الأحد، 13 يناير، 2013

القاعدة الاساسية لبناء الحياة

البناء الضوئي تحدث داخل البلاستيدات في الخلايا، البلاستيدات عضيات سابحة في بروتوبلازم الخلايا النباتية و الطحالب و البكترياالخضراء المزرقة يختلف عددها وشكلها حسب نوع الخلية. قطرها:4-10ميكرون سمكها:1-4 ميكرون ويختلف عددها حسب نوع الخلية و يميز عددها و شكلها كل نوع من الكائنات الحية. __مكانها: بالقرب من الجدار الخلوي و مركز الخلية غالباً لا توجد به بلاستيدات. __أنواعها: 1-البلاستيدات الخضراءChloroplasts:تقوم بعملية البناء الضوئي. 2- البلاستيدات الملونةChromoplasts:تساهم في الألوان المختلفة للثمار و الزهور. 3- البلاستيدات عديمة اللونLeucoplasts:تتحول لخضراء أو تخزينية. 4- البلاستيدات النشويةAmyloplasts:تحتوي على النشا. 5- البلاستيدات البروتينيةProteinoplasts:تخزن المواد البروتينية. 6- البلاستيدات الدهنيةElaioplasts:تخزن المواد الدهنية و الزيوت النباتية . 7- بلاستيدات نبات الظلEtoioplasts:توجد بكثرة في أوراق نبات الظل. __و يمكن أن تتحول البلاستيدات من نوع لآخر حسب الآتي : التركيب الكيميائي للبلاستيدة الخضراء: البروتينات 35-55% الدهون 20-30% الكلوروفيل 5-8% الكاروتينات حوالي 5% RNA 2% DNA 0.02-0.1% الكربوهيدرات بنسب متغيرة . __التركيب الكيميائي للكلوروفيل: تتكون من ذرات كربون و نيتروجين تتصل بحلقة Prophyrin ويحتوي على ذيل Phytoltail يربط الكلوروفيل بغشاء صائد الطاقة Thylakoid. __البلاستيدات تعريفها: البلاستيدات عضيات سابحة في بروتوبلازم بعض الخلايا النباتية و لطحلبية يختلف عددها وشكلها حسب نوع الخلية. وظيفتها: تحويل الطاقة الضوئية إلى كيميائية مخزنة في المواد الغذائية. صبغاتها: تحتوي على صبغات تقتنص الطاقة الضوئية و هي أساساً: 1- الكلوروفيل أ. Chlorophyll a 2-الكلوروفيل ب. Chlorophyll b و صبغات مساعدة مثل : 1-الكاروتين Carotene 2-الزانثوفيلZanthophyll 3-الفايكوسيانينPhycocyanin شكلها وعددها: قطرها:4-10ميكرون سمكها:1-4 ميكرون ويختلف عددها حسب نوع الخلية و يميز عددها و شكلها كل نوع من الكائنات الحية. مكانها: بالقرب من الجدار الخلوي و مركز الخلية غالباً لا توجد به بلاستيدات. أنواعها: 1-البلاستيدات الخضراءChloroplasts:تقوم بعملية البناء الضوئي. 2- البلاستيدات الملونةChromoplasts:تساهم في الألوان المختلفة للثمار و الزهور. 3- البلاستيدات عديمة اللونLeucoplasts:تتحول لخضراء أو تخزينية. 4- البلاستيدات النشويةAmyloplasts:تحتوي على النشا. 5- البلاستيدات البروتينيةProteinoplasts:تخزن المواد البروتينية. 6- البلاستيدات الدهنيةElaioplasts:تخزن المواد الدهنية و الزيوت النباتية . 7- بلاستيدات نبات الظلEtoioplasts:توجد بكثرة في أوراق نبات الظل. و يمكن أن تتحول البلاستيدات من نوع لآخر حسب الآتي : التركيب الكيميائي للبلاستيدة الخضراء: البروتينات 35-55% الدهون 20-30% الكلوروفيل 5-8% الكاروتينات حوالي 5% RNA 2% DNA 0.02-0.1% الكربوهيدرات بنسب متغيرة . أماالتركيب الكيميائي للكلوروفيل: تتكون من ذرات كربون و نيتروجين تتصل بحلقة Prophyrin ويحتوي على ذيل Phytoltail يربط الكلوروفيل بغشاء صائد الطاقة Thylakoid. فصل البلاستيدات الخضراء: يمكن الحصول عليها بكميات كبيرة من أوراق النباتات خاصة السبانخ عن طريق هرس الأوراق في محلول يحتوي على: كلوريد الصوديوم0.33M سكروز0.3M أسه الهيدروجينيPH 8 فتتكسر الجدر الخلوية وباستخدام الطرد المركزي عند1000g لمدة15د يتم ترسيب الجدر الخلوية و أنوية الخلايا المهروسة ويتم غسلها بواسطة محاليل غسيل ثم استخدام جهاز طرد مركزي عالي السرعة Ultracentrifuge لفصل العضيات و التراكيب الخلوية الدقيقة و يمكن من هذه الأجهزة التحكم بدرجة الحرارة. _التركيب الدقيق للبلاستيدات الخضراء: يحيط بها الغشاء الخارجي Outer membrane يليه الغشاء الداخلي Inner membrane بينهما فراغ غشائي Intermembrane space ويتصل الغشاء داخلي بنظام غشائي في بعض أجزائه ليكون عدد كبير من الحيزات و الأغشية في المادة الرائقة Stroma و الفراغ غشائي ذو عتامة إلكترونية منخفضة Electron translucent سمكه10نانوميتر و الغشاء خارجي منفذ و الغشاء الداخلي شبه منفذ و توجد تراكيب قرصية على هيئة أكياس غشائية مسطحه تدعى صائدات الطاقة و كل مجموعة منها تسمى سداة Granum وكل سداتين متجاورتين يتصلان عن طريق الصفيحة الإسترومية Stromal lamellae ( استروما صائد الطاقة Stroma thylakoid وهي على هيئة قناة في الصفيحة الإسترومية Channal of stroma lamellae الفجوات الداخلية لصائدات الطاقة تدعى التجاويف الداخلية Loculus و تفصل أغشية البلاستيدة المحتوى الداخلي لها ثلاثة أجزاء مستقلة هي : I. التجويف بين الغشائين Intermembrane space . II. المادة الرائقة Stroma. III. التجاويف الداخلية Loculus. الضوء: الضوء المرئي يتألف من إشعاعات كهرومغناطيسية Electromagnetic radiation تتراوح أطوالها بين 400-750 نانو متر و الطاقة الضوئية تكون على هيئة حزمة من الأشعة تسير في اتجاه محدد و تتألف من إلكترونات و كل إلكترون يشكل وحدة طاقة و الدفعة الواحدة من الطاقة الضوئية المكونة للحزمة الضوئية تدعى كونتا Quanta مفردها Quantum أو فوتونات Photons يحتوي على قدر من الطاقة يرتبط بطول الموجة الضوئية . الكلوروفيل: هو المادة الخضراء التي تميز النباتات و الطحالب و بعض أنواع البكتيريا و يتم عن طريقه و الصبغات المساعدة القيام بعملية البناء الضوئي. "العلاقة بين محتوى الكلوروفيل و سرعة عملية البناء الضوئي طردية" __البناء الضوئي:__ --الخطوة الأولى: امتصاص الكلوروفيل الفوتونات لاستخدامها كمصدر للطاقة لتحويل الإلكترونات إلى حالة مرتفعة الطاقة High energy state و هذه الإلكترونات تستغل في الخطوة الثانية: لاختزال Reduce أو تثبيت Fix مستقبل هذه الإلكترونات الغنية بالطاقة و هو غالباً جزيء غير عضوي CO2 يتحول لجزيئات عضوية. ووجد أن الطحالب الخضراء المزرقة و النباتات و بعض أنواع البكتيريا تستخدم الماء كمصدر للإلكترونات و تثبت CO2 وينطلق الأكسجين . بكتيريا البناء الضوئي الخضراء Green و البكتيريا الأرجوانية Purple الكبريتية تستخدم مركبات كيميائية عالية الاختزال عند مقارنتها بالماء كمصدر للطاقة و تنطلق مركبات مثل الكبريت و الهيدروجين بدلاً من الأكسجين . معادلة البناء الضوئي العامة: CO2+H2O by light and Chloroplasts=(CH2O)n+H2O+O2 CO2+2H2D by light and Chloroplasts=(CH2O)n+H2O+2D حيث D المادة المانحة للإلكترونات Electron donor يوجد نوعين من التفاعلات تعمل بتتابع لإتمام عملية البناء الضوئي: أ‌. مجموعة تفاعلات الضوء Light reactions:يعتمد على الضوء مباشرة وتتم داخل صائدات الطاقة. ب‌. مجموعة تفاعلات الظلام Dark reactions:يعتمد على نواتج تفاعلات الضوء وتتم داخل المادة الرائقة. يتمثل الاختلاف بين الكائنات الحية في تفاعلات الضوء بينما تفاعلات الظلام متشابهه في جميع الكائنات القادرة على القيام بها و تختلف النواتج بين الكائنات فقد تتكون أحماض أمينية أو أحماض دهنية أو مركبات كربوهيدراتية يوجد مركبات وسطية بينهما تعمل على هيئة أزواج مثل: NADP+/NADPH ADP/ATP ATP و NADPH المختزل تنتج من تفاعلات الضوء و تستخدم كمصدر للطاقة في تفاعلات الظلام و تسمى القوة التمثيلية Assimilatory power و تتحول إلى ADP و NADP+ المؤكسد و تستمر الدورة. الأنظمة الضوئية I و II : يقترح أن هناك نظامين ضوئيين لامتصاص الطاقة الضوئية أثناء عملية البناء الضوئي يربط بينهما وسائط كيميائية وهذا النظام الكيميائي يسمى Z Pathway وهو عبارة عن سلسلة يرتبط بها نواقل الإلكترونات. و يقترح أن الإلكترونات الناتجة من تحلل الماء تنقل إلى مركز التفاعل في النظام الضوئي II بعد مرورها بسلسلة قصيرة من النواقل الإلكترونية و الإلكترونات تكون في أدنى مستوى للطاقة فتدخل في الحالة المدارية الدنيا Ground state orbitals لجزيئات الكلوروفيل و تجمعات صائدات الطاقة في هذا النظام تمتص الطاقة و تنقلها إلى مراكز التفاعل و تؤدي إلى رفع طاقة الإلكترونات إلى الدارات المستحثة Excited orbitals ثم تنتقل الإلكترونات إلى المستقبل الأولي Primary acceptor في هذا النظام ثم تنتقل الإلكترونات عبر النواقل الإلكترونية و تفقد تدريجياً طاقتها حتى تصل إلى مركز التفاعل في النظام الضوئي I حيث تستحث الإلكترونات مرة أخرى و تنتقل إلى المستقبل الضوئي الأولي و عبر النواقل الإلكترونية تصل الإلكترونات إلى مركب NADP+ الذي يختزل إلى NADPH وتدفق الإلكترونات يتزامن مع تكوين ATP من ADP و الفوسفات غير العضوي و نطلق الأكسجين الناتج من تحلل الماء للهواء الخارجي كناتج من التفاعل . مكونات الأنظمة الضوئية: النظام الضوئي : a) عدة مئات من الكلوروفيل أ . b) صبغة الكلوروفيل 700 c) حوالي 50 جزيء من الكاروتينات . d) سيتوكروم F . e) سيتوكروم 564b . f) البلاستوكينون . g) الفيرودوكسين . النظام الضوئي II: a) 200 من كلوروفيل أ و كلوروفيل ب . b) صبغة الكلوروفيل 680 . c) حوالي 50 جزيء من الكاروتينات . d) الكيتون . e) البلاستوكينون . f) ذرات المنجنيز . g) سيتوكروم 559b . الأكسدة و الاختزال : امتصاص الطاقة الضوئية يؤدي إلى إعطاء الإلكترونات طاقة إما تفقدها أو تنتقل الإلكترونات إلى مركبات جديدة حسب جهد الأكسدة و الاختزال Redox potential.المركب المعطي للإلكترونات يتأكسد Oxidized و المستقبل مختزل Reduced . و بهذه الطريقة يستمر تدفق الإلكترونات عبر الأنظمة الضوئية إذا استمر وجود الضوءو يؤدي إلى الفسفرة الضوئيةPhotophosphorylation و اختزال NADP+ إلى NADPH. الفسفرة الضوئية الدائرية وغير الدائرية: Cyclic and noncyclic photophosphorylation: الفسفرة الضوئية الدائرية: عندما تنطلق الإلكترونات من النظام الضوئي P700 و تعود إليه مرة أخرى عن طريق: 1) الفيرودوكسين P430. 2) السيتوكروم b3. 3) السيتوكروم F. 4) البلاستوسيانين. و الطاقة الناتجة من التفاعل تعرف أنها تفاعلات أكسدة و اختزال طاردة للطاقة Exergonic redox reactions تستخدم لفسفرة ADP إلى ATP. الفسفرة الضوئية غير الدائرية: عندما تنطلق الإلكترونات من النظام الضوئي p680 إلى البلاستوكينون و السيتوكروم b3 و السيتوكروم F و من لبلاستوسيانين إلى النظام P700 و تستخدم الطاقة في هذه الحالة لإنتاج ATP من فسفرة ADP بطريقة غير دائرية . الفسفرة الضوئية الكاذبة: عندما ينقل الفيرودوكسين المختزل في النظام الضوئي I الكتروناته عبر سلسلة التفاعلات إلى الأكسجين و ينتج الماء و جزيء ATP . تفاعلات الظلام: 1) يتفاعل CO2 مع الماء في خلايا الورقة لينتج حمض الكربونيك Carbonic acid ( و هو الشكل النشط من CO2 ) . 2) داخل البلاستيدة يتفاعل حمض الكربونيك مع سكر الـ(RuDP) Ribulose diphosphat لينتج مركب سداسي الكربون غير ثابت يتحلل لجزئيين من مركب ثلاثي يدعى (PGA) Phosphoglyceric acid وينشط التفاعل بأنزيم Ribulose1,5-diphosphate carboxylase . 3) و الكربون المشع المشتق من CO2 يندمج في المجموعة الكربوكسيلية في PGA . 4) ويختزل PGA إلى (PGAL) 3-Phosphoglyceraldehyde على مرحلتين: • يتفسفر PGA عن طريق ATP إلى (DPGA) diphosphoglyceric acid . • (DPGA) يختزل بواسطة NADPH . و لذلك فكل جزيء CO2 يثبت و يدخل في تركيب PGAL يستهلك جزيئين من ATP و NADPH لإنجاز التفاعل و تتم بتأثير Kinase و Dehydrogenase 5) بعض PGAL يحدث له أزمرة Isomerization بفعل Triose phosphate isomerase ليتكون (DHAP) Dihydroxyacetone ohosphate . 6) يتكاثف PGAL مع DHAP بتأثير أنزيم Aldolase و ينتج (FDP) Fructose1,6-diphosphate . 7) يعمل إنزيم Fructose diphosphat على فصل مجموعة الفوسفات من ذرة الكربون الأولى في (FDP) و ينتج (F6P) Fructose6-diphosphate الذي يتحول أو يتكثف إلى نشا أو Fructose أو Glucose . و لإتمام الدورة في المادة الرائقة و استمرار تكوين الكربوهيدرات عن طريق تثبيت CO2 : a) تحول F6P و PGAL إلى (E4P) Erythrose4-phosphate و (DHAP) b) يعمل إنزيم Aldolase على تسريع تكاثف (E4P) و (DHAP) لينتج (S1,7P) Sedoheptulose1,7-diphosphate . c) يتحول (S1,7P) إلى Sedoheptulose7-diphosphate (S7P) . d) يتفاعل (S7P) مع PGAL ليتكون (R5P) Ribose-5-phosphate و (X5P) الذي يتحول إلى (Ru5P) Ribulose5-phosphate . e) يمكن فسفرة (Ru5P) بفعل ATP لينتج RuDP الذي يعمل على استمرار الدورة . وقد وجد أن تثبيت 3 جزيئات CO2 يكون 6 جزيئات (PGAL) و يستخدم 5 جزيئات لإعادة إنتاج RuDP و الجزيء الباقي يكون السكر و النشا. 9 جزيئات ATP و 6 جزيئات NADPH تستهلك لتثبيت 3 جزيئات كربون و عموماً فكل 6 جزيئات كربون يتطلب تثبيتها لإنتاج سكر سداسي الكربون تستهلك 18 ATP (3ATP/CO2) المسار الأيضي لهاتش و سلاك : أظهرت الدراسات أن دورة كالفن التي تستخدم كربون ثلاثي ليست الطريقة الوحيدة لتثبيت CO2 فقد وجد أن CO2 يثبت أيضاً في مركبات رباعية الكربون بالتعاون مع دورة كالفن لزيادة فعالية البناء الضوئي و هي في نباتات مثل القمح و قصب السكر و معظم النباتات الصحراوية و تمتاز هذه النباتات بتغيرات في التركيب التشريحي و تسمى النباتات رباعية الكربون C4-Plant . 1. تمر جزيئات CO2 الآتية من الهواء الخارجي إلى خلايا الميزوفيل Mesophyll عن طريق الثغور . 2. يتكاثف CO2 مع (PEP) Phosphoenol-pyruvate الثلاثي الكربون و يتكون Oxaloacetate الرباعي الكربون و ينشط التفاعل يتأثر Phosphoenol pyruvate carboxylase . 3. و يتحول Oxaloacetate إلى Malate أو Aspartate حسب نوع النبات و يتم ذلك في خلايا غلاف الحزمة الوعائية ليحدث نزع CO2 Decarboxylation في بلاستيدات خلايا الغلاف الوعائي . البناء الضوئي في الكائنات أولية النواة : لا تحتوي هذه الخلايا على بلاستيدات خضراء و لكنها تحتوي على آلية للبناء الضوئي محمولة على الصفائح الغشائية Lamellar membrane system و تدعى Chromatophores التي تحتوي على أصباغ تفاعلات الضوء الكيميائية Photochemical و في البكتيريا يشكل الكلوروفيل البكتيري Bacteriochlorophyll الجزيء المحتجز النهائي للضوء . و يوجد مجموعتين من البكتيريا القادرة على القيام بعملية البناء الضوئي : المجوعة الأولى : أ‌. بكتيريا الكبريت الخضراء Green sulfer bacteria . ب‌. بكتيريا الكبريت الأرجوانية Purple sulfer bacteria . تستهلك H2S و تؤدي لإنتاج الكبريت و الكربوهيدرات و أثناء عملية البناء الضوئي تتجمع حبيبات الكبريت و تدخل في عمليات أيضية فيما بعد . المجموعة الثانية : البكتيريا الأرجوانية غير الكبريتية تستهلك مركبات عضوية مثل حمض الخليك كمعطي للإلكترونات و يتم أكسدته لا هوائياً بدورة كربس و يمكن أن يختزل إلى Hydroxybutyric acid . و يمكن لأفراد البكتيريا الأرجوانية الكبريتية و غير الكبريتية استخدام H2 لاختزال CO2 أو حمض الخليك البناء الضوئي في الطحالب الخضراء المزرقة : يشبه النظام في البلاستيدات الخضراء إلا أنه يوجد صبغة إضافية تدعى Phycobilins و هي تمتص الضوء و توجد أصباغ البناء الضوئي في تراكيب حبيبية الشكل تدعى Cyanosomes أو Phycobilisomes على صفائح البناء الضوئي أنواع البلاستيدات تحتوى الخلايا المرستيمية للنباتات الراقية على بلاستيدات صغيرة تشبه في بنيتها الميتوكوندريا ، ولا يمكن تمييزها إلا بواسطة المجهر الإلكتروني وتسمى بالبلاستيدة الأولية Proplasts ، وتعتبر هذه البلاستيدات منشأ أو أصل البلاستيدات الأخرى حيث يمكن أن تتحول إلى الأنواع المختلفة من البلاستيدات. للبلاستيدات وظائف مختلفة في الخلايا البالغة ، وذلك حسب المواد التي تصنعها ويمكن أن نميز منها الأنواع التالية : البلاستيدات عديمة اللون Leucoplasts : توجد في الخلايا الجنينية والمرستيمية وتشمل الأولية Proplasts التي تتحول إلى بلاستيدات خضراء عند تعرضها للضوء أو قد تصبح بلاستيدات تخزينية لبعض النواتج الطبيعية للنبات. البلاستيدات الخضراء Chloropastsوهى: تحتوى على اليخضور"Chlorophyll a,b " وتوجد في الأعضاء الهوائية للنباتات مثل الأوراق والسيقان الخضراء وفي كثير من انواع الطحالب ، وتقوم بعملية البناء الضوئي. البلاستيدات النشوية Amyloplasts و تحتوي على النشا وتوجد غالباً في الأعضاء غير الظاهرة للنباتات كما في درنات البطاطس والثمار . البلاستيدات البروتينية Proteinoplasts : وهى تقوم بتخزين المواد البروتينية في الأعضاء غير المعرضة للشمس، مثل بذور الفول والنباتات البقولية. البلاستيدات الدهنية Elaioplasts : وهى تقوم بتخزين المواد الدهنية والزيوت النباتية كما في بعض البذور مثل الخروع، اللوز، الذرة وغيرها من النباتات . البلاستيدات الملونة Chromoplsts : تحتوى على الأصباغ الكاروتينية وهى تساهم في الألوان المختلفة التي تميز الأوراق والثمار والأزهار، وتوجد في بعض أنواع الجذور كما في الجزر، وتوجد هذه الأصباغ أيضاً في كثير من أنواع الطحالب. بلاستيدات نباتات الظل Etoioplasts (نباتات الزينة): توجد هذه البلاستيدات بكثرة في نباتات الظل ( النباتات التي تنمو في الظل ) وتركيبها غير منتظم وتحاط بغشاء مزدوج. تركيبها الداخلي يحتوى على واحد أو أكثر من الأجسام الصفحائية البدائية (Paracrtstalline) Prolamellar bodies ، وعلى حويصلات مسطحة Flattened vesicles تدعى الثايلوكيدات (صائدات الطاقة) الأولية Primary thylakiod   أهميتها : 1- إنتاج الأكسجين اللازم لعملية التنفس . 2- الحفاظ على ثبات O2 ، CO2 في الجو . 3- إنتاج مواد عضوية معقدة من مواد غير عضوية أولية بسيطة . تركيب البلاستيدات الخضراء وهي عضيات خلوية تتم فيها عملية بناء الضوئي، تحاط البلاستيدات الخضراء بغشائين خارجي وداخلي ويعملان على تنظيم انتقال المواد من البلاستيدة وإليها . * صفائح غشائية مرتبة على شكل أكياس مسطحة تدعى الثايلاكويدات ، تترتب فوق بعضها على هيئة أقراص لتشكل الغرانا ومفردها غرانم وتنتظم هذه الأقراص بطريقة تسمح لها بامتصاص الحد الأقصى من الضوء . * تحتوي أعشية الثايلاكويدات على أصباغ مختلفة تمتص الطاقة الضوئية وبخاصة صبغة الكلوروفيل ، كما تحتوي على بعض الأنزيمات وعلى نواقل للإلكترونات من أهمها بروتينات ، سيتوكرومات . * اللُحمة (Stroma): سائل كثيف يوجد بين الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء والغرانا وتحتوي على معظم الأنزيمات اللازمة لعملية البناء الضوئي بالإضافة إلى حبيبات نشوية وجزيئات DNA ، RNA ورايبوسومات .  آلية البناء الضوئي : تتضمن عملية البناء الضوئي سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن في المركبات العضوية . تشمل عملية البناء الضوئي مرحلتين متميزتين تبعاً لحاجتهما للضوء ولكنهما مرتبطتان ببعضهما : المرحلة الأولى : التفاعلات الضوئية : يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية بوساطة جزيء الكلوروفيل في الثايلاكويدات وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن مؤقتاً في جزيئات غنية بالطاقة . المرحلة الثانية : التفاعلات اللاضوئية : تستخدم الجزيئات الغنية بالطاقة في بناء مركبات سكر ثلاثية الكربون بإضافة ثاني أكسيد الكربون الجوي في سلسلة من تفاعلات تشكل حلقة كالفن ويتم في هذه المرحلة خزن الطاقة في السكريات والمركبات العضوية الأخرى الناتجة منها. ملاحظة : التفاعلات الضوئية : تحتاج للضوء . التفاعلات اللاضوئية : لا تحتاج للضوء ، وتعتمد على نواتج التفاعلات الضوئية . التفاعلات الضوئية : تضم نوعين من التفاعلات ، لا حلقية وحلقية .  أ- التفاعلات الضوئية اللاحلقية : - يوجد نظامان لإمتصاص الطاقة الضوئية في البلاستيدات الخضراء .  - يتكون كل نظام من (200 – 300) جزيء كلوروفيل وعوامل ناقلة للإلكترونات .  - النظام الضوئي الأول يمتص موجات الضوء بطول (700) نانومتر .  - النظام الضوئي الثاني يمتص موجات الضوء بطول (680) نانومتر . يعمل هذان النظامان عملاً متكاملاً لامتصاص الطاقة الضوئية ، إذ تمتص جزيئات الكلوروفيل وبعض الأصباغ المساعدة في كل نظام الطاقة الضوئية وتركزها وتنقلها إلى جزيء كلوروفيل خاص في كلا النظامين يسمى مركز التفاعل والذي يعد الجزيء الوحيد في كل نظام ضوئي القادر على إطلاق إلكترونات مهيجة ( غنية بالطاقة ) بسبب امتصاصها الطاقة الضوئية . ملخص للتفاعلات الضوئية اللاحلقية :  1- تمتص جزيئات الكلوروفيل في النظام الضوئي الأول موجات الضوء بطول (700) نانومتر وتنقلها إلى مركز التفاعل مؤدية إلى إطلاق إلكترونات مهيجة (غنية بالطاقة) ويحدث فقد للإلكترونات . 2- تمتص جزيئات الكلوروفيل في النظام الضوئي الثاني موجات الضوء بطول (680) نانومتر ، وتنقلها إلى مركز التفاعل مؤدية إلى إطلاق إلكترونات مهيجة ويحدث تحلل للماء .  3- الإلكترونات المهيجة والتي يفقدها النظام الضوئي الثاني تنتقل بوساطة سلسلة نقل الإلكترون إلى النظام الضوئي الأول لتعويض الإلكترونات المفقودة .  ملاحظة : أثناء إنتقال الإلكترونات بين النظام الثاني والأول في سلسلة نقل الإلكترون يتم بناء جزيئات ATP 4- الإلكترونات المهيجة والبروتونات الناتجة من تحلل الماء يستقبلها مركب ناقل للهيدروجين +NADP فيتحول إلى شكل مختزل هو NADPH .  نواتج التفاعلات الضوئية اللاحلقية : 1- إطلاق غاز الأكسجين . 2- تكوين مركب ATP ، NADPH بكميات متساوية . ب- التفاعلات الضوئية الحلقية : - سميت هذه التفاعلات بالحلقية لأن الإلكترونات المهيجة من النظام الضوئي الأول بفعل الطاقة الضوئية تعود مرة أخرى إلى مركز التفاعل الذي انطلقت منه مروراً بسلسلة نقل الإلكترون . - ينتج من هذه التفاعلات ATP فقط .  * التفاعلات اللاضوئية ( حلقة كالفن ) : - تحدث هذه التفاعلات في منطقة اللُحمة (الستروما) بوجود الأنزيمات والمواد اللازمة . - يتطلب حدوث هذه التفاعلات وجود ATP ، NADPH الناتجين من التفاعلات الضوئية . - تشتمل حلقة كالفن سلسلة من التفاعلات تبدأ بالسكر الخماسي ربيولوز ثنائي الفسفات .  خطوات حلقة كالفن :  1- تتحد ثلاثة جزيئات من CO2 مع ثلاثة جزيئات ربيولوز ثنائي الفسفات وتسمى هذه العملية تثبيت ثنائي أكسيد الكربون ، لتنتج ثلاثة جزيئات من مركب وسطي غير ثابت .  2- يتحلل المركب الوسطي غير الثابت لحظياً عند تكونه ، فينشطر إلى جزئين من حمص غليسرين أحادي الفوسفات (PGA) .  3- يتم اختزال كل جزيء من حمض غليسرين أحادي الفسفات باستخدام جزيء ATP والهيدروجين في مركب NADPH لينتج مركب غليسر الدهايد أحادي الفسفات (PGAL) .  4- تمر خمسة جزيئات من PGAL في سلسلة من التفاعلات يلزمها 3 جزيئات ATP لإعادة بناء ثلاثة جزيئات من ربيولوز ثنائي الفسفات ، مما يسمح باستمرار حلقة كالفن .  ملاحظة : الجزء السادس من PGAL يشكل الناتج النهائي لحلقة كالفن ويستخدم في بناء المواد العضوية الأخرى من سكريات ونشويات ودهون وبروتينات . الخاتمة  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 التالية(1): 6CO2 + 12 H2O + ligh + energ chlorophyy = 2C6 H12O6 + 6H2O  ورغم بساطة هذه المعادلة في وضعها السابق ولكنها تتم في خطوات معجزة ومعقدة ومقدرة __ المراجع http://www.arabsys.net/vb/showthread.php?t=11698 ____ http://www.uaes.ae/vb/showthread.php?7412-%CA%DE%D1%ED%D1-%C7%E1%C8%E4%C7%C1-%C7%E1%D6%E6%C6%ED ___ البلاستيدات الخضراء - المشتل الإلكتروني Sent to you via G-Whizz! - The #1 Google Apps Browser

الأربعاء، 9 يناير، 2013

التركيب الضوئي في النبات و تغير الاتجاه

بسم الله الرحمن الرحيم الحمد لله الذي خلق فهدى

النباتات يتوجه تدريجيا نحو الشمس. وتشبه زهرته هوائي الرادارات.

وهذا التوجه يجعل النبات يحقق الفائدة القصوى من أشعة الشمس. ويرى في الصورة إلى الأسفل نبات

الذي يغير اتجاهه تبعا لتغير موقع الشمس في الهواء. فالخلايا الموجودة في أوراق النبات تمتاز بالحساسية تجاه أشعة الشمس، وهذه الخلايا هي التي توجه النبات نحو تلك الأشع




وعندما ننظر إلى الطبقات الداخلية من الورقة نرى أنها مكونة عموماً من طبقتين من الخلايا، منها خلايا غنية باليخضور بشكل صفوف لا ثغرات فيها وهي الطبقة الحاجزة التي تشكل النسيج الداخلي، وتقوم بعملية التركيب الضوئي؛ وتأتي تحتها الطبقة الإسفنجية التي تمكّن الورقة من التنفس وهناك جيوب هوائية بين طبقات الخلايا في هذا النسيج وكما رأينا فلكل طبقة من هذه الطبقات وظيفة مهمة في بنية الورقة وهذا التنظيم له أهمية كبيرة بالنسبة إلى عملية التركيب الضوئي لأنه يمكّن الورقة من أن تنشر الضوء وتوزعه بشكل أفضل مما يزيد قدرتها على القيام بعملية التنفس والتركيب الضوئي ويوجد في الغابات المطرية الاستوائية الكثيفة على سبيل المثال نزعة لنمو النباتات ذات الأوراق الضخمة، ولهذا أسباب مهمة جداً: فمن الصعب على ضوء الشمس أن يصل إلى جميع أقسام النباتات المجموعة معاً بشكل متساوٍ حيث الأشجار كثيفة والمطر يهطل بشدة في أغلب الأحيان، وهذا ما يجعل من الضروري أن تزيد النباتات من مساحة الورقة لكي تلتقط الضوء وفي تلك المناطق حيث تدخل أشعة الشمس بصعوبة من الضروري لأسطح الأوراق أن تكون كبيرة لكي يتمكن النبات من إنتاج الغذاء، وبفضل هذه الميزة تتعرض النباتات الاستوائية للشمس بأحسن طريقة ممكنة من ناحية ثانية توجد الأوراق الصغيرة في المناخات الجافة والقاسية لأنه في هذه الظروف المناخية يكون فقدان الحرارة مضراً جداً، فكلما كبر سطح الورقة ازداد تبخر الماء وفقدان الحرارة؛ ولهذا السبب فإن سطح الورقة التي تلتقط الضوء صمم بحيث يمكنها من حفظ الماء بأكثر الطرق اقتصادية، فانكماش الأوراق في البيئة الصحراوية يصل إلى مستويات كبيرة، وعلى سبيل المثال نجد في نبات الصبار أشواكا بدل الأوراق ويتم التركيب الضوئي في هذا النبات من قبل الساق اللبية التي تخزن الماء إن ذلك لا يكفي للتحكم في عملية فقدان الماء لأنه مهما صغر حجم الورقة فوجود المسام الدقيقة في الأدمة يعرضها لخسارة مزيد من الماء، ولهذا السبب توجد آلية لتعويض التبخر، والنبات له طريقة لتنظيم التبخر الزائد عن طريق التحكم في درجة فتحات المسام إما بتوسيعها أو بتقليصها حسب الحاجة إن التقاط الضوء للقيام بعملية التركيب الضوئي ليس هو العمل الوحيد الذي تقوم به الأوراق الوحيد، فمن المهم لها أيضاً أن تحصل على ثاني أكسيد الكربون من الجو وتوجهه إلى المناطق التي تقوم بعملية التركيب الضوئي،
وهي تقوم بذلك بواسطة المسام الموجودة في أوراقها الثغيرة: تصميم دقيق دور هذه المسامات المجهرية على سطح الأوراق هو نقل الضوء والماء وأخذ ثاني أكسيد الكربون الضروري لعملية التركيب الضوئي من الهواء ويمكن للمسام أن تغلق أو تفتح حسب الحاجة وعندما تفتح يتم تبادل الأكسجين وبخار الماء بين خلايا الورقة مع ثاني أكسيد الكربون المطلوب لعملية التركيب الضوئي وبهذه الطريقة يطرح الإنتاج الفائض وتُمتص المواد المطلوبة للاستفادة منها أحد أهم سمات المسام أنها توجد في الجانب السفلي من الأوراق مما يخفف التأثيرات المؤذية لأشعة الشمس إلى أدنى حد ولو كانت المسام التي تطرح الماء في النبات على سطح الأوراق بأعداد كبيرة لكانت معرضة للشمس لفترات طويلة مما يجعلها تطرح الماء باستمرار، وفي هذه الحالة يموت النبات نتيجة نقصان الماء يسمح تركيب المسام المجوف بتبادل الغازات بين الورقة والهواء ويعتمد فتح المسام على الظروف الخارجية (مستويات الضوء والحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون) والحالة الداخلية للنبات خاصة مستوى الماء فيه وينظم فتح المسام أو إغلاقها عملية تبادل الغازات والماء هناك تفاصيل دقيقة في بنية المسام صممت مع الأخذ بعين الاعتبار جميع العوامل الخارجية؛ وكما نعرف فإن مستويات الرطوبة ودرجة الحرارة والغاز وتلوث الهواء في تغير دائم وتمتلك مسام الأوراق بنية تتكيف مع الظروف المتغيرة ونورد هنا مثالاً لشرح ما سبق ذكره: تتعرض النباتات مثل قصب السكر والقمح للحرارة والهواء الجاف فترة طويلة وتبقى مسامها مغلقة جزئياً أو كلياً طيلة اليوم لكي تحافظ على الماء، إلا أن هذه النباتات تحتاج امتصاص ثاني أكسيد الكربون في النهار للقيام بالتركيب الضوئي وفي الظروف العادية تبقى المسام مفتوحة قدر الإمكان لكن هذا مستحيل في هذه الحالة لأن النبات يستمر في فقدان الرطوبة من مسامه ويموت سريعاً لهذا السبب على المسام أن تبقى مغلقة وبعض النباتات التي تعيش في المناخات الحارة لها مضخة تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون بشكل أكثر فعالية من الهواء إلى الورقة وتستخدم هذه النباتات مضخات كيميائية لتمتص ثاني أكسيد الكربون في أوراقها حتى لو كانت مسامها مغلقة (2)ولو غابت هذه المضخات لبعض الوقت لما أمكن للنبات أن ينتج أي تغذية لأنه لا يستطيع امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون ويموت نتيجة لذلك وهذا دليل على أن هذه المضخات الكيميائية لم تكن نتيجة سلسلة من المصادفات عبر الزمن وهذا النظام يعمل في النباتات بشكل فعال فقط حين تتوفر جميع عناصره، ولهذا السبب لا يمكن أن تكون المسام قد نشأت وتطورت نتيجة المصادفات؛ لأن المسام - بتركيبها بالغ الدقة- تم تصميمها وبكلام آخر تم خلقها لكي تقوم بهذه المهام بأفضل طريقة ممكنة تطور الورقة من وجهة نظر التطوريينكما رأينا هناك أنظمة معقدة للغاية محشورة في جسم أخضر بالغ الصغر، وهي تعمل بدقة منذ ملايين السنين كيف توافقت الأنظمة في هذه المنطقة الصغيرة جداً؟ كيف نشأ التصميم المعقد في الأوراق؟ هل من الممكن أن ينشأ هذا التصميم الدقيق والفريد من تلقاء نفسه؟   إذا سألنا المدافعين عن نظرية التطور هذه الأسئلة فإن جوابهم سيكون هو نفسه دائماً سيضعون تفسيرات وافتراضات متناقضة تفتقد إلى المنطق

من المستحيل حتى بتقنية اليوم أن نقلد أو نعيد إنتاج أي من هذه الأنظمة (التركيب الضوئي على سبيل المثال
عملية التركيب الضوئي   بالطبع ليس النبات هو الذي يقوم بعملية التركيب الضوئي ولا الأوراق ولا حتى مجموع خلايا النبات بل هو عضو صغير يوجد في خلايا النبات يدعى حبيبة اليخضور التي تعطي النباتات لونها الأخضر وهي التي تقوم بهذه العملية ويبلغ حجم حبيبة اليخضور واحداً بالألف من الميليميتر، ولهذا السبب لا ترى إلا بالمجهر؛ ويلعب جدار حبيبة اليخضور- الذي يبلغ حجمه واحدا بالمائة مليون من المتر- دوراً هاماً في عملية التركيب الضوئي وكما نرى من هذه الأرقام فهي بالغة الصغر، وهذه العمليات كلها تحدث في هذه البيئة المجهرية وهذه إحدى الخصائص المذهلة للتركيب الضوئي.




حبيبة اليخضور معمل زاخر بالأسرار:
 توجد في حبيبة اليخضور أشكال متنوعة لحدوث عملية التركيب الضوئي مثل: الثايلاكويدز، أغشية داخلية وخارجية، أنسجة، أنزيمات، ريبوزومات، RNA، .DNAوترتبط هذه الأشكال ببعضها البعض، وكل واحد منها له وظيفة في غاية الأهمية، فعلى سبيل المثال: ينظم الغشاء الخارجي لحبيبة اليخضور تدفق المواد الداخلة والخارجة؛ ويتألف نظام الغشاء الداخلي من جيوب مسطحة تشبه الديسكات أو الأقراص، تتمركز فيها جزيئات الخضاب (اليخضور) والأنزيمات الضرورية للتركيب الضوئي، والعديد منها بشكل سويقات تشكل ما يدعى ''غرانا '' تسمح بأعلى امتصاص لضوء الشمس وهذا يعني أن امتصاص النبات لضوء أكثر يجعله قادراً على القيام بعمليات تركيب ضوئي أكثر يحيط بالثايلاكويدز نسيج عضوي يدعى ستروما (نسيج ضام) يحتوي على أنزيمات أخرى إضافة إلى(DNAحمض نووي ريبي يحمل المعلومات الجينية في الخلية) و( RNAحمض نووي ريبي يحوي مادة كيميائية هامة توجد في جميع الخلايا الحية) والريبوزومات تنتج حبيبات اليخضور بما تملكه منDNAوريبوزومات بروتينات معينة كما تعيد انتاجها هناك نقطة هامة أخرى في التركيب الضوئي وهي حدوث كل هذه العمليات في مدة قصيرة جداً بحيث لا تلاحظ تستجيب الآلاف من أصباغ اليخضور الموجودة في حبيبات اليخضور في وقت واحد لضوء الشمس في زمن قياسي خلال جزء من الألف من الثانية
وتبدأ التفاعلات الضوئية للتركيب الضوئي عندما يمتص ''اليخضور أ'' والخضاب أو الصبغيات المساعدة له الضوء،
ولا يحبذ اليخضور امتصاص الضوء الأخضر بل يعكسه وتظهر النباتات خضراء عادة لأن أوراقها تعكس معظم الضوء الأخضر الذي ينصب عليها 
يصور العلماء عملية التركيب الضوئي في حبيبات اليخضور على أنها سلسلة طويلة لتفاعل كيميائي، إلا أنهم لا يستطيعون تفسير بعض الأقسام التي تحدث في التفاعل بسبب سرعتها الكبيرة وينظرون إليها بذهول ولكن من الواضح أن التركيب الضوئي يتضمن مرحلتين تعرفان بـ ''التفاعلات الضوئية'' و''التفاعلات اللاضوئية''  التفاعلات الضوئيةتشكل أشعة الشمس حزمة مستمرة، فمجال الأشعة الذي تكتشفه العضويات بأعينها- الضوء المرئي- هو المجال نفسه تقريباً الذي تستخدمه النباتات والطول الموجي الأقصر (الضوء الأزرق) فيه طاقة أكثر من الطول الموجي الأطول (الضوء الأحمر) ويمتص الخضاب الضوء المرئي بينما تمتص أنواع أخرى من الخضاب أطوالاً موجية مختلفة  ويمتص الكلوروفيل أو اليخضور - الخضاب الرئيس في عملية التركيب الضوئي- أولاً الضوء في المناطق الحمراء والزرقاء من الطيف المرئي ولا يحبذ اليخضور امتصاص الضوء الأخضر بل يعكسه وتظهر النباتات خضراء عادة لأن أوراقها تعكس معظم الضوء الأخضر الذي ينصب عليها (5)تبدأ عملية التركيب الضوئي بامتصاص الخضاب لأشعة الشمس مما يجعل النبات يبدو أخضر اللون كيف يبدأ اليخضور هذه العملية؟  لكي نجيب على هذا السؤال من المفيد أولاً أن ندرس تركيب الثايلاكويد الذي يوجد داخل حبيبات اليخضور ويحتوي على اليخضور هناك نوعان من اليخضور (أ) و (ب)  وتبدأ التفاعلات الضوئية للتركيب الضوئي عندما يمتص ''اليخضور أ'' والخضاب أو الصبغيات المساعدة له الضوء وكما نرى في الصورة التي توضح البنية التفصيلية للثايلاكويد، جزيئات اليخضور والخضاب المساعد ومستقبلات الإلكترون منظمة بوحدات تدعى المنظومة الضوئية وهناك نوعان منها المنظومة الضوئية1 والمنظومة الضوئية 2 وتنقل طاقة الضوء إلى جزيء ''يخضور أ'' الذي يدعى مركز التفاعل وتعطي الطاقة التي تم الحصول عليها من امتصاص أشعة الشمس زيادة للالكترونات السالبة فاقدة الطاقة في مركز التفاعل وتستخدم هذه الإلكترونات الغنية بالطاقة في مراحل تالية للحصول على الأكسجين من الماء في هذه المرحلة هناك تدفق في الإلكترونات وتُستبدل الإلكترونات المفقودة من ''المنظومة الضوئية''1 بإلكترونات من ''المنظومة الضوئية''2 أما الإلكترونات المفقودة من ''المنظومة الضوئية''2 فتستبدل بإلكترونات منزوعة من الماء، ونتيجة لذلك ينفصل الأكسجين عن الماء وكذلك البروتونات والإلكترونات في نهاية تدفق الإلكترون يتم نقل الإلكترونات مع البروتونات من الماء إلى داخل 'الثايلاكويد وتتحد مع جزيء حامل الهيدروجين NADP+ (نيكوتيناميد أدينين ثنائي نّوويد الفوسفات) وينتج جزيء NADPHمن هذا ينشأ بروتون عبر غشاء الثايلاكويد أثناء تدفق الإلكترونات من حامل إلى حامل مع نظام نقل الإلكترونات، وتُستخدم الطاقة الكامنة لتشكيل الأدينوسين ثلاثي الفوسفاتATP(تستخدمه الخلية في عملياتها الخاصة التي تحتاج إلى طاقة)، وهكذا تصبح الطاقة التي يحتاجها النبات ليصنع غذاءه جاهزة للاستخدام في نهاية هذه العمليات هذه الأحداث- التي حاولنا أن نلخصها كسلسلة تفاعل- هي الجزء الأول من عملية التركيب الضوئي ومما لا شك فيه أن الطاقة ضرورية للنباتات لإنتاج غذائها، وليتم الحصول عليها- يجب أن تكتمل العمليات الأخرى- بفضل تصميم خاص (عملية خاصة لإنتاج الوقود (التفاعلات اللاضوئية تعرف هذه العمليات -المرحلة الثانية من التركيب الضوئي-ا بالتفاعلات اللاضوئية أو دورة كالفين، وتحدث في مناطق حبيبات اليخضور المعروفة بـ''النسيج الضام'' وتُستخدمATP  المشحونة بالطاقة وجزيئات NADPHالناتجة من التفاعلات الضوئية لإنقاص ثاني أكسيد الكربون إلى كربون عضوي، ويستخدم الناتج النهائي للتفاعلات اللاضوئية كمادة أولية لمركبات عضوية أخرى تحتاجها الخلية احتاج

تابع للمزيد من عجائب خلق الله

الثلاثاء، 8 يناير، 2013

التركيب الضوئي والتخليق في الكوكب المتميز





بسم الله الرحمن الرحيم

قال الله تعالى:

((وَهُوَ الَّذِيَ أَنزَلَ مِنَ السَّمَاء

مَاء فَأَخْرَجْنَا بِهِ نَبَاتَ كُلِّ شَيْءٍ

فَأَخْرَجْنَا مِنْهُ خَضِرًانُّخْرِجُ مِنْهُ حَبًّا مُّتَرَاكِبًا وَمِنَ النَّخْلِ مِن طَلْعِهَا قِنْوَانٌ دَانِيَةٌ وَجَنَّاتٍ مِّنْ أَعْنَابٍ والزّيتون والرُّمَّان

مشتبهاً وغير متشابهٍ انظروا إلى ثمره إذا أثمر وينعِه

إنَّ في ذلكم لآيات لقوم يؤمنون))

صدق الله العظيم الأنعام آية (99 ) وميزة الآية السابقة هو اختتامها ب

: (( إنَّ في ذلكم لآيات لقوم يؤمنون ))

أي أن في هذا دلائل وبراهين

قوية للمؤمنين فما علاقة هذا بالإيمان

لا شك أن هناك سرّاً تحتويه هذه الآية !

الجواب : أن الله عز وجل تحدث في هذه الآية

عن أعظم مادّة تحتويها الخليّة النباتية

وهي البلاستيدات الخضراء التي تحوي

على مادّة الكلوروفيل – الصبغة الخضراء – (( خَضِرًا)) في النبات عن طريق عملية التمثيل الضوئي. والكلوروفيل أو اليخضور: يقوم بدور أساسي في عملية التمثيل الضوئي التي تشكل أساس الحياة على الأرض.  ولاحظ معي أخي القارئ

دقّة هذا الكتاب الخالد المعجز في هذا الجزء من الآية : " فَأَخْرَجْنَا بِهِ نَبَاتَ كُلِّ شَيْءٍ فَأَخْرَجْنَا مِنْهُ خَضِرًانُّخْرِجُ مِنْهُ..."

ركّز معي على كلمة مِنْهُ:

إن معنا منه هنا هو

التبعيض أي أن هذا الخَضِر - ((خَضِرًا )) – هو جزء من أجزاء النبات "فَأَخْرَجْنَا بِهِ نَبَاتَ ..." -  وهو الصبغة الخضراء المعروفة بالكلوروفيل

الموجودة في جزء من أجزاء الخلية النباتية "

البلاستيدات الخضراء "Chloroplasts. وتكمل الآية بذكر أسماء بقية النباتات كالنخل والزيتون والرمان... وتذكر

أن

مكونات هذه النباتات (( منه )) أي من هذا الخضِر )) .

وفي هذه العملية آية و معجزة من معجزات الله سبحانه وتعالى


_____


سبحان الذي(يغشي اليل النهار)ان تعاقب اليل والنهار مهم
لعملية بناء الضوئي في النبات


_________

بسم الله الرحمن الرحيم
( معجزة البناء الضوئي )
______________________________ تحتاج الكائنات الحية إلى الطاقة اللازمة للقيام بعملياتها الحيوية.
التنفس الخلوي : عملية تفكيك روابط المواد العضوية ليتم إطلاق الطاقة داخل الخلايا الحية. (بشكل مباشر أو غير مباشر)
البناء الضوئي : عملية يتم فيها تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية (غذائية) من خلال تحليل الماء ليتصاعد الأكسجين و تثبيت الكربون لإنتاج الكربوهيدرات في وجود الكلوروفيل داخل البلاستيدات. من أهم العمليات الحيوية (الأيضية) التي تنتج أو تستهلك الطاقة في الكائنات الحية : البناء الضوئي و التنفس.
أولا : البــناء الضـــوئي :-
توصل العلماء إلى عدة استنتاجات في عملية البناء الضوئي :-
1- زيادة كتلة النبات مصدرها co2.
2- يتحول co2 إلى كربوهيدرات. 3- الشمس لازمة لتحلل الماء.
4- ينتج الأكسجين من الماء.
5- تمتص جزيئات الكلوروفيل الطاقة الضوئية.
6- تفاعلات البناء الضوئي متسلسلة تصل إلى 18تفاعلا تمر بمرحلتين أساسيتين هما:
التفاعلات الضوئية & التفاعلات اللاضوئية . 7- تلخص معادلة مايير المواد الداخلة و الناتجة في البناء الضوئي :
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O تفاعلات البناء الضوئي : 1- تحدث عملية البناء الضوئي في أجزاء النبتة التي تحوي الكلوروفيل .
2- الأوراق بها معظم الأنسجة الخضراء ذات الكلوروفيل، فهي المصنع الرئيس للبناء الضوئي.
3- توجد صبغة الكلوروفيل داخل البلاستيدة الخضراء.
4- يحتوي غشاء الثايلاكويد في الغرانا داخل البلاستيدة على صبغة الكلوروفيل.
5- يمتد طول موجات الضوء المرئي المناسب للبناء الضوئي ما بين ( 400 – 700 ) نانوميتر
. 6- تمتص أصباغ الكلوروفيل a و كلوروفيل b موجات الضوء الحمراء و الزرقاء و البنفسجية .
7- تعمل أصباغ الكاروتينات على امتصاص موجات الضوء الأزرق و النيلي (و البنفسجية).
8- تمتص الموجات الضوئية الأخرى من قبل صبغات أخرى بكميات كبيرة .
أ) التفاعلات الضوئية :- 1- تقوم صبغة الكلوروفيل و بعض الصبغات الأخرى في البلاستيدات بامتصاص الضوء.
2- تترتب الصبغات في نظامين وظيفيين من الجزيئات في غشاء الثايلاكويد هما : أ. النظام الضوئي الأول (PSI). ب. النظام الضوئي الثاني (PSII).
3- يتكون النظام الضوئي من : أ‌) الصبغات/ 300 جزئ صبغي من الكلوروفيل b و a و كاروتين و غيرها، تقوم كلاقطات تستقبل طاقة الضوء الممتصة ثم تمررها لمركز التفاعل .
ب‌) مركز التفاعل/1.يحاط المركز ببروتين يحتوي على مجموعة واحدة بها جزيئين كلوروفيل a ومستقبل الكتروني أولي.
2. جزيئان الكلوروفيل في مركز التفاعل لهما القدرة على إطلاق الكترونات نشطة .
1. أطول موجة يمتصها النظام الضوئي الأول 700 نانوميتر .
2. يمتص النظام الضوئي الثاني موجة طولها 680 نانوميتر .
3. تربط سلسلة نقل الإلكترون بين النظامين الضوئيين لتنقل الالكترونات بينهما .
4- يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى مختزنة في روابط كيميائية خلال مسارين الكترونيين هما :
أ‌) مسار الكتروني لا حلقي/ 1.التسمية: لأنه يسير في مسار واحد.
2.تنطلق الالكترونات المنشطة من مركز تفاعل النظام الثاني(PSII) إلى مركز تفاعل النظام الأول(PSI).
3.ترتبط الالكترونات المنطلقة من(PSI) لترتبط بالنهاية بنواقل الالكترونات . 4.ينتج هذا المسار جزيئات ATPو NADPH اللازمان في التفاعلات اللاضوئية،وكذلك O2 من تحلل الماء.
ب‌) مسار الكتروني حلقي/ 1.التسمية: يسير بشكل حلقي. ( يعيد نفسه ) 2.تعود الإلكترونات المنشطة مرة أخرى إلى مركز التفاعل الذي انطلقت منه في النظام (PSI) مرورا بسلسلة نقل الالكترونات منتجة
طاقة على شكل .ATP 3.تستهلك التفاعلات اللاضوئية تستهلك ATP أكثر منNADPH .
5- العمليات التي تمر بها التفاعلات الضوئية :
‌أ] امتصـاص الضوء/ 1.تمتص الأصباغ الموجات الضوئية المختلفة
في الطول داخل النظامين الضوئيين الأول و الثاني. 2.تنتقل الالكترونات إلى مستوى الطاقة أعلى في جزئ الصبغة الواحد و تفقد طاقتها أثناء عودتها إلى مدارها الأصلي عند الامتصاص
. 3.تنشط الالكترونات في مركز التفاعل ليصبح مانحا قويا جدا للالكترونات.
4.تمر الالكترونات المحملة بالطاقة إلى مستقبل الالكترونات الأولى. 5.يفصل مركز التفاعل الشحنات ليولد فرقا عاليا في الجهد فيطلق الالكترونات.
6.تنطلق الالكترونات نحو سلسلة نقل الإلكترون.
7.تتحول الطاقة الضوئية في هذه المرحلة إلى طاقة كهربائية (عزل الشحنات).
‌ب] نقـل الالكترونات/ 1. تنتقل الالكترونات النشطة عبر سلسلة نقل الإلكترون:-
‌أ- سلسلة نقل الإلكترون : مراحل متسلسلة من البروتينات الناقلة المحيطة بمركز التفاعل و التي تمر بها الالكترونات النشطة .
‌ب- تمر سلسلة نقل الإلكترون بعمليات أكسدة و اختزال تسمح بانتقال الالكترونات.
‌ج- يختزل NADP+ إلىNADPH . 2. هي الطريقة الأولى لتحويل الطاقة الضوئية هنا إلى كيميائية حيث تنتج ATP يستخدم لاحقا .
3. يحدث نقل الالكترونات في التفاعلات الضوئية اللاحلقية فقط .
‌ج] إنتـاج الأكسجين / استمرار امتصاص الضوء يؤدي إلى:
1. استمرار انتقال الالكترونات إلى مركب NADP+ .
2. تعويض الالكترونات جزيئات الكلوروفيل في مركز تفاعل PSII من تحلل جزأين الماء .
3. انطلاق غاز الأكسجين إلى الهواء الجوي كما في المعادلة :
H2O ½O2 + 2e- + 2H+ ‌د] تكـوين ATP/ 1.تنتقل ايونات الهيدروجينH+ الناتجة من تحلل الماء في تجويف الثايلاكويد.
2.يزداد ضخ ايوناتH+ عبر الغشاء في تجويف الثايلاكويد أثناء نقل الالكترونات عبر سلاسل نقل الإلكترون.
3.زيادة دخولH+ إلى تجويف ليصبح موجبا بالنسبة لخارجه.
4.اندفاع ايونات H+خارجا عبر إنزيم بناءATP نتيجة اختلاف تركيز الايونات و الشحنات.
5.استغلال طاقة اندفاع ايونات H+في ربط ADP مع مجموعة فوسفات لتكوينATP في الستروما خارج تجويف الثايلاكويد .
6.هي الطريقة الثانية لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.
6- أهم النواتج للتفاعلات الضوئية :
‌أ) تصاعد غاز الأكسجين الهواء الجوي.
‌ب) تكوين ATP بسبب اختلاف تركيزH+ داخل وخارج غشاء الثايلاكويد.
‌ج) تكوين NADPH ناتجة من اختزالNADP+ في سلسلة الالكترون.
ب) التفاعلات اللاضوئية (تفاعلات تثبيت CO2) حلقة كالفن :-
1- كالفن هو العالم الذي اكتشف هذه التفاعلات من خلال:
‌أ) حدوثها في ستروما البلاستيدات لوجود الإنزيمات اللازمة و دون حاجة الضوء.
‌ب) تستخدم فيها الطاقة المختزنة في نواتج التفاعلات الضوئية ATP و NADPH.
2- مفهوم حلقة كالفن :
‌أ) يدخل الكربون حلقة كالفن على شكل CO2 و يغادرها على شكل سـكر.
‌ب) تستهلك ATP كمصدر طاقة . ‌ج) تستخدم NADPH كعامل اختزال قوي يضيف الكترونات ذات طاقة عالية لصنع السكر
‌د) تتم تفاعلات حلقة كالفن خلال ثلاث مراحل :
1. تثبيت الكربون.
2. الاختزال0
3. إعادة تصنيع مستقبل CO2 (RuBp ).
‌ه) تختصر تفاعلات كـالفن اللاضوئية من خلال المعادلة التالية (خارجي):
6CO2 +18ATP +12NADPH +12H2O C6H12O6 +18ADP +18Pi +12NADP+ +6H+ 3- مراحل حلقة كالفن :
المرحلة الأولى: تثبيت الكربون/ أ)تتكرر هذه المرحلة ثلاث مرات.
ب) يتم تثبيت ثلاث جزيئات CO2 واحد تلو الآخر بربط كل منها مع جزئ مركب ريبيولوز ثنائي الفوسفات (RuBp) خماسي
الكربون
بواسطة إنزيم روبيسكو لإنتاج مركب وسطي غير ثابت سداسي الكربون.
‌ج) ينقسم المركب الوسطي إلى جزيئين من حمض غلسرين أحادي الفوسفات (3PG).
‌د) يتكون ست جزيئات من (3PG) من تثبيت ثلاث جزيئات CO2.
المرحلة الثانية: الاختزال/ أ)كل جزئ ((3PG يحصل على مجموعة فوسفات من مركب ATP لإنتاج حمض غليسرين ثنائي
الفوسفات.
ب) يتكون ستة جزيئات حمض غليسرين ثنائي الفوسفات يحتاج الجزيء الواحد لمجموعة فوسفات منATP.
ج) يختزل مركب NADPH حمض غليسرين ثنائي الفوسفات الواحد إلى غليسر ألدهيد أحادي الفوسفات (PGAL) حيث تنتج ست جزيئات (PGAL). المرحلة الثالثة : إعادة تصنيع مستقبل /(RuBp) Co2
‌أ) جزئ PGAL واحد فقط الناتج النهائي لكالفن، و الذي تبدأ منه عمليات الأيض لإنتاج مركبات عضوية كالجلوكوز و الكربوهيدرات ( كل جزيئين PGAL يعادلان جزئ جلوكوز ).
‌ب) جزئيات PGAL الخمسة المتبقية، تستخدم في إعادة بناء مركب ربيولوز ثنائي الفوسفات RuBp في سلسلة معقدة من التفاعلات .
‌ج) يستهلك إعادة بناء RuBp ثلاث جزيئات ATP .


4- كل جزئ PGAL ناتج يستخدم :
‌أ) جزئ ATP واحد لتحويل جزئ 3PG إلى حمض غليسر ألدهيد أحادي الفوسفات.
‌ب) جزئ NADPH واحد لاختزال حمض غليسرين ثنائي الفوسفات إلى غليسر ألدهيد أحادي الفوسفات PGAL.
5- لإنتاج خمس جزيئات سكر لابد من إنتاج 10PGAL و بذلك تستهلك 90ATPو .:
60NADPا


الخميس، 20 ديسمبر، 2012

مايتوكوندريا

الحبيبات الخيطية Mitochondrion و تكون على شكل عصا طولها 3 – 4 ميكرون ، وتحتوي الخلية على آلاف الحبيبات  وقد ظهر الميتوكوندريا تحت المجهر الالكتروني على شكل حويصلة مليئة بالسائل ، ويحيط غشاء مخاطي ثنائي الجدار يبلغ سمكه حوالي 180 انغستروم . ويتم داخل الميتوكوندريا اكسدة المواد الغذائية ، فمثلاً يتم تحويل السكريات إلى Pysuvic Acid خارج المايتوكوندريا ، ولكن أكسدة Pysuvic Acid و الأحماض الأمينية و الأحماض الدهنية تتم داخل سائل الميتوكوندريا . كما أنه يتم تخزين الطاقة من  الـ Adenosin Tri Phosphats ) - ATP) في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ،  وتستعمل الـ ATP في عمل المركبات الخلوية ونقل المواد والتقلص وغير ذلك ، ولهذا فليس من الغريب أن يطلق على الميتوكوندريا ( بيت الطاقة ) للخلية .
http://www.lakii.com/vb/a-111/a-721802/

الأربعاء، 19 ديسمبر، 2012

ستيفن هوكنغ متناقض مع نفسه وقوانين الفيزياء

ستيفن هوكينغ هو عالم فيزيائي معوق مشلول متناقض مع نفسه
 ستيفن هاوكنج وعد العالم منذ 30 سنة أن النظرية التي تصف كل شيء في الكون أو نظرية كل شيء والتي تجمع القوي الأربع في الطبيعة في معادلة واحدة ستتم صياغتها بقدوم العام 2000 لكن وبعد ان تجاوز العالم عام 2010 خرج علينا ستيفن هاوكنج وقال بسخرية شديدة لا يوجد شيء اسمه نظرية كل شيء ثم يتؤكـأ على النظرية ام وهي نظرية لم تكتمل بعد ولها افتراضات خرافية كما يقول إد ويتن Ed witen وتمت صياغتها بخمس معادلات متناقضة تماما ويدافع هاوكنج عن هذه النقطة فيقول كل معادلة ربما تفيد حلا لمشكلة ما بخصوص القوى الأربع كما أن للضوء طبيعة موجية وطبيعة جسيمية وكلاما صحيح ثم لا يلبث هاوكنج أن يقفز إلى نظرية الأوتار الفائقة ومشاكل نظرية الأوتار الفائقة والتي ظل هاوكنج يؤسس لها طوال 200 صفحة
 لكنه بنيت نظريته الجديدة على اوهام غير قائم على أسس وقوانين الفيزياء التي لا تثبت صحة نظريته  القائلة ان الكون أوجدها عفوياً وبدون خالق ،
 و جر تحويل العلم إلى إيديولوجية لخدمة أغراض أخرى، ولكنه مخطئ لأن موضوع الفيزياء ينحصر في القوانين المتعلقة بحركة الأجرام ولا يستطيع الولوج إلى موضوعات الوجود الكبرى التي قد تقع خارج هذا الكون نفسه، لذلك فما سوف ينشره في كتابه الجديد " التصميم العظيم" لن يعدو أن يكون نقضا لغزله الذي غزله في الكتب السابقة، وإننا نشم في الكتاب الجديد رائحة البحث عن المال 
 أما اقانون الجاذبية الذي تحدث عنه عند التفصيل لا يفيده في البرهان على عدم وجود الله في شيء لكون أن محل النزاع هو ما قبل وجود قانون الجاذبية نفسه، ومن أوجده ومن أطلق شرارته الأولى؟ ومن فجر تلك النقطة النورية الخارجة من العدم؟ من صمم قوانين الأجرام المتفككة، هل توجد سيارة بدون صانع،
 أو كمبيتر مبرمج دون مبرمج؟ سيكون من الحمق ومن الخرف ومن البهتان العظيم نسبة هذه الأكاذيب إلى علم الفيزياء، لذلك سوف يتبرأ أغلب الفيزيائيين الباحثين من هذه الترهات المشوهة للعلم والعلماء، ومن أراد اكتشاف التناقض الصارخ بين آراء ستيفن السابقة ورأيه اليوم عليه بقراءة كتابه "تاريخ الزمن" وكتابه "الكون في قشرة جوز" وسوف يرى أن ستيفن كان بارعا في الاعتراف بالخالق بشكل اضطراري وحتمي، واليوم عندما أصبح شيخا هرما ومعوقا ومريضا أصابه الخرف !! وأرادت بعض الدوائر استغلال شهرته لدعم إيديولوجية الإلحاد، ولكن هيهات ف 99 في المائة من سكان العالم مؤمنون بالخالق على اختلاف تصورهم له.


و القرآن الكريم مليء بالأدلة التي تثبت بأن الكون له خالق واحد هو الله سبحان وتعالى

الثلاثاء، 18 ديسمبر، 2012

تموجات الفراغ وخرافة وظهور الكون وبدون تدخل خارجي.


رد على قول الماديين:الفراغ الذي لا بداية له(وبالتالي لا يحتاج الى موجد) الحاوي على شكل من أشكال الطاقة بشكل تموجات حدث فيه تحول للطاقة وظهور للكون وبدون تدخل خارجي.
ان فراغ الماديين الذي لا بداية له كان يخضع وفقا لكلامهم الى تذبذبات عشوائية وبلا سبب أدت في محصلتها الى نشوء الكون وبالتالي فان النمط الذي تخضع له هذه التحولات وفقا لكلامهم هو من النمط المباشر أي أنه يسير باتجاه معين لصالح تشكيل بعض النواتج المستقرة على حساب تناقص المواد الأولية ومخطط التفاعل وفقا لذلك هو على الشكل التالي:


C<------------------A+B
هذا النمط من التحولات يحدث ضمن فترة محددة ويبدأ عند نقطة معينة ولا يمكن أن يمتد من اللانهاية الى نقطة تشكل الكون .
ان التفاعل أو التحول الذي تتحدث عنه قد امتد من فترة زمن
ز=-لانهاية الى نقطة محددة هي نقطة تشكل الكون عندها ز=0
وهذا التحول وفقا للنواتج المتشكلة عنه هو من النمط المباشر والتفاعلات من النمط المباشر مهما كانت بطيئة الا أنها لا تصل الى مرحلة الامتداد الزمني اللامتناهي!فهي تبدأ عند لحظة محددة وتنتهي عند لحظة محددة.وحتى تفاعلات التفكك الاشعاعي للعناصر المشعة هي تفاعلات محددة الزمن مع أنها قد تمتد عبر ملايين السنين وبمجرد ان تقول ملايين السنين يعني حددت المدة
فالامتداد من ز= -لانهاية الى النقطة ز=0 هو امتداد لا متناه أي عبر فترة زمنية غير قابلة للتحديد وبالتالي يستحيل حدوث مثل هذه التحولات فالقول الأصح هو أنها اما لم تحدث أصلا أو أن نمطا آخر من التحولات قد حدث.
اذا لم تكن التحولات مباشرة فمن الممكن أن تكون عكوسة لنناقش ذلك:
التفاعل العكوس تفاعل يجري بالاتجاهين أي باتجاه تشكيل النواتج و أيضا تعود النواتج للتفكك لتشكيل المواد الأولية:
A+B<-------------->C
ان هذا التحول يسير بالاتجاهين أي باتجاه تشكيل Cوباتجاه اعادة تشكيل AوB
هذا التفاعل بعد وصوله الى حالة التوازن فانه يصبح مستقلا كليا عن الزمن أي مهما امتد الزمن فانه لا ينزاح الى أي من الاتجاهين هذه الحالة من التوازن تضفي عليه (أبدية لا متناهية)طبعا من الناحية النظرية فقط وفي حال ترك بدون اضافة أي وسيط يجعل التفاعل ينزاح لصالح احدى المواد.
نفهم من هذا الكلام أن الفراغ لكي يكون فعلا بلا بداية أي خارجا عن التبعية للزمن يجب أن يكون نمط تحولاته من النمط العكوس.
ولكن نظريتهم تقول أن الفراغ ولّد الكون بعد هذه التحولات وهذا ان حدث ووفقا لمعطيات الماديين (أزلية الفراغ) لن يحدث الا بتدخل وسيط خارجي يجعل التحول ينزاح باتجاه تشكيل أحد النواتج ولكن هذا ما تصر على عدم حدوثه مطلقا.
اذن فالتحولات في الفراغ ليست من النمط المباشر وليست من النمط العكوس فما الاحتمال الثالث؟ الاحتمال الثالث أن الفراغ لم يكن يحدث فيه أي تحول ولكن هذا يعني أنه لن ينتج أي ناتج ولن يتشكل الكون وهذا غير صحيح أيضا.
ان كل ما تحدثنا عنه من انماط للتحول أو عدم حدوث التحول ليشير الى أمرين:
نفي صفة اللابداية أو الأزلية عن الفراغ-أو نفي تشكل الكون من هذا الفراغ الأزلي بدون تدخل عامل خارجي.وكلا العبارتين تشيران الى بطلان نظرية التي تقول أن الفراغ الأزلي ذي التموجات العشوائية الدائمة هو المولد للكون.
(أن الآراء الشخصية ليست اثباتا علميا وان منها ما ينافي أبسط المبادئ العلمية وأننا نحن المؤمنين نحترم العلم أكثر ممن يدعون تأليههم للعلم فلا نفتري على العلم بمغالطات تنسف أسس العلم من جذورها.)
اذن فكل ما جائت بهم من نظريات هي عبارة عن مغالطات ينفي آخرها أولها ويفني بعضها الآخر وهي طعن صريح بالعلم ومبادئه ولا دليل على صحتها لأنه أصلا خاطئة وبالتالي يستحيل اثبات صحتها فالخطأ لا يأتي بصحيح كما تعلمون.
لقد أغرقت انفسهم في بحر من التناقضات العلمية والمنطقية حاولت جاهدا ان تتجنبها باعتماد أسلوب اللف والدوران الا انهم وقعت فيه أخيرا ربما لأنهم صدّقت للحظة ما تدعيه أو انهم حسبت انفسهم أستاذا في جامعة لا يجرؤ طلابه على الاشارة الى أخطائه خوفا من التأنيب أو الانتقام ..

ولله الامر جميعاً (و اذا اراد شيئاً ان يقول له كن فيكون )