المجال التعليمي ( 02 ) : التحولات الطاقوية على مستوى ما فوق البنية الخلوية .
الوحدة التعليمية ( 1 ) : آليات تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية
-
النبات الأخضر يؤدي و وظيفة حيوية تتمثل في عملية التركيب الضوئي ، و التي
من خلالها يتم تركيب جزئيات عضوية مخزنة للطاقة ( طاقة كيميائية كامنة ) .
أي أنه يقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية كامنة فمن مركبات
عضوية وفق جملة من التفاعلات الكيميوحيوية المتسلسلة بآليات دقيقة و محددة .
• الإشكالية العامة : فما هو مقر هذه التحولات الطاقوية ؟ و ماهي مراحل و آليات هذه التحولات ؟
1-1- التذكير بالمكتسبات :
التركيب الضوئي ظاهرة حيوية يتم من خلالها صنع جزئيات عضوية ، و لا يتم هذه الظاهرة إلا بتوفر شروط معينة .
- الإشكالية : فماهي شروط حدوث عملية التركيب الضوئي ؟
• من الوثيقة (1) ص (175) : نستخلص أن اليخضور ضروري لحدوث عملية التركيب الضوئي ( تركيب النشاء ) .
• من الوثيقة (2) ص ( 175 ) :
- المقارنة بين شكلي الوثيقة (2) :
- الشكل (1) : تشكل مادة النشاء على مستوى الصانعات الخضراء لكون الورقة الخضراء معرضة للضوء .
- الشكل (2) : عدم تشكل مادة النشاء على مستوى الصانعات الخضراء لكون الورقة الخضراء غير معرضة للضوء ( في الظلام ) .
• الاستنتاج : الضوء ضروري لحدوث عملية التركيب الضوئي .
- من الوثيقة (3) ص (176) :
- تحليل النتائج :
- في وجود الضوء : نلاحظ تناقص في تركيز Co2 في الوسط مقابل تزايد في تركيز O2 .
- في غياب الضوء : نلاحظ تناقص في تركيز O2 في الوسط مقابل تزايد في تركيزCo2 .
- الاستخلاص : يتم أثناء عملية التركيب الضوئي امتصاص Co2 و طرح O2 .
• تطبيق : اعتماد على نتائج التجارب السابقة و معارفك حول عملية التركيب الضوئي .
1. استخرج مظاهر و شروط عملية التركيب الضوئي و مقرها .
2. لخص عملية التركيب الضوئي بمعادلة إجمالية .
3. أنجز مخططا يلخص مجموع مظاهر عملية التركيب الضوئي و شروط حدوثها .
الحل :
1-
التركيب الضوئي : آلية تسمح بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية تخزن
في تشكل جزئيات عضوية كالنشاء و التي يتطلب حدوثها الشروط التالية :
- الضوء – اليخضور – الماء (Ho2) – غاز ((Co2 .
- مظاهرها : امتصاص Co2و طرح. O2
- مقرها : الصانعة الخضراء .
2. معادلة التركيب الضوئي :
2 2 6 12 6
3. المخطط ( أنظر ص 72 ) من الدليل .
1-2- ما فوق البنية الخلوية للصانعة الخضراء :
- من خلال النشاط السابق إتضح أن عملية التركيب الضوئي تحدث على مستوى الصانعة الخضراء.
- الإشكالية :
- فكيف تظهر الصانعة الخضراء بالمجهر الالكتروني ؟
- و ماهو تركيبها الكيميائي ؟
- و كيف تتوضع مختلف مكوناتها ؟
1-2-أ- بنية الصانعة الخضراء : الوثيقة 1 ص 177
- للصانعة الخضراء بنية جبرية منظمة كالآتي :
- تحاط بغشائيين ( خارجي و داخلي ) بينهما فراغ .
- التجويف الداخلي للصانعة الخضراء يتمثل في الحشوة .
- تراكيب غشائية داخلية تشكل أكياس مسطحة ( التيلاكوئيد ) و التي نميز فيها الكييسات ( غرانا ) و الصفائح الحشوية .
1-2-ب- التركيب الكيميوحيوي للصانعة الخضراء :
تسمح
فصل مكونات الصانعة الخضراء و إجراء التحليل الكيميائي لكل من الحشوة و
التيلاكوئيد من الحصول على النتائج الموضحة في الجدول التالي : الجدول أنظر
ص (177) من الكتاب المدرسي يكتب الجدول .
- مقارنة مكونات الحشوة و أغشية التيلاكوئيد :
- أغشية التيلاكوئيد تحتوي على أصبغة التركيب الضوئي ( اليخضور و أشباه الجزرين و كذلك جهاز إنزيمي بما في ذلك (ATP) ستيتاز .
- الحشوة تحتوي على مواد أيضية وسيطة لتركيب المواد العضوية كنوافل éوالـ و كذلك عدد من الإنزيمات .
•
الاستنتاج : اختلاف التركيب الكيميوحيوي لكل من أغشية التيلاكوئيد و
الحشوة يعود إلى كون كل منهما له وظيفة خاصة في سيرورة عملية التركيب
الضوئي .
1-2-جـ- ما فوق بنية التيلاكوئيد :
- استغلال الوثيقة (2) ص (178) .
- يتكون غشاء التيلاكوئيد من صفين متقابلين من جزئيات الفسفولبيد و التي يتخللها جزئيات بروتينية تتمثل في :
- الأنظمة الضوئية : ( PSI و PSII )
- نوافل للالكترونات تقوم بنقل اللـ نميزفيها ( T1-T2-T3 ) تابعة للـ PSII و
تابعة لـPSI
- أنزيم ATP سنتار على شكل كرية مذبة ( يقوم بتركيب ATP ) .
- بنية النظام الضوئي : هو معتمد بروتيني كبير يحتوي على عدد من السلاسل البيبتدية و عدد كبير من الأصبغة ( اليخضورية و الجزرية ) .
- 1-2-د-طبيعة التفاعلات الكيميائية للتركيب الضوئي :
إن التفاعلات الكيميائية للتركيب الضوئي يمكن تلخيصها في المعادلة الإجمالية التالية :
المعــادلــة ص 179
- من خلال المعادلة يتضح أن :
- التفاعلات ظاهرة التركيب الضوئي هي : تفاعلات أكسدة ( التفاعل1)و تفاعلات إرجاع(التفاعل2)
- إن اختلاف دور كل من التيلاكويد و الحشوة يعود إلى اختلاف تركيبيها الكيميائي حيث :
- تفاعل الأكسدة ( تفاعل 1) يتم على مستوى غشاء التيلاكويد ، لوجود اليخضور (النظامان الضوئيان )
PSI و PSII
- تفاعل الإرجاع ( تفاعل 2 ) يتم على مستوى الحشوة لوجود إنزيم المثبت لـ Co2 .
1-2-هـ- مراحل عملية التركيب الضوئي :
- استغلال الوثيقة (3) ص ( 197 ) :
- من الشكل (1) : إن شروط انطلاق O2 تتمثل في الضوء و اليخضور ( التيلاكويد )
من الشكلين (1) و (2) فإن شروط حدوث المرحلتين (أ) و(ب) هي :
- المرحلة (أ) : يتطلب حدوثها الضوء و اليخضور مؤدية إلى انطلاق O2 من أغشية التيلاكويد .
- المرحلة (ب) : يتطلب حدوثها توفر Co2حيث يتم امتصاصه لتركيب السكر في الحشوة .
- تسمية المرحلتين (أ) و (ب) :
- المرحلة (أ) : المرحلة الكيميوضوئية .
- المرحلة (ب) : المرحلة الكيميوحيوية .
- المرحلة الكيميوحيوية لا يتطلب حدوثها الضوء و لكنها تتم في وجود الضوء .
- التعليل :
- في الشكل (2) : تم تثبيت Co2 و تركيب السكر في غياب الضوء ( لا يتطلب حدوثها الضوء ) .
- في الشكل (3) : تم تثبيت مع Co2انطلاق O2 و هذا يدل حدوثها في وجود الضوء .
1-3- تفاعلات المرحلة الكيميوضوئية :
- إن التفاعلات التي تتم على مستوى التيلاكويد تحتاج إلى ضوء و تكون مصحوبة بانطلاق O2 تدعى : المرحلة الكيميوضوئية .
* الإشكالية : فماهي شروط عمل التيلاكود ؟ و ماهي آلية حدوث هذه المرحلة ؟
1-3-أ- شروط التيلاكوند :
* التجربة الأولى : النص + الوثيقة (1) ص (180) .
1. تحليل المنحنى :
- من : نلاحظ ثبات تركيز O2 في الوسط و الذي يدل على عدم طرحه لغياب الضوء .
- : نلاحظ تزايد تركيز O2 في الوسط و الذي يدل على طرحه
- : نلاحظ تزايد كبير في تركيز O2 و الذي يدل على طرحه في المستقبل و الضوء .
- : نلاحظ تزايد كبير في تركيز O2 و الذي يدل على طرحه بكمية كبيرة بتزايد تركيز المستقبل .
النتيجة : انطلاق O2يتطلب وجود الضوء و مستقبل للالكترونات و تتزايد كمية O2 المنطلقة يتزايد تركيز المستقبل .
2- حدث إرجاع المستقبل و الذي يدل على ذلك هو تحول لون محلول الوسط من البني المحمر إلى اللون الأخضر .
3- شروط انطلاق O2 تتمثل في : الضوء و مستقبل للالكترونات .
• التجربة الثانية : استغلال الوثيقة (2) ص (181) :
1- أطول الموجات الضوئية الأكثر تأثير فهي الموجات الطرفية البنفسجية ( في حدود 400) و الحمراء ( في حدود 680 - 700 n m ) .
2- المقارنة بين منحنيي الوثيقة .
- نلاحظ توافق تام بين نسبة الامتصاص و شدة التركيب الضوئي .
- الاستنتاج : الموجات الضوئية الأكثر امتصاصا هي الأكثر تأثيرا في (ش ت ض) .
• التجربة الثالثة : استغلال الوثيقة (3) ص (181) .
1. التحليل المقارن للمنحيين (1و2) :
- من ز0 ز1 : نلاحظ ثبات تركيز كل من O2 و ATP في الوسط و الذي يدل على عدم طرح O2 و عدم تركيب ATP لغياب الضوء .
- من ز1 ز2 : نلاحظ تزايد طفيف في تركيز كل O2 و ATP و الذي يدل على طرح O2 و تركيب ATP بكمية ضئيلة في وجود الضوء و غياب Pi + ADP .
-
من ز2 ز3 نلاحظ تزايد تزايد كبير في تركيز كل من O2 و ATP و الذي يدل على
طرح O2 و تركيب ATP بكمية مبعثرة بإضافة ADP و Pi و الضوء .
- انطلاقا من ز3 : نلاحظ ثيات تركيز كل من O2و ATP لغياب الضوء و نفاذ كميةADP + Pi المحقونة .
2. يتمثل تأثير ADP و Pi في تسريع عملية التركيب الضوئي ( تزايد طرح O2و تركيب ATP ).
* التجربة الرابعة : استغلال الوثيقة (4) ص (182) .
1- أن غاز Co2 غير ضروري لعمل التيلاكويد حيث تم انطلاق O2 في غياب Co2 .
2- لا يعتبر Co2 شرط عمل ضروري التيلاكويد ، و إنما شرط ضروري لعمل الحشوة .
3- شروط عمل التيلاكويد ( انطلاق O2) تتمثل في : - الضوء – مستقبل للـ - ADP و Pi
1-3-ب-آلية عمل التيلاكويد :
1-3-ب-1- إظهار مصدر الأكسجين المنطلق :
- استغلال الجدول ص (183) .
- المعلومات المستخلصة من الجدول هي : O2 المنطلق أثناء عملية التركيب الضوئي مصدره (( H2o الممتص و ليس Co2 .
1-3-ب2-مصدر الإلكترونات لإرجاع المستقبل الاصطناعي( شوارد الحديد ) :
من خلال التجربة الأولى ( 1. 3. أ ) يمكن تلخيص التفاعلات التي حدثت بالمعادلة التالية :
1. نوع التفاعلين ( 1 و 2 ) .
- التفاعل (1) : أكسدة الماء .
- التفاعل (2) : إرجاع مستقبل للإلكترونات ( 3Fe +2 Fe + ) .
2. تفسير التفاعل (2) : تكافؤ ثلاثي تكافؤ ثنائي
تحول الحديد من الصورة الثالثة ( Fe+3 ) إلى الصورة الثنائية ( Fe +2 ) يدل على اكتسابه للـ و التي لا تظهر في التفاعل الإجمالي .
3. التفاعل (1) [ تفاعل الأكسدة ] يؤكد النتيجة المتوصل إليها في (1-3-ب1) .
التوضيح
4. تمثيل التفاعلين (1) و(2) بمعادلتين بسيطتين :
- التفاعل 1 ( أكسدة الماء ) .
- التفاعل 2 ( إرجاع المستقبل ) :
24Fe+ 4+ 4Fe+3
من (1) و (2) :
1 -3—ب3- دور اليخضور و الضوء في إرجاع مستقبل الإلكترونات :
تنتقل
الإلكترونات تلقائيا من كمون أكسدة و إرجاع منخفض إلى كمون أكسدة و إرجاع
مرتفع و يتحرر من ذلك طاقة تتناسب كميتها مع فرق الكمون .
- الإشكالية :
فكيف يمكن لجزئيات الماء ذات الكمون المرتفع ( 0.82 + فولط ) أن ترجع ذرات
الحديد ( مستقيل للـ ) ذات الكمون المنخض ( 0.3 + فولط ) .
- و كيف يمكن للا أن تنتقل عكس الاتجاه التلقائي ؟
- لحل هذه الإشكالية نستعرض مايلي :
1- تجربة التفلور ( الاستشعاع ) :
- استغلال الوثيقة (5) ص (184) .
1. يفسر ظهور اللون الأحمر على الواجهة التي تسقط عليها الأشعة ( الاستشعاع ) كالآتي :
-
نتيجة امتصاص اليخضور للفتونات الضوئية يتهيج بفقدان إلكترون حيث ينتقل
الإلكترون من مداره الأصلي إلى مدار الخارجي ذو طاقة أعلى نتيجة اكتسابه
للطاقة المكتسبة على شكل حرارة و ضوء أحمر .
2- مصير الطاقة و الإلكترون في تجربة الاستشعاع :
- بالنسبة للإلكترون : يعود إلى مداره الأصلي .
- بالنسبة للطاقة : تفقد على شكل حرارة و ضوء أحمر .
*2- آلية عمل الأنظمة الضوئية :
أ- تأثير فوتونات الضوء على الأنظمة الضوئية :
تجريبيا
( حسب تجربة التفلور ) فإن لا تفقد و هذا لا يفسر إرجاع Fe+3 فماهو مصدر
الـ التي ترجع Fe+3 ؟ و ماهو دور الضوء و اليخضور في ذلك ؟
- استغلال الوثيقة (6) ص (185) .
1.
عند سقوط الفتونات على الأصبغة الهوائية في النظام الضوئي فإنها تعمل على
استقبال الطاقة الضوئية فتتهيج ثم تنقل الطاقة إلى مركز التفاعل .
2. دور الأصبغة الهوائية يتمثل في : استقبال و نقل الطاقة دون أن تفقد الإلكترونات .
دور المركز التفاعلي هو تحرير الإلكترون .
3. تسمى جزيئات من اليخضور ( اليخضور أ ) بمركز التفاعل لكونها مقرا لحدوث تفاعل الأكسدة ( فقدان ) .
4. و لتوضيح عمل الأنظمة الضوئية نستعرض المعطيات المبنية في الجدول الموالي و أشكال الوثيقة (7) ص (185) .
الجدول الوثيقة 7 .
- تحليل المعطيات :
-
الأصبغة الهوائية للنظام الضوئي تتكون أساسا من اليخضور أ و اليخضور ب ، و
أصبغة مساعدة تتمثل في أشباه الجزرينف و يرمز للأصبغة الهوائية بـ (
أ1،أ2،أ3......أn ) و التي تلتقط الفوتونات الضوئية فتتهيج مما يسمح
بانتقال الطاقة المكتسبة من صبغة إلى صبغة مجاورة دون فقدان الإلكترون .
موضوع: التركيب الضوئي للسنة النهائية شعبة علوم تجريبية 
الإثنين أبريل 25, 2011 10:48 pm
