دورات البناء الضوئي

دورات البناء الضوئي



Cycles Of Photosynthesis

دورات البناء الضوئي من أهم الدورات التي تتم على الأرض , ففيها يتم تحويل الطاقة الضوئية الشمسية الهائلة من طاقة كهرومغناطيسية Electromognatic Energy)) يصعب على الكائنات الحية الاستفادة منها إلى طاقة كيميائية Chemoenergy)) مخزنة في روابط الجلوكوز وفق المعادلة.


6CO2 + 12 H2O + ligh + energ chlorophyy = 2C6 H12O6 + 6H2O+6O2↑

*ورغم بساطة هذه المعادلة في وضعها السابق ولكنها تتم في خطوات معقدة.


تتم هذه المعادلة في نوعين من الدورات المتباينة والمختلفة.

* الأولى تسمى تفاعلات الضوء (ligh reactions) أو التفاعلات المعتمدة على الضوء The light Dependent reactions))وهي تفاعلات تعتمد على وجود الضوء وتعمل عليه.
** الثانية تسمى تفاعلات الظلام ( Dark reactions) أو التفاعلات المعتمدة على الظلام Independent reactions)) أو تفاعلات دورة كالفن (Calvin cycle reactions) وهي تفاعلات تعمل ليلاً وفي الظلام استغلالاً للمنتجات الصباحية (النهارية) التي أنتجت في الضوء.
ملحوظة" وقد سميت تفاعلات الظلام باسم مكتشفها كالفن, وتعمل تفاعلات دورة كالفن في النباتات ذوات الفلقتين (Dicot) وهي مركبات ثلاثية الكربون ولذلك تسمى دورة الكربون الثلاثي.
ـ وهناك دورة هاتش سلاك (Hatch slak) وهي تعمل في النباتات ذوات الفلقة الواحدة (Monocot).



Hill reactions (تفاعل الضوء)

*وتبدأ عملية البناء الضوئي بسقوط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية المتجاورة مكونة نظام ضوئي داخل البلاستيدات الخضراء.

* عندما يسقط الضوء تحدث إثارة للالكترونات الخارجية في الخلايا، ترفع هذه الطاقة طاقة الهيدروجين وتدفعه إلى داخل الثلاكويدات (Thallachoids) ، وبذلك يزداد تركيز أيونات الهيدروجين المحمل بالطاقة داخل الثلاكويدات عن تركيزها في الحشوة (Stroma) المحيطة بالثلاكويدات في البلاستيدات، هذا الفارق يحدث منحدراً أيونياً كهربائياً بين فارق التركيز داخل الثلاكويدات وخارجها.وفيها تتم عمليات الفسفرة وتحليل الماء وإنتاج مركب الطاقة ( ATP ) :

* يتم نفاذ طاقة أيون الهيدروجين في هذا المنحدر الأيوني عبر جزيئات (ADP)ةوالتي ترتفع طاقتها لتتحول إلى (ATP)ة.
* تنتقل بعض هذه الطاقة الالكترونية عبر جزيئات (NADP)ة منخفض الطاقة ليعطي NADPH+ مرتفع الطاقة وبذلك يتكون مركبين مرتفعين القيمة الطاقية هما (ATP) وNADPH.
* يستغل جزء من الطاقة الضوئية المنتقلة إلى الالكترونات في شطر (Spliting) جزيئات الماء (HO2) إلى أيونات الهيدروجين وأيونات الأكسجين.
* يدخل أيون الهيدروجين في العمليات الحيوية التالية، وينطلق الأكسجين.




دورة كالفن Calvin cycle (تفاعل الظلام)

دورة كالفن هي إحدى الدورات الحيوية المهمة في عملية تثبيت الطاقة خاصة في النباتات ذوات الفلقتين (Dicot plants) وفيها يتم تثبيت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون لتكوين أول مركب كربوهيدراتي ثابت أمكن فصله ويسمى جليسرالدهيد ثلاثي الفوسفاتوهي تتم في حشوة (Stroma) البلاستيده الخضراء.
* وفيها يتم استغلال الطاقة سابقة التخزين في التفاعلات الضوئية في عمليات الطاقة من جزيئات (ATP) و (NADPH).
* يبدأ ذلك باتحاد ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء مع (RUBP) HGT,HGTHK,ء
*ثم تبدأ الحلقة بالريبلوز فينشط بواسطة (ATP ) ليصبح ريبلوز ثنائي الفوسفات ثم يتفاعل مع CO2 ويثبته ليصبح جزيء سداسي الكربون ثم ينقسم إلى جزيئين ثلاثي الكربون وهما (PGA) و (PGL)
*يتم بعد ذلك تحويل (PGA) إلى (PGL)ءباستخدام طاقة (ATP)تأو (NADPH)،أى يتم الاختزال بواسطة هذين المركبين.ء
* يمكن استخدام (PGAL) لتخليق الجزيئات العضوية مثل الجلوكوز (Glucose) ويتحول (NADPH) إلى (NADP+).
* كما يتحول (ATP) إلى (ADP).وتستمر الحلقة وينتج فى كل دورة جزئ جلوكوز.
* وبذلك تخزن الطاقة الضوئية في الروابط الكيميائية بين ذرات المركبات الكربوهيدراتية الناتجة، ويثبت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون الجوي، كما يثبت الهيدروجين الموجود في الماء, وفي النهاية يتكون الجلوكوز (Glucose) الذي ينتقل إلى دورات تحرير الطاقة لتعاد دورة العناصر والمركبات والطاقة من جديد.

ملحوظة" هناك دورة أخرى تسمى دورة هاتش سلاك (Hatch slak pathway) لتثبيت ثاني أكسيد الكربون في النباتات ذوات الفلقة الواحدة عن طريق الكربون الرباعي (C4)