آلية عملية البناء الضـوئي.. التنشيط الإلكتروني. عمليات الفسفرة وتحليل الماء وإنتاج مركب الطاقة

دور الضوء فى عملية البناء الضوئى:

التنشيط الإلكتروني:

يتم عندما تتعرض جزيئات اليخضور لموجات الشمس فعندما تصطدم حزمة من الضوء بجزيء يخضور فإنها تهيج إلكترونين وتقذفهما إلى مدار أعلى وتصبح الإلكترونات مهيجة وعندما تعود إلى مدارها الأصلي فإنها تمر بعوامل ناقلة تستخلص طاقتها وتحولها إلى طاقة كيميائية (ATP).

عمليات الفسفرة وتحليل الماء وإنتاج مركب الطاقة (ATP):

1 - أول من أوضح دور الضوء فى عملية البناء الضوئى العالم (فان نيل) بدراستة لعملية البناء الضوئى فى بكتريا الكبريت الخضراء والأرجوانيه لاحظ ما يأتي:

أ- هذه البكتريا ذاتية التغذية لأنها تحتوى على كلوروفيل بكتيرى وهو أبسط تركيباً من الكلوروفيل العادي.

ب- تعيش هذه البكتريا فى طين البرك والمستنقعات حيث يتوافر كبريتيد الهيدروجين H2S وهو مصدر للهيدروجين اللازم لإختزال CO2 لبناء الكربوهيدرات.

2- أفترض العالم "فان نيل" أن الضوء يعمل على تحليل H2S إلى هيدروجين وكبريت ثم يستعمل الهيدروجين فى تفاعلات لا ضوئية لإختزال CO2 إلى كربوهيدرات مع تحرر الكبريت كما فى المعادلة الآتية:
طاقة ضوئية
6CO2 + 12H2S ----- C6H12O6 + 6H2O + 12S
كلوروفيل بكتيري

3-  فى النباتات الخضراء تكون التفاعلات الضوئية مشابهة لما يحدث فى بكتريا الكبريت إلا أنها تختلف عنها فيما يلى
 أ) الضوء يحلل الماء إلى (هيدروجين وأكسجين).
 ب) يستعمل الهيدروجين لإختزال CO2 فى سلسلة من تفاعلات لا تحتاج إلى ضوء لإنتاج الكربوهيدرات.
 ج) يتحرر الأكسجين

4- لذلك افترض نيل: أن الأكسجين المتحرر يأتى من الماء (كما هو حال الكبريت الذى يتحرر من H2S) وعلى ذلك يمكن كتابة المعادلة الكيميائية العامة لعملية البناء الضوئى فى النباتات الخضراء.
طاقة ضوئية
6CO2 + 12H2O ----- C6H12O6 + 6H2O + 6O2
كلورفيل عادي

س – قارن بين ما يحدث فى بكتريا الكبريت الخضراء والنباتات الخضراء الراقية أثناء عملية البناء الضوئي.
تجارب لإثبات صحة نظرية فان نيل ( إثبات أن الماء مصدر الأكسجين المنطلق فى عملية البناء الضوئى ).
لإثبات صحة نظرية فان نيل أجريت التجارب الآتية على طحلب الكلوريلا الأخضر أثناء قيامه بعملية البناء الضوئى.

1- وفر العلماء جميع الظروف المناسبة لعملية البناء الضوئى ولكن الماء المستعمل كان به نظير الأكسجين 18 O بدلا من 16 O أما CO2 فكان الأكسجين به)16O(عادى
طاقة ضوئية
6C16O2 + 12H2 18O ------ C6H12 16O6 + 618O2+ 6H2 16O
كلورفيل

المشاهدة:

وجدوا أن الأكسجين المتصاعد من عملية البناء الضوئى من نوع النظير 18O  وليس 16O

الاستنتاج:

ان مصدر الأكسجين هو الماء وليس CO2

2-  أعاد العلماء التجربة بعد استعمال الماء العادى مع CO2 يحتوى على18O
طاقة ضوئية
6C18O2 + 12H2 16O ----- C6H12 18O6 + 616O2+ 6H2 18O
كلورفيل

المشاهدة:

تحرر اكسجين عادى أى 16O وهو المتوفر فى الماء العادى.

الاستنتاج:

الأكسجين المتصاعد فى عملية البناء الضوئى مصدره الماء وليس ثانى أكسيد الكربون.

 تتكون التفاعلات الكيميائية خلال عملية البناء الضوئي من قسمين رئيسين هما:
1- تفاعلات الضوء (Light Reactions).

 2- تفاعلات الظلام (Dark Reactions).