تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لعملية التمثيل الضوئي. كيف وأين يتم التمثيل الضوئي في النباتات؟

كيف نفسر هذه العملية المعقدة مثل التمثيل الضوئي ، بإيجاز وبشكل واضح؟ النباتات هي الكائنات الحية الوحيدة التي يمكنها إنتاج طعامها. كيف يفعلون ذلك؟ للنمو ، يحصلون على جميع المواد الضرورية من البيئة: ثاني أكسيد الكربون - من الهواء والماء و - من التربة. هم أيضا بحاجة إلى الطاقة من ضوء الشمس. تؤدي هذه الطاقة إلى تفاعلات كيميائية معينة يتم خلالها تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز (تغذية) ويتم التمثيل الضوئي. باختصار ووضوح ، يمكن شرح جوهر العملية حتى للأطفال في سن المدرسة.

"معا مع النور"

تأتي كلمة "التمثيل الضوئي" من كلمتين يونانيتين - "صورة" و "تركيب" ، وهي تركيبة تعني في الترجمة "مع الضوء". يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية. المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي:

6CO 2 + 12H 2 O + ضوء \ u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

هذا يعني أنه يتم استخدام 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون واثني عشر جزيء ماء (مع ضوء الشمس) لإنتاج الجلوكوز ، مما ينتج عنه ستة جزيئات من الأكسجين وستة جزيئات ماء. إذا قمنا بتمثيل هذا في شكل معادلة لفظية ، نحصل على ما يلي:

ماء + شمس => جلوكوز + أكسجين + ماء.

الشمس مصدر قوي جدا للطاقة. يحاول الناس دائمًا استخدامه لتوليد الكهرباء وعزل المنازل وتسخين المياه وما إلى ذلك. "اكتشفت" النباتات كيفية استخدام الطاقة الشمسية منذ ملايين السنين لأنها كانت ضرورية لبقائها على قيد الحياة. يمكن شرح التمثيل الضوئي باختصار وواضح على النحو التالي: تستخدم النباتات الطاقة الضوئية للشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية ينتج عنها سكر (جلوكوز) يخزن الفائض منه كنشا في الأوراق والجذور والسيقان وبذور النبات. تنتقل طاقة الشمس إلى النباتات وكذلك إلى الحيوانات التي تأكلها هذه النباتات. عندما يحتاج النبات إلى مغذيات للنمو وعمليات الحياة الأخرى ، فإن هذه الاحتياطيات مفيدة للغاية.

كيف تمتص النباتات الطاقة الشمسية؟

عند الحديث عن التمثيل الضوئي بإيجاز وبشكل واضح ، يجدر التطرق إلى مسألة كيفية تمكن النباتات من امتصاص الطاقة الشمسية. ويرجع ذلك إلى البنية الخاصة للأوراق ، والتي تشمل الخلايا الخضراء - البلاستيدات الخضراء ، والتي تحتوي على مادة خاصة تسمى الكلوروفيل. وهذا ما يعطي الأوراق لونها الأخضر وهو المسؤول عن امتصاص طاقة ضوء الشمس.

لماذا معظم الأوراق عريضة ومسطحة؟

يحدث التمثيل الضوئي في أوراق النباتات. الحقيقة المدهشة هي أن النباتات تتكيف بشكل جيد للغاية مع ضوء الشمس وامتصاص ثاني أكسيد الكربون. نظرًا للسطح العريض ، سيتم التقاط المزيد من الضوء. ولهذا السبب ، فإن الألواح الشمسية ، التي يتم تركيبها أحيانًا على أسطح المنازل ، تكون أيضًا واسعة ومسطحة. كلما كان السطح أكبر ، كان الامتصاص أفضل.

ما هو المهم أيضا للنباتات؟

تمامًا مثل البشر ، تحتاج النباتات أيضًا إلى مغذيات ومغذيات للبقاء بصحة جيدة والنمو والأداء الجيد. يحصلون على المعادن المذابة في الماء من التربة من خلال جذورهم. إذا كانت التربة تفتقر إلى المغذيات المعدنية ، فلن ينمو النبات بشكل طبيعي. غالبًا ما يختبر المزارعون التربة للتأكد من احتوائها على ما يكفي من العناصر الغذائية لزراعة المحاصيل. وإلا اللجوء إلى استخدام الأسمدة المحتوية على معادن أساسية لتغذية النبات ونموه.

لماذا البناء الضوئي مهم جدا؟

شرح التمثيل الضوئي بشكل مختصر وواضح للأطفال ، والجدير بالذكر أن هذه العملية من أهم التفاعلات الكيميائية في العالم. ما هي أسباب هذا البيان الصاخب؟ أولاً ، يغذي التمثيل الضوئي النباتات ، والتي بدورها تغذي جميع الكائنات الحية الأخرى على الكوكب ، بما في ذلك الحيوانات والبشر. ثانيًا ، نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، يتم إطلاق الأكسجين اللازم للتنفس في الغلاف الجوي. كل الكائنات الحية تتنفس الأكسجين وتخرج ثاني أكسيد الكربون. لحسن الحظ ، تقوم النباتات بالعكس ، وهذا هو سبب أهمية تنفسها للإنسان والحيوان.

عملية مذهلة

اتضح أن النباتات تعرف أيضًا كيف تتنفس ، لكنها ، على عكس البشر والحيوانات ، تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء ، وليس الأكسجين. النباتات تشرب أيضا. لهذا السبب تحتاج إلى سقيهم ، وإلا سيموتون. بمساعدة نظام الجذر ، يتم نقل الماء والمواد الغذائية إلى جميع أجزاء جسم النبات ، ويتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون من خلال ثقوب صغيرة في الأوراق. ضوء الشمس هو الدافع لبدء تفاعل كيميائي. يتم استخدام جميع المنتجات الأيضية الناتجة من قبل النباتات للتغذية ، ويتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. هذه هي الطريقة التي يمكنك بها شرح كيفية حدوث عملية التمثيل الضوئي بإيجاز ووضوح.

البناء الضوئي: مراحل الضوء والظلام لعملية التمثيل الضوئي

تتكون العملية قيد النظر من جزأين رئيسيين. هناك مرحلتان من البناء الضوئي (الوصف والجدول - أدناه). الأول يسمى مرحلة الضوء. يحدث فقط في وجود الضوء في أغشية الثايلاكويد بمشاركة الكلوروفيل والبروتينات الحاملة للإلكترون وإنزيم ATP synthetase. ماذا تخفي عملية التمثيل الضوئي؟ الضوء واستبدلي بعضهما البعض مع حلول النهار والليل (دورات كالفن). خلال المرحلة المظلمة ، يحدث إنتاج نفس الجلوكوز ، وهو غذاء للنباتات. تسمى هذه العملية أيضًا رد الفعل المستقل عن الضوء.

خاتمة

من كل ما سبق ، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية:

• التمثيل الضوئي هو العملية التي تجعل من الممكن الحصول على الطاقة من الشمس.
• يتم تحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كيميائية بواسطة الكلوروفيل.
• يعطي الكلوروفيل النباتات لونها الأخضر.
• يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء لأوراق النبات.
• ثاني أكسيد الكربون والماء ضروريان لعملية التمثيل الضوئي.
• يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى النبات من خلال ثقوب صغيرة وثغور ويخرج الأكسجين من خلالها.
• يمتص النبات الماء من خلال جذوره.
• بدون التمثيل الضوئي ، لن يكون هناك طعام في العالم.

البناء الضوئي - هذه مجموعة من العمليات لتخليق المركبات العضوية من المركبات غير العضوية بسبب تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة الروابط الكيميائية. تنتمي النباتات الخضراء إلى الكائنات الحية ذات التغذية الضوئية ، وبعض بدائيات النوى - البكتيريا الزرقاء ، وبكتيريا الكبريت الأرجواني والأخضر ، وسوط النبات.

بدأ البحث في عملية التمثيل الضوئي في النصف الثاني من القرن الثامن عشر. تم اكتشاف اكتشاف مهم من قبل العالم الروسي البارز K. A. Timiryazev ، الذي أثبت عقيدة الدور الكوني للنباتات الخضراء. تمتص النباتات أشعة الشمس وتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة الروابط الكيميائية للمركبات العضوية التي يتم تصنيعها بواسطتها. وبالتالي ، فهي تضمن الحفاظ على الحياة على الأرض وتطويرها. كما أثبت العالم نظريًا وأثبت تجريبياً دور الكلوروفيل في امتصاص الضوء أثناء عملية التمثيل الضوئي.

الكلوروفيل هي أصباغ التمثيل الضوئي الرئيسية. وهي متشابهة في تركيبها مع الهيموجلوبين ، ولكنها تحتوي على المغنيسيوم بدلاً من الحديد. محتوى الحديد ضروري لضمان تخليق جزيئات الكلوروفيل. هناك العديد من أنواع الكلوروفيل التي تختلف في تركيبها الكيميائي. إلزامي لجميع الصور الفوتوغرافية الكلوروفيل أ . الكلوروفيلب وجدت في النباتات الخضراء الكلوروفيل ج في الدياتومات والطحالب البنية. الكلوروفيل د سمة من سمات الطحالب الحمراء.

بكتيريا التمثيل الضوئي الخضراء والبنفسجية لها خصائص خاصة الكلوروفيل الجرثومي . تشترك عملية التمثيل الضوئي للبكتيريا كثيرًا في عملية التمثيل الضوئي للنباتات. ويختلف في أن كبريتيد الهيدروجين هو المتبرع في البكتيريا ، وفي النباتات يكون الماء. لا تحتوي البكتيريا الخضراء والأرجوانية على نظام ضوئي II. لا يترافق التمثيل الضوئي البكتيري مع إطلاق الأكسجين. المعادلة الكلية لعملية التمثيل الضوئي البكتيري هي:

6 C0 2 + 12 H 2 S → C 6 H 12 O 6 + 12 S + 6 H 2 0.

يعتمد التمثيل الضوئي على عملية الأكسدة والاختزال. إنه مرتبط بنقل الإلكترونات من المركبات - موردي الإلكترون المانحين إلى المركبات التي تدركها - المستقبلات. يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة المركبات العضوية المركبة (الكربوهيدرات).

أغشية البلاستيدات الخضراء لها هياكل خاصة - مراكز التفاعل التي تحتوي على الكلوروفيل. في النباتات الخضراء والبكتيريا الزرقاء ، اثنان أنظمة الصور – أولا أنا) و الثاني (الثاني) ، والتي لها مراكز تفاعل مختلفة ومترابطة من خلال نظام نقل الإلكترون.

مرحلتان من التمثيل الضوئي

تتكون عملية التمثيل الضوئي من مرحلتين: الضوء والظلام.

يحدث فقط في وجود ضوء على الأغشية الداخلية للميتوكوندريا في أغشية الهياكل الخاصة - ثايلاكويدات . تلتقط أصباغ التمثيل الضوئي الكميات الخفيفة (الفوتونات). وهذا يؤدي إلى "إثارة" أحد إلكترونات جزيء الكلوروفيل. بمساعدة الجزيئات الحاملة ، ينتقل الإلكترون إلى السطح الخارجي لغشاء الثايلاكويد ، ويكتسب طاقة كامنة معينة.

هذا الإلكترون نظام الصور الأول يمكن أن تعود إلى مستوى طاقتها واستعادتها. يمكن أيضًا أن ينتقل NADP (فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد). بالتفاعل مع أيونات الهيدروجين ، تستعيد الإلكترونات هذا المركب. يوفر NADP (NADP H) المخفض الهيدروجين لتقليل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى الجلوكوز.

عمليات مماثلة تحدث في نظام ضوئي II . يمكن نقل الإلكترونات المثارة إلى النظام الضوئي الأول واستعادتها. استعادة النظام الضوئي الثاني تحدث بسبب الإلكترونات التي توفرها جزيئات الماء. تتفكك جزيئات الماء (التحلل الضوئي للماء) إلى بروتونات الهيدروجين والأكسجين الجزيئي ، والذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي. تُستخدم الإلكترونات لاستعادة النظام الضوئي الثاني. معادلة التحلل الضوئي للماء:

2Н 2 0 → 4Н + + 0 2 + 2е.

عندما تعود الإلكترونات من السطح الخارجي لغشاء الثايلاكويد إلى مستوى الطاقة السابق ، يتم إطلاق الطاقة. يتم تخزينه في شكل روابط كيميائية لجزيئات ATP ، والتي يتم تصنيعها أثناء التفاعلات في كلا النظامين الضوئي. تسمى عملية تخليق ATP مع ADP وحمض الفوسفوريك الفسفرة الضوئية . يتم استخدام بعض الطاقة لتبخير الماء.

أثناء مرحلة الضوء من عملية التمثيل الضوئي ، تتشكل مركبات غنية بالطاقة: ATP و NADP H. أثناء التحلل (التحلل الضوئي) لجزيء الماء ، يتم إطلاق الأكسجين الجزيئي في الغلاف الجوي.

تحدث التفاعلات في البيئة الداخلية للبلاستيدات الخضراء. يمكن أن تحدث مع أو بدون ضوء. يتم تصنيع المواد العضوية (يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز) باستخدام الطاقة التي تكونت في مرحلة الضوء.

عملية تقليل ثاني أكسيد الكربون دورية وتسمى دورة كالفين . سميت على اسم الباحث الأمريكي M. Calvin الذي اكتشف هذه العملية الدورية.

تبدأ الدورة بتفاعل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مع ريبولوز ثنائي فوسفات. الإنزيم يحفز العملية الكربوكسيلاز . Ribulose biphosphate عبارة عن سكر بخمسة كربون مدمج مع بقايا حمض الفوسفوريك. هناك عدد من التحولات الكيميائية ، كل منها يحفز إنزيمه الخاص. كيف يتم تشكيل المنتج النهائي لعملية التمثيل الضوئي؟ الجلوكوز ، و ribulose biphosphate يتم تقليله أيضًا.

المعادلة الشاملة لعملية التمثيل الضوئي:

6 C0 2 + 6H 2 0 → C 6 H 12 O 6 + 60 2

بفضل عملية التمثيل الضوئي ، يتم امتصاص الطاقة الضوئية للشمس وتحويلها إلى طاقة الروابط الكيميائية للكربوهيدرات المركبة. يتم نقل الطاقة على طول سلاسل الغذاء إلى كائنات غيرية التغذية. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم أخذ ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين. جميع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي من أصل ضوئي. يتم إطلاق أكثر من 200 مليار طن من الأكسجين الحر سنويًا. يحمي الأكسجين الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية ، ويخلق درعًا للأوزون في الغلاف الجوي.

عملية التمثيل الضوئي غير فعالة ، حيث يتم نقل 1-2 ٪ فقط من الطاقة الشمسية إلى المادة العضوية المركبة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن النباتات لا تمتص الضوء الكافي ، ويمتص الغلاف الجوي جزءًا منه ، وما إلى ذلك. وينعكس معظم ضوء الشمس من سطح الأرض إلى الفضاء.

هناك ثلاثة أنواع من البلاستيدات:

• البلاستيدات الخضراء- أخضر ، وظيفة - التمثيل الضوئي
• الكروموبلاستس- الأحمر والأصفر ، عبارة عن بلاستيدات خضراء متداعية ، يمكن أن تعطي لونًا ساطعًا للبتلات والفواكه.
• leucoplasts- عديم اللون ، الوظيفة - مخزون المواد.

هيكل البلاستيدات الخضراء

مغطاة بغشاءين. الغشاء الخارجي أملس ، والغشاء الداخلي به نواتج بداخله - ثايلاكويدات. تسمى أكوام من الثايلاكويدات القصيرة بقوليات، فهي تزيد من مساحة الغشاء الداخلي من أجل استيعاب أكبر عدد ممكن من إنزيمات التمثيل الضوئي عليه.

تسمى البيئة الداخلية للبلاستيدات الخضراء بالسدى. يحتوي على DNA دائري وريبوسومات ، والتي بسببها تصنع البلاستيدات الخضراء بشكل مستقل بعض البروتينات لأنفسها ، لذلك يطلق عليها عضيات شبه مستقلة. (يُعتقد أن البلاستيدات السابقة كانت بكتيريا حرة تمتصها خلية كبيرة ، لكن لم يتم هضمها).

التمثيل الضوئي (بسيط)

في الأوراق الخضراء في الضوء
في البلاستيدات الخضراء مع الكلوروفيل
من ثاني أكسيد الكربون والماء
يتم تصنيع الجلوكوز والأكسجين.

البناء الضوئي (متوسط ​​الصعوبة)

1. مرحلة الضوء.
يحدث في الضوء في حبيبات البلاستيدات الخضراء. تحت تأثير الضوء ، يحدث التحلل (التحلل الضوئي) للماء ، ويتم الحصول على الأكسجين ، الذي ينبعث ، وكذلك ذرات الهيدروجين (NADP-H) وطاقة ATP ، والتي يتم استخدامها في المرحلة التالية.

2. المرحلة المظلمة.
يحدث في كل من الضوء والظلام (ليست هناك حاجة للضوء) ، في سدى البلاستيدات الخضراء. من ثاني أكسيد الكربون الذي تم الحصول عليه من البيئة وذرات الهيدروجين التي تم الحصول عليها في المرحلة السابقة ، يتم تصنيع الجلوكوز بسبب طاقة ATP التي تم الحصول عليها في المرحلة السابقة.

1. إنشاء تطابق بين عملية التمثيل الضوئي والمرحلة التي تحدث فيها: 1) الضوء ، 2) الظلام. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) تكوين جزيئات NADP-2H
ب) إطلاق الأكسجين
ج) توليف أحادي السكاريد
د) تركيب جزيئات ATP
د) إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الكربوهيدرات

إجابه

2. إنشاء تطابق بين الخاصية ومرحلة التمثيل الضوئي: 1) الضوء ، 2) الظلام. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) التحلل الضوئي للماء
ب) تثبيت ثاني أكسيد الكربون
ج) انقسام جزيئات ATP
د) إثارة الكلوروفيل بالكميات الخفيفة
د) تخليق الجلوكوز

إجابه

3. إنشاء تطابق بين عملية التمثيل الضوئي والمرحلة التي تحدث فيها: 1) الضوء ، 2) الظلام. اكتب العددين 1 و 2 بالتسلسل الصحيح.
أ) تكوين جزيئات NADP * 2H
ب) إطلاق الأكسجين
ب) تخليق الجلوكوز
د) تركيب جزيئات ATP
د) استعادة ثاني أكسيد الكربون

إجابه

4. إنشاء تطابق بين العمليات ومرحلة التمثيل الضوئي: 1) الضوء ، 2) الظلام. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) بلمرة الجلوكوز
ب) ثاني أكسيد الكربون ملزم
ب) توليف ATP
د) التحلل الضوئي للماء
هـ) تكوين ذرات الهيدروجين
ه) تخليق الجلوكوز

إجابه

5. إنشاء تطابق بين مراحل التمثيل الضوئي وخصائصها: 1) الضوء ، 2) الظلام. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب المقابل للأحرفين.
أ) يتم إجراء التحلل الضوئي للماء
ب) يتكون ATP
ب) يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي
د) يستمر في إنفاق طاقة ATP
د) يمكن أن تحدث ردود الفعل في كل من الضوء والظلام.

إجابه

الشكل 6:
أ) استعادة NADP +
ب) نقل أيونات الهيدروجين عبر الغشاء
ج) تحويل NADP-2R إلى NADP +

د) حركة الإلكترونات المثارة

تحليل الجدول. املأ الخلايا الفارغة في الجدول باستخدام المفاهيم والمصطلحات الواردة في القائمة. لكل خلية ذات أحرف ، حدد المصطلح المناسب من القائمة المقدمة.
1) أغشية الثايلاكويد
2) مرحلة الضوء
3) تثبيت الكربون غير العضوي
4) التمثيل الضوئي للمياه
5) المرحلة المظلمة
6) السيتوبلازم الخلوي

إجابه

اختر ثلاثة خيارات. تتميز المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي بـ
1) مسار العمليات على الأغشية الداخلية للبلاستيدات الخضراء
2) تخليق الجلوكوز
3) تثبيت ثاني أكسيد الكربون
4) مسار العمليات في سدى البلاستيدات الخضراء
5) وجود الماء بالتحلل الضوئي
6) تشكيل ATP

إجابه

1. تُستخدم العلامات المذكورة أدناه ، باستثناء اثنتين ، لوصف بنية ووظائف العضو الخلوي المصور. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.

2) يتراكم جزيئات ATP
3) يوفر التمثيل الضوئي

5) شبه الحكم الذاتي

إجابه

2. يمكن استخدام جميع العلامات المذكورة أدناه ، باستثناء علامتين ، لوصف عضوي الخلية الموضح في الشكل. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) عضوي أحادي الغشاء
2) يتكون من cristae وكروماتين
3) يحتوي على DNA دائري
4) يصنع البروتين الخاص به
5) قادرة على الانقسام

إجابه

يمكن استخدام جميع الميزات أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف هيكل ووظائف البلاستيدات الخضراء. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) عبارة عن عضوي ثنائي الغشاء
2) له جزيء DNA مغلق خاص به
3) هو عضوي شبه مستقل
4) يشكل مغزل الانقسام
5) مليئة بعصارة الخلية مع السكروز

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. عضية خلوية تحتوي على جزيء DNA
1) الريبوسوم
2) البلاستيدات الخضراء
3) مركز الخلية
4) مجمع جولجي

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. في تركيب أي مادة تشارك ذرات الهيدروجين في المرحلة المظلمة من التمثيل الضوئي؟
1) NADF-2N
2) الجلوكوز
3) ATP
4) الماء

إجابه

يمكن استخدام جميع العلامات أدناه ، باستثناء اثنتين ، لتحديد عمليات المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) التحلل الضوئي للماء


4) تكوين الأكسجين الجزيئي

إجابه

اختر إجابتين صحيحتين من خمسة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها. في مرحلة الضوء لعملية التمثيل الضوئي في الخلية
1) يتكون الأكسجين نتيجة تحلل جزيئات الماء
2) يتم تصنيع الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء
3) تحدث بلمرة جزيئات الجلوكوز مع تكوين النشا
4) يتم تصنيع جزيئات ATP
5) يتم إنفاق طاقة جزيئات ATP على تخليق الكربوهيدرات

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. ما هي عضية الخلية التي تحتوي على الحمض النووي
1) فجوة
2) الريبوسوم
3) البلاستيدات الخضراء
4) الليزوزوم

إجابه

أدخل في النص "توليف المواد العضوية في النبات" المصطلحات المفقودة من القائمة المقترحة ، باستخدام الرموز الرقمية لهذا الغرض. اكتب الأرقام المختارة بالترتيب المقابل للأحرف. تخزن النباتات الطاقة التي تحتاجها للبقاء على شكل مادة عضوية. يتم تصنيع هذه المواد خلال __________ (A). تحدث هذه العملية في الخلايا الورقية في __________ (ب) - البلاستيدات الخضراء الخاصة. تحتوي على مادة خضراء خاصة __________ (ب). الشرط الأساسي لتكوين المواد العضوية بالإضافة إلى الماء وثاني أكسيد الكربون هو __________ (د).
قائمة المصطلحات:
1) التنفس
2) التبخر
3) ليوكوبلاست
4) الطعام
5) الضوء
6) التمثيل الضوئي
7) البلاستيدات الخضراء
8) الكلوروفيل

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يحدث التوليف الأولي للجلوكوز في الخلايا
1) الميتوكوندريا
2) الشبكة الإندوبلازمية
3) مجمع جولجي
4) البلاستيدات الخضراء

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. تتشكل جزيئات الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي بسبب تحلل الجزيئات
1) ثاني أكسيد الكربون
2) الجلوكوز
3) ATP
4) الماء

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. هل العبارات التالية حول التمثيل الضوئي صحيحة؟ أ) في مرحلة الضوء ، يتم تحويل طاقة الضوء إلى طاقة الروابط الكيميائية للجلوكوز. ب) تحدث تفاعلات المرحلة المظلمة على أغشية الثايلاكويد ، والتي تدخل فيها جزيئات ثاني أكسيد الكربون.
1) فقط A هو الصحيح
2) فقط B هو الصحيح
3) كلتا العبارتين صحيحة
4) كلا الحكمين خاطئين

إجابه

1. حدد التسلسل الصحيح للعمليات التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي. اكتب الأرقام التي تحتها في الجدول.
1) استخدام ثاني أكسيد الكربون
2) تكوين الأكسجين
3) تخليق الكربوهيدرات
4) تخليق جزيئات ATP
5) إثارة الكلوروفيل

إجابه

2. تعيين التسلسل الصحيح لعمليات التمثيل الضوئي.
1) تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ATP
2) تكوين إلكترونات الكلوروفيل المثارة
3) تثبيت ثاني أكسيد الكربون
4) تكوين النشا
5) تحويل طاقة ATP إلى طاقة الجلوكوز

إجابه

3. تعيين تسلسل العمليات التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي. اكتب تسلسل الأرقام المقابل.

2) انهيار ATP وإطلاق الطاقة
3) تخليق الجلوكوز
4) تخليق جزيئات ATP
5) إثارة الكلوروفيل

إجابه

اختر ثلاث ميزات لهيكل ووظائف البلاستيدات الخضراء
1) تشكل الأغشية الداخلية أعواد
2) تحدث العديد من التفاعلات في الحبوب
3) يحدث تخليق الجلوكوز فيها
4) هي موقع تخليق الدهون
5) تتكون من جسيمين مختلفين
6) عضيات ثنائية الغشاء

إجابه

حدد ثلاث عبارات صحيحة من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها في الجدول. أثناء مرحلة الضوء من عملية التمثيل الضوئي ،
1) التحلل الضوئي للماء
2) اختزال ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز
3) تخليق جزيئات ATP بسبب طاقة ضوء الشمس
4) مزيج الهيدروجين مع الناقل NADP +
5) استخدام الطاقة من جزيئات ATP لتخليق الكربوهيدرات

إجابه

يمكن استخدام جميع الميزات المذكورة أدناه ، باستثناء اثنين ، لوصف مرحلة الضوء لعملية التمثيل الضوئي. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) يتكون منتج ثانوي - الأكسجين
2) يحدث في سدى البلاستيدات الخضراء
3) ثاني أكسيد الكربون ملزم
4) توليف ATP
5) التحلل الضوئي للماء

إجابه

اختر الخيار الأكثر صحة. يجب اعتبار عملية التمثيل الضوئي كأحد الروابط المهمة في دورة الكربون في المحيط الحيوي ، لأنه خلال
1) النباتات تدخل الكربون من الطبيعة غير الحية إلى الكائنات الحية
2) تطلق النباتات الأكسجين في الغلاف الجوي
3) تطلق الكائنات الحية ثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس
4) الإنتاج الصناعي يغذي الغلاف الجوي بثاني أكسيد الكربون

إجابه

إنشاء المراسلات بين مراحل العملية والعمليات: 1) التمثيل الضوئي ، 2) التخليق الحيوي للبروتين. اكتب العددين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) إطلاق الأكسجين الحر
ب) تكوين روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية
ج) توليف مرنا على الحمض النووي
د) عملية الترجمة
د) استعادة الكربوهيدرات
هـ) تحويل NADP + إلى NADP 2H

إجابه

حدد عضيات الخلية وهياكلها المشاركة في عملية التمثيل الضوئي.
1) الجسيمات الحالة
2) البلاستيدات الخضراء
3) الثايلاكويدات
4) الحبوب
5) فجوات
6) الريبوسومات

إجابه

المصطلحات المذكورة أدناه ، باستثناء اثنين ، تستخدم لوصف البلاستيدات. حدد مصطلحين "يقعان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها في الجدول.
1) صبغة
2) جلايكوكاليكس
3) جرانا
4) كريستا
5) ثيلاكويد

إجابه

إجابه

يمكن استخدام جميع الميزات التالية ، باستثناء ميزتين ، لوصف عملية التمثيل الضوئي. حدد سمتين "تندرجان" من القائمة العامة ، واكتب ردًا على الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) تستخدم الطاقة الضوئية لتنفيذ العملية.
2) تحدث العملية في وجود الإنزيمات.
3) ينتمي الدور المركزي في العملية إلى جزيء الكلوروفيل.
4) تكون العملية مصحوبة بتفكك جزيء الجلوكوز.
5) لا يمكن أن تحدث العملية في الخلايا بدائية النواة.

إجابه

المفاهيم المذكورة أدناه ، باستثناء اثنين ، تستخدم لوصف المرحلة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي. حدد مفهومين "يسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) تثبيت ثاني أكسيد الكربون
2) التحلل الضوئي
3) أكسدة NADP 2H
4) جرانا
5) السدى

إجابه

تُستخدم العلامات المذكورة أدناه ، باستثناء اثنتين ، لوصف بنية ووظائف عضوي الخلية المصور. حدد علامتين "تسقطان" من القائمة العامة ، واكتب الأرقام التي تحتها.
1) يقسم البوليمرات الحيوية إلى مونومرات
2) يتراكم جزيئات ATP
3) يوفر التمثيل الضوئي
4) يشير إلى عضيات ثنائية الغشاء
5) شبه الحكم الذاتي

إجابه

© دي في بوزدنياكوف ، 2009-2019

البناء الضوئي- عملية تخليق المواد العضوية بسبب طاقة الضوء. تسمى الكائنات القادرة على تصنيع المواد العضوية من المركبات غير العضوية ذاتية التغذية. يعتبر التمثيل الضوئي سمة مميزة فقط لخلايا الكائنات ذاتية التغذية. الكائنات غير المتجانسة غير قادرة على تصنيع المواد العضوية من المركبات غير العضوية.
تمتلك خلايا النباتات الخضراء وبعض البكتيريا هياكل خاصة ومجمعات من المواد الكيميائية التي تسمح لها بالتقاط طاقة ضوء الشمس.

دور البلاستيدات الخضراء في عملية التمثيل الضوئي

توجد في الخلايا النباتية تشكيلات مجهرية - البلاستيدات الخضراء. هذه عضيات يتم فيها امتصاص الطاقة والضوء وتحويلهما إلى طاقة ATP والجزيئات الأخرى - ناقلات الطاقة. تحتوي حبيبات البلاستيدات الخضراء على مادة الكلوروفيل ، وهي مادة عضوية معقدة. يلتقط الكلوروفيل طاقة الضوء لاستخدامها في التخليق الحيوي للجلوكوز والمواد العضوية الأخرى. توجد أيضًا الإنزيمات اللازمة لتخليق الجلوكوز في البلاستيدات الخضراء.

المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي

كمية من الضوء الأحمر التي يمتصها الكلوروفيل تضع الإلكترون في حالة من الإثارة. يكتسب الإلكترون المثار بالضوء قدرًا كبيرًا من الطاقة ، ونتيجة لذلك ينتقل إلى مستوى طاقة أعلى. يمكن مقارنة الإلكترون المثار بالضوء بحجر مرفوع إلى ارتفاع ، والذي يكتسب أيضًا الطاقة الكامنة. يفقدها بالسقوط من ارتفاع. يتحرك الإلكترون المثير ، كما لو كان بخطوات ، على طول سلسلة المركبات العضوية المعقدة المضمنة في البلاستيدات الخضراء. بالانتقال من مرحلة إلى أخرى ، يفقد الإلكترون الطاقة التي تُستخدم في تخليق ATP. يعود الإلكترون الذي يهدر الطاقة إلى الكلوروفيل. مرة أخرى ، يثير جزء جديد من الطاقة الضوئية إلكترون الكلوروفيل. يتبع نفس المسار مرة أخرى ، ينفق الطاقة على تكوين جزيئات ATP.
تتشكل أيونات وإلكترونات الهيدروجين ، الضرورية لتقليل جزيئات الطاقة الحاملة ، أثناء انقسام جزيئات الماء. يتم تفكيك جزيئات الماء في البلاستيدات الخضراء بواسطة بروتين خاص تحت تأثير الضوء. هذه العملية تسمى التحلل الضوئي للماء.
وبالتالي ، يتم استخدام طاقة ضوء الشمس مباشرة بواسطة الخلية النباتية من أجل:
1. إثارة إلكترونات الكلوروفيل ، والتي يتم إنفاق طاقتها على تكوين ATP والجزيئات الحاملة للطاقة الأخرى ؛
2. التحلل الضوئي للماء ، وتوفير أيونات الهيدروجين والإلكترونات لمرحلة الضوء من عملية التمثيل الضوئي.
في هذه الحالة ، يتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي لتفاعلات التحلل الضوئي. المرحلة التي يتم خلالها تكوين مركبات غنية بالطاقة بسبب طاقة الضوء - جزيئات ATP وجزيئات الطاقة الحاملة ،اتصل المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي.

المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي

تحتوي البلاستيدات الخضراء على خمسة أنواع من السكريات الكربونية ، أحدها ريبولوز ثنائي الفوسفات، هو زبال ثاني أكسيد الكربون. إنزيم خاص يربط السكر المكون من خمسة كربون بثاني أكسيد الكربون في الهواء. في هذه الحالة ، تتشكل المركبات التي ، بسبب طاقة ATP والجزيئات الحاملة الأخرى للطاقة ، يتم تقليلها إلى جزيء جلوكوز مكون من ستة كربون. وبالتالي ، يتم تحويل الطاقة الضوئية أثناء مرحلة الضوء إلى طاقة ATP والجزيئات الحاملة للطاقة الأخرى لتخليق الجلوكوز. يمكن أن تحدث هذه العمليات في الظلام.
كان من الممكن عزل البلاستيدات الخضراء عن الخلايا النباتية ، التي قامت بعملية التمثيل الضوئي في أنبوب اختبار تحت تأثير الضوء - حيث شكلت جزيئات جلوكوز جديدة ، بينما تمتص ثاني أكسيد الكربون. إذا توقفت إضاءة البلاستيدات الخضراء ، فسيتم أيضًا تعليق تخليق الجلوكوز. ومع ذلك ، إذا تمت إضافة جزيئات ATP وجزيئات حامل الطاقة المخفضة إلى البلاستيدات الخضراء ، فعندئذٍ يُستأنف تخليق الجلوكوز ويمكن أن يستمر في الظلام. هذا يعني أن الضوء مطلوب حقًا فقط لتخليق ATP وشحن جزيئات الطاقة الحاملة. امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتكوين الجلوكوز في النباتاتاتصل المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئيلأنها تستطيع المشي في الظلام.
الإضاءة الشديدة وزيادة ثاني أكسيد الكربون في الهواء تؤدي إلى زيادة نشاط التمثيل الضوئي.

التمثيل الضوئي الخالي من الكلوروفيل

التعريب المكاني

يتم إجراء التمثيل الضوئي للنبات في البلاستيدات الخضراء: عضيات خلوية معزولة ثنائية الغشاء. يمكن أن تكون البلاستيدات الخضراء في خلايا الفاكهة ، والسيقان ، ومع ذلك ، فإن العضو الرئيسي في عملية التمثيل الضوئي ، والتي تتكيف تشريحيًا مع إدارتها ، هو الورقة. في الورقة ، يكون نسيج حمة الحاجز هو الأغنى في البلاستيدات الخضراء. في بعض النباتات العصارية ذات الأوراق المتدهورة (مثل الصبار) ، يرتبط نشاط التمثيل الضوئي الرئيسي بالساق.

يتم التقاط الضوء لعملية التمثيل الضوئي بشكل كامل بسبب الشكل المسطح للورقة ، مما يوفر مساحة كبيرة من السطح إلى الحجم. يتم توصيل المياه من الجذور عبر شبكة متطورة من الأوعية (عروق الأوراق). يدخل ثاني أكسيد الكربون جزئيًا عن طريق الانتشار عبر البشرة والبشرة ، ولكن ينتشر معظمه في الورقة عبر الثغور ومن خلال الورقة عبر الفراغ بين الخلايا. شكلت النباتات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي لـ CAM آليات خاصة للاستيعاب النشط لثاني أكسيد الكربون.

تمتلئ المساحة الداخلية للبلاستيدات الخضراء بمحتويات عديمة اللون (السدى) وتتخللها أغشية (lamellae) ، والتي ، عند دمجها مع بعضها البعض ، تشكل الثايلاكويدات ، والتي يتم تجميعها بدورها في مجموعات تسمى جرانا. يتم فصل الفضاء داخل الثايلاكويد ولا يتصل ببقية السدى ، ويفترض أيضًا أن المساحة الداخلية لجميع الثايلاكويدات تتواصل مع بعضها البعض. تقتصر مراحل الضوء من عملية التمثيل الضوئي على الأغشية ؛ ويحدث التثبيت الذاتي لغاز ثاني أكسيد الكربون في السدى.

تمتلك البلاستيدات الخضراء الحمض النووي الخاص بها ، والحمض النووي الريبي ، والريبوسومات (نوع 70) ، وتجري عملية تخليق البروتين (على الرغم من أن هذه العملية يتم التحكم فيها من النواة). لم يتم تصنيعها مرة أخرى ، ولكن يتم تشكيلها من خلال تقسيم السابقة. كل هذا جعل من الممكن اعتبارهم أحفاد البكتيريا الزرقاء الحرة ، والتي تم تضمينها في تكوين الخلية حقيقية النواة في عملية التكافل.

نظام التصوير الأول

يحتوي مركب حصاد الضوء الأول على ما يقرب من 200 جزيء كلوروفيل.

يحتوي مركز تفاعل أول نظام ضوئي على ثنائي كلوروفيل مع أقصى امتصاص عند 700 نانومتر (P700). بعد الإثارة بكمية من الضوء ، تستعيد المستقبِل الأساسي - الكلوروفيل أ ، وهو ثانوي (فيتامين ك 1 أو فيلوكينون) ، وبعد ذلك يتم نقل الإلكترون إلى فيروكسين ، الذي يستعيد NADP باستخدام إنزيم فيروكسين- NADP- اختزال.

يتم نقل بروتين البلاستوسيانين ، المختزل في مركب b 6 f ، إلى مركز تفاعل أول نظام ضوئي من جانب فضاء interathylakoid وينقل إلكترونًا إلى P700 المؤكسد.

النقل الإلكتروني الدوري والحلقية الكاذبة

بالإضافة إلى مسار الإلكترون غير الدوري الكامل الموصوف أعلاه ، تم العثور على مسارات دورية وشبه دائرية.

جوهر المسار الدوري هو أن الفيروكسين بدلاً من NADP يعيد البلاستوكينون ، والذي ينقله مرة أخرى إلى مركب b 6 f. والنتيجة هي تدرج أكبر للبروتونات والمزيد من ATP ، ولكن لا يوجد NADPH.

في المسار الحلقي الكاذب ، يقلل الفيروكسين الأكسجين ، والذي يتحول إلى ماء ويمكن استخدامه في النظام الضوئي الثاني. كما أنه لا ينتج NADPH.

المرحلة المظلمة

في المرحلة المظلمة ، بمشاركة ATP و NADPH ، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز (C 6 H 12 O 6). على الرغم من أن الضوء ليس مطلوبًا لهذه العملية ، إلا أنه يشارك في تنظيمها.

ج 3 - التركيب الضوئي ، دورة كالفين

في المرحلة الثالثة ، يتم إشراك 5 جزيئات PHA ، والتي ، من خلال تكوين مركبات 4 و 5 و 6 و 7 كربون ، يتم دمجها في 3 5-كربون ريبولوز-1،5-ثنائي الفوسفات ، الأمر الذي يتطلب 3 ATP .

أخيرًا ، يلزم وجود اثنين من PHA لتخليق الجلوكوز. لتشكيل أحد جزيئاته ، يلزم 6 دورات للدورة و 6 CO 2 و 12 NADPH و 18 ATP.

ج 4 - التركيب الضوئي

المقالات الرئيسية: دورة هاتش سلاك كاربيلوف, التمثيل الضوئي C4

عند تركيز منخفض من ثاني أكسيد الكربون المذاب في السدى ، يحفز كربوكسيلاز ثنائي فوسفات الريبولوز تفاعل أكسدة الريبولوز-1،5-ثنائي الفوسفات وتحللها إلى حمض فوسفوجليسيريك 3 وحمض الفوسفوجليكوليك ، والذي يستخدم قسريًا في عملية التنفس الضوئي.

لزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون CO 2 C 4 ، غيرت النباتات تشريح الورقة. يتم تحديد دورة كالفين فيها في خلايا غلاف الحزمة الموصلة ، بينما في خلايا الميزوفيل ، تحت تأثير PEP-carboxylase ، يتم كربوكسيل phosphoenolpyruvate لتشكيل حمض oxaloacetic ، والذي يتحول إلى مالات أو أسبارتات وهو تُنقل إلى خلايا الغمد ، حيث يتم نزع الكربوكسيل منها بتكوين البيروفات ، والتي تُعاد إلى خلايا النسيج الوسطي.

مع 4 عمليات بناء ضوئي غير مصحوب عمليًا بفقدان ريبولوز -1،5-بيسفوسفات من دورة كالفين ، وبالتالي فهو أكثر كفاءة. ومع ذلك ، فإنه لا يتطلب 18 ، ولكن 30 ATP لتخليق جزيء جلوكوز واحد. هذا يؤتي ثماره في المناطق الاستوائية ، حيث يتطلب المناخ الحار إبقاء الثغور مغلقة ، ومنع ثاني أكسيد الكربون من دخول الورقة ، وأيضًا في استراتيجية حياة بدائية.

التمثيل الضوئي CAM

وجد لاحقًا أنه بالإضافة إلى إطلاق الأكسجين ، تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون ، وبمشاركة الماء ، تصنع المادة العضوية في الضوء. في روبرت ماير ، بناءً على قانون الحفاظ على الطاقة ، افترض أن النباتات تحول طاقة ضوء الشمس إلى طاقة الروابط الكيميائية. في W. Pfeffer تسمى هذه العملية التمثيل الضوئي.

تم عزل الكلوروفيل لأول مرة في P.J.Peltier و J. Cavent. تمكن MS Tsvet من فصل الأصباغ ودراستها بشكل منفصل باستخدام طريقة اللوني التي ابتكرها. تمت دراسة أطياف امتصاص الكلوروفيل بواسطة K. (قبل ذلك كان يعتقد أنه في عملية التمثيل الضوئي تستخدم أشعة صفراء لا تمتصها أصباغ الأوراق). تم ذلك بفضل الطريقة التي ابتكرها لمراعاة التمثيل الضوئي عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون: في سياق التجارب على إضاءة نبات بأطوال موجية مختلفة (بألوان مختلفة) ، اتضح أن كثافة التمثيل الضوئي تتزامن مع طيف امتصاص الكلوروفيل.

تم افتراض جوهر الأكسدة والاختزال لعملية التمثيل الضوئي (كلا من الأكسجين وغير المؤكسد) من قبل كورنيليس فان نيل. وهذا يعني أن الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي يتكون بالكامل من الماء ، وهو ما أكده تجريبياً أ.ب. فينوغرادوف في تجارب مع وضع العلامات النظيرية. في السيد روبرت هيل وجد أن عملية أكسدة الماء (وإطلاق الأكسجين) ، وكذلك امتصاص ثاني أكسيد الكربون يمكن فصلها. أسس في-دي أرنون آلية مراحل الضوء لعملية التمثيل الضوئي ، وكشف ملفين كالفين عن جوهر عملية استيعاب ثاني أكسيد الكربون باستخدام نظائر الكربون في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي ، وحصل على جائزة نوبل لهذا العمل.

حقائق اخرى

أنظر أيضا

المؤلفات

• Hall D. ، Rao K.التمثيل الضوئي: لكل. من الانجليزية. - م: مير 1983.
• فسيولوجيا النبات / أد. الأستاذ. إرماكوفا آي بي - م: الأكاديمية ، 2007
• البيولوجيا الجزيئية للخلية / Albertis B. ، Bray D. et al. في 3 مجلدات. - م: مير ، 1994
• روبين أ.الفيزياء الحيوية. في 2 مجلدين. - م: إد. جامعة موسكو والعلوم ، 2004.
• تشيرنافسكايا ن.