البلاستيدات الخضراء فى فى الخلية الواحدة من الخلايا الكلورانكيمية  بين 20 : 50 بلاستيدة.

3) المستوى التنظيمى الثالث من جهاز البناء الضوئى هو أجزاء البلاستيدة الفاعلة فى عملية البناء الضوئى وهى (1) أغشية الثيلاكويدات المختصة بتفاعلات المرحلة الأولى من عملية البناء الضوئى والتى تعرف بتفاعل الضوء أو التفاعلات الكيموضوئية، (2) الستروما المختصة بتفاعلات المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئى والتى تعرف بتفاعل الظلام أو التفاعلات الكيموحيوية.

التركيب الدقيق للبلاستيدة الخضراء

تنشأ البلاستيدات الخضراء من نمو وتطور البلاستيدات الأولية أو من إنقسام البلاستيدات الخضراء نفسها. وتتركب البلاستيدة الخضراء من ثلاث مكونات رئيسية هى:

أ‌)  غلاف البلاستيدة: وهو عبارة عن نظام غشائى مزدوج بتكون من غشائين أحدهما خارجى والأخر داخلى يحيطان بمحتويات البلاستيدة (الستروما والنظام الغشائى الداخلى) ويفصلانها عن السيتوبلازم كما يعملان على تنظيم إنتقال المواد من البلاستيدة وإليها.

ب‌) الستروما Stroma: سائل كثيف محاط بالغشاء الداخلى للبلاستيدات الخضراء ويحتوى على الإنزيمات اللازمة لتفاعلات المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئى (تفاعلات الظلام). تحتوى الحشوة أيضا أحماض نووية (DNA ، (RNA خاصة بالبلاستيدة ومستقلة فى تركيبها عن تركيب الأحماض النووية لأنوية نفس الخلايا كما تحتوى على ريبوسومات وحبيبات نشا.

جـ) النظام الغشائى الداخلى Inner membranous system: وتعرف بالجرانا أو البذيرات Garana ومفردها Granum وهى عبارة عن تجمع من صفائح قرصية غشائية مفلطحة تسمى بالثيلاكويدات Thylakoids وهى تراكيب غشائية على درجة فائقة من التنظيم وتظهر كأقراص متراصة فوق بعضها البعض مثل قطع النقود المعدنية. يتراوح عدد الجرانم فى البلاستيدة الخضراء ما بين 40 إلى 60 جرانم، وكل جرانم عبارة عن تجمع من 5 إلى 50 ثيلاكويدة، وتتصل ثيلاكويدات كل بذيرة بالأخرى بواسطة صفائح غشائية تعرف بصفائح الستروماStroma lamellae  أو صفائح بين الجرانا Inter grana lamellae وهى أقل كثافة وتجمع من الثيلاكويدات. تحدث تفاعلات المرحلة الاولى للبناء الضوئى (تفاعلات الضوء) فى الثيلاكويدات. هذا وتتركب البلاستيدة الخضراء كيميائياً من حوإلى 50% بروتين ، 35% ليبيدات، 7% أصباغ.

       التركيب الدقيق لأغشية الجرانا (الثيلاكويدات)         

يتركب غشاء الثيلاكويدة من طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيدات تحتوى على جزيئات من بروتين تركيبى وصبغات الكلوروفيل والكاروتينويدات. ترتبط جزيئات الكلوروفيل جزئياً ببروتين الغشاء أما الكاروتينويدات فتكون جزيئاتها منغمسة فى طبقة الفوسفوليبيدات نظراً لكونها محبة للدهون. وهذه الصبغات هى المسئولة عن إقتناص الطاقة الضوئية وتكون جزيئاتها مرتبة بطريقة فائقة الدقة مكونة نظامين ضوئيين بما يساعد على سرعة إمتصاص وإنتقال الطاقة بين جزيئاتها. كما تحتوى أغشية الثيلاكويدات أيضاً على مركبات تعمل كمستقبلات وحوامل لنقل الإلكترونات التى تنطلق من النظامين الضوئيين خلال تفاعلات الفسفرة الضوئية التى تحدث فى تلك الأغشية ومن هذه الحوامل مثل PQ ، Cyt.b6 ، Cyt.f ، Pc ،Fd.

مما سبق يتضح أن البلاستيدات الخضراء ذات تركيب كفء وملائم جدا للقيام بعملية البناء الضوئى حيث تتم تفاعلات المرحلة الأولى للبناء الضوئى (التفاعلات الكيموضوئية) فى أغشية الثيلاكويدات التى تحتوى على نظم ضوئية تقوم باقتناص ونقل الطاقة الضوئية كما تحتوى على مستقبلات وحوامل لنقل الإلكترونات خلال عملية الفسفرة الضوئية التى تؤدى إلى تكوين جزيئات  ATP، NADPH₂ وهما يمثلان القوة التمثيلية اللازمة لتثبيت وإختزال CO₂ بينما تحدث تفاعلات المرحلة الثانية (التفاعلات الكيموحيوية أو تثبيت وإختزال ثانى أكسيد الكربون) فى الستروما التى تحتوى على جميع الإنزيمات اللازمة لإتمام هذه التفاعلات والتى تعرف بتفاعل الظلام أو التفاعلات الكيموحيوية، والتى سيتم تناولها بالشرح تفصيليا الأجزاء التالية.

فى الفيديو التالى شرح تفصيلى مبسط للموضوع

يمكنك تحميل بوربوينت المحاضرة بصيغة PDF من هنا