I.2 عملية التمثيل الضوئي والشروط اللازمة لذلك. المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي ما هو nadph في علم الأحياء

- تخليق المواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء مع الاستخدام الإجباري للطاقة الضوئية:

6CO 2 + 6H 2 O + Q ضوء → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

في النباتات العليا، عضو التمثيل الضوئي هو الورقة، وعضيات التمثيل الضوئي هي البلاستيدات الخضراء (تركيب البلاستيدات الخضراء - المحاضرة رقم 7). تحتوي أغشية ثايلاكويدات البلاستيدات الخضراء على أصباغ التمثيل الضوئي: الكلوروفيل والكاروتينات. هناك عدة أنواع مختلفة من الكلوروفيل ( ا ب ت ث)، وأهمها هو الكلوروفيل أ. في جزيء الكلوروفيل، يمكن تمييز "رأس" البورفيرين مع ذرة مغنيسيوم في المركز و"ذيل" فيتول. "رأس" البورفيرين عبارة عن بنية مسطحة، محبة للماء، وبالتالي تقع على سطح الغشاء الذي يواجه البيئة المائية للسدى. "ذيل" الفايتول كاره للماء وبالتالي يحتفظ بجزيء الكلوروفيل في الغشاء.

يمتص الكلوروفيل الضوء الأحمر والأزرق البنفسجي، ويعكس الضوء الأخضر، وبالتالي يعطي النباتات لونها الأخضر المميز. يتم تنظيم جزيئات الكلوروفيل في أغشية الثايلاكويد في أنظمة الصور. تحتوي النباتات والطحالب الخضراء المزرقة على النظام الضوئي 1 والنظام الضوئي 2، في حين أن البكتيريا التي تقوم بالتمثيل الضوئي لديها النظام الضوئي 1. فقط النظام الضوئي 2 يمكنه تحليل الماء لتحرير الأكسجين وأخذ الإلكترونات من هيدروجين الماء.

عملية التمثيل الضوئي هي عملية معقدة متعددة الخطوات؛ تنقسم تفاعلات البناء الضوئي إلى مجموعتين: التفاعلات مرحلة الضوءوردود الفعل المرحلة المظلمة.

مرحلة الضوء

تحدث هذه المرحلة فقط في وجود الضوء في أغشية الثايلاكويد بمشاركة الكلوروفيل وبروتينات نقل الإلكترون وإنزيم ATP Synthetase. تحت تأثير كم من الضوء، يتم إثارة إلكترونات الكلوروفيل، وتترك الجزيء وتدخل الجانب الخارجي لغشاء الثايلاكويد، والذي يصبح في النهاية مشحونًا سالبًا. يتم تقليل جزيئات الكلوروفيل المؤكسدة عن طريق أخذ الإلكترونات من الماء الموجود في الفضاء داخل الإثيلاكويد. وهذا يؤدي إلى انهيار أو تحلل الماء ضوئيًا:

H 2 O + Q ضوء → H + + OH - .

تتخلى أيونات الهيدروكسيل عن إلكتروناتها، وتصبح جذرية متفاعلة.OH:

أوه - → .OH + ه - .

تتحد جذور OH لتكوين الماء والأكسجين الحر:

4NO. → 2 ح 2 يا + يا 2.

في هذه الحالة، يتم إزالة الأكسجين إلى البيئة الخارجية، وتتراكم البروتونات داخل الثايلاكويد في “خزان البروتون”. ونتيجة لذلك، فإن غشاء الثايلاكويد، من ناحية، مشحون بشكل إيجابي بسبب H +، ومن ناحية أخرى، بسبب الإلكترونات، فهو مشحون سلبا. عندما يصل فرق الجهد بين الجانبين الخارجي والداخلي لغشاء الثايلاكويد إلى 200 مللي فولت، يتم دفع البروتونات عبر قنوات إنزيم ATP ويتم فسفرة ADP إلى ATP؛ يستخدم الهيدروجين الذري لاستعادة الناقل المحدد NADP + (فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) إلى NADPH 2:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

وهكذا، في مرحلة الضوء، يحدث التحلل الضوئي للمياه، والذي يرافقه ثلاث عمليات مهمة: 1) تخليق ATP؛ 2) تشكيل NADPH 2؛ 3) تكوين الأكسجين. ينتشر الأكسجين في الغلاف الجوي، ويتم نقل ATP وNADPH 2 إلى سدى البلاستيدات الخضراء ويشاركان في عمليات المرحلة المظلمة.

1 - سدى البلاستيدات الخضراء. 2 - جرانا ثايلاكويد .

المرحلة المظلمة

تحدث هذه المرحلة في سدى البلاستيدات الخضراء. لا تتطلب تفاعلاتها طاقة ضوئية، لذلك لا تحدث في الضوء فحسب، بل في الظلام أيضًا. تفاعلات المرحلة المظلمة هي سلسلة من التحولات المتعاقبة لثاني أكسيد الكربون (القادم من الهواء)، مما يؤدي إلى تكوين الجلوكوز والمواد العضوية الأخرى.

التفاعل الأول في هذه السلسلة هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون؛ متقبل ثاني أكسيد الكربون هو سكر خماسي الكربون. ريبولوز ثنائي الفوسفات(ريبف)؛ الانزيم يحفز التفاعل الريبولوز ثنائي الفوسفات كربوكسيلاز(ريبب كربوكسيلاز). نتيجة لكربكسلة ثنائي فوسفات الريبولوز، يتكون مركب غير مستقر مكون من ستة ذرات كربون، والذي ينقسم على الفور إلى جزيئين حمض الفوسفوجليسريك(ف جي كيه). ثم تحدث دورة من التفاعلات يتم فيها تحويل حمض الفوسفوجليسريك من خلال سلسلة من المواد الوسيطة إلى الجلوكوز. تستخدم هذه التفاعلات طاقة ATP وNADPH 2 المتكونة في الطور الضوئي؛ وتسمى دورة هذه التفاعلات "دورة كالفين":

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O.

بالإضافة إلى الجلوكوز، يتم تشكيل مونومرات أخرى من المركبات العضوية المعقدة أثناء عملية التمثيل الضوئي - الأحماض الأمينية والجلسرين والأحماض الدهنية والنيوكليوتيدات. يوجد حاليًا نوعان من عملية التمثيل الضوئي: التمثيل الضوئي C3 - والتمثيل الضوئي C4.

ج3- التمثيل الضوئي

هذا هو نوع من التمثيل الضوئي الذي يكون فيه المنتج الأول عبارة عن مركبات ثلاثية الكربون (C3). تم اكتشاف عملية التمثيل الضوئي لـ C3 قبل عملية التمثيل الضوئي لـ C4 (م. كالفن). إنها عملية التمثيل الضوئي للكربون C3 التي تم وصفها أعلاه، تحت عنوان "المرحلة المظلمة". السمات المميزة لعملية التمثيل الضوئي C 3: 1) متقبل ثاني أكسيد الكربون هو RiBP، 2) يتم تحفيز تفاعل الكربوكسيل لـ RiBP بواسطة RiBP carboxylase، 3) نتيجة لكربكسلة RiBP، يتم تكوين مركب سداسي الكربون، والذي يتحلل إلى اثنين من PGAs. تمت استعادة FGK إلى ثلاثي الفوسفات(تف). يتم استخدام بعض من TF لتجديد RiBP، ويتم تحويل البعض الآخر إلى الجلوكوز.

1 - البلاستيدات الخضراء. 2 - البيروكسيسوم. 3- الميتوكوندريا.

هذا هو امتصاص الأكسجين المعتمد على الضوء وإطلاق ثاني أكسيد الكربون. في بداية القرن الماضي، ثبت أن الأكسجين يثبط عملية التمثيل الضوئي. كما اتضح فيما بعد، بالنسبة لـ RiBP carboxylase، لا يمكن أن تكون الركيزة ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل الأكسجين أيضًا:

O 2 + RiBP → فوسفوغليكولات (2C) + PGA (3C).

ويسمى الإنزيم RiBP Oxygenase. الأكسجين هو مثبط تنافسي لتثبيت ثاني أكسيد الكربون. يتم تقسيم مجموعة الفوسفات ويتحول الفوسفوجليكولات إلى جليكولات، والتي يجب على النبات الاستفادة منها. يدخل البيروكسيسومات، حيث يتأكسد إلى الجلايسين. يدخل الجليسين إلى الميتوكوندريا، حيث يتأكسد إلى سيرين، مع فقدان الكربون الثابت بالفعل على شكل ثاني أكسيد الكربون. ونتيجة لذلك، يتم تحويل جزيئين جليكولات (2C + 2C) إلى PGA واحد (3C) وCO 2. يؤدي التنفس الضوئي إلى انخفاض إنتاجية نباتات C3 بنسبة 30-40٪ ( مع 3 نباتات- نباتات تتميز بعملية التمثيل الضوئي C3).

التمثيل الضوئي C4 هو عملية التمثيل الضوئي حيث يكون المنتج الأول عبارة عن مركبات رباعية الكربون (C4). في عام 1965، وجد أن أول منتجات عملية التمثيل الضوئي في بعض النباتات (قصب السكر، الذرة، الذرة الرفيعة، الدخن) هي أحماض رباعية الكربون. كانت تسمى هذه النباتات مع 4 نباتات. في عام 1966، أظهر العلماء الأستراليون هاتش وسلاك أن نباتات C4 لا تحتوي فعليًا على تنفس ضوئي وتمتص ثاني أكسيد الكربون بكفاءة أكبر. بدأ تسمية مسار تحولات الكربون في نباتات C 4 بواسطة هاتش سلاك.

تتميز نباتات C4 ببنية تشريحية خاصة للورقة. جميع الحزم الوعائية محاطة بطبقة مزدوجة من الخلايا: الطبقة الخارجية هي خلايا الميزوفيل، والطبقة الداخلية هي خلايا الغلاف. يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون في السيتوبلازم في خلايا الميزوفيل، ويكون المتقبل فوسفونول بيروفات(PEP، 3C)، نتيجة للكربوكسيل لـ PEP، يتم تشكيل أوكسالوسيتات (4C). يتم تحفيز العملية بيب كربوكسيلاز. وعلى عكس كربوكسيلاز RiBP، فإن كربوكسيلاز PEP لديه تقارب أكبر لـ CO 2، والأهم من ذلك، أنه لا يتفاعل مع O 2 . تحتوي البلاستيدات الخضراء المتوسطة على العديد من الحبوب حيث تحدث تفاعلات الطور الضوئي بشكل نشط. تحدث تفاعلات المرحلة المظلمة في البلاستيدات الخضراء للخلايا الغمدية.

يتم تحويل أوكسالوسيتات (4C) إلى مالات، والذي يتم نقله من خلال البلازموديسماتا إلى الخلايا الغمدية. وهنا يتم نزع الكربوكسيل منه ونزع الهيدروجين منه لتكوين البيروفات، CO 2 و NADPH 2 .

يعود البيروفات إلى خلايا الميزوفيل ويتم تجديده باستخدام طاقة ATP في PEP. يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى بواسطة كربوكسيلاز RiBP لتكوين PGA. يتطلب تجديد PEP طاقة ATP، لذا فهو يتطلب ما يقرب من ضعف الطاقة التي تتطلبها عملية التمثيل الضوئي C 3.

معنى عملية البناء الضوئي

بفضل عملية التمثيل الضوئي، يتم امتصاص مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي كل عام ويتم إطلاق مليارات الأطنان من الأكسجين؛ التمثيل الضوئي هو المصدر الرئيسي لتكوين المواد العضوية. يشكل الأكسجين طبقة الأوزون، التي تحمي الكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة.

أثناء عملية التمثيل الضوئي، تستخدم الورقة الخضراء حوالي 1% فقط من الطاقة الشمسية الساقطة عليها، وتبلغ الإنتاجية حوالي 1 جرام من المادة العضوية لكل 1 متر مربع من السطح في الساعة.

التركيب الكيميائي

يُطلق على تخليق المركبات العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء، الذي لا يتم بواسطة طاقة الضوء، ولكن بسبب طاقة أكسدة المواد غير العضوية، اسم التركيب الكيميائي. تشمل الكائنات الحية التخليقية الكيميائية بعض أنواع البكتيريا.

البكتيريا النتروجينيةتتأكسد الأمونيا إلى نيتروز ثم إلى حمض النيتريك (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

بكتيريا الحديدتحويل الحديدوز إلى حديد أكسيد (Fe 2+ → Fe 3+).

بكتيريا الكبريتأكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى الكبريت أو حمض الكبريتيك (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O، H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

نتيجة تفاعلات الأكسدة للمواد غير العضوية، يتم إطلاق الطاقة، والتي تخزنها البكتيريا على شكل روابط ATP عالية الطاقة. يستخدم ATP لتخليق المواد العضوية، والذي يحدث بشكل مشابه لتفاعلات المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي.

تساهم البكتيريا الكيميائية التخليقية في تراكم المعادن في التربة، وتحسين خصوبة التربة، وتعزيز معالجة مياه الصرف الصحي، وما إلى ذلك.

اذهب إلى المحاضرة رقم 11"مفهوم التمثيل الغذائي. التخليق الحيوي للبروتينات"

اذهب إلى المحاضرات رقم 13"طرق انقسام الخلايا حقيقية النواة: الانقسام، الانقسام الاختزالي، الانقسام"

هناك ثلاثة أنواع من البلاستيدات:

البلاستيدات الخضراء- اللون الأخضر، الوظيفة - التمثيل الضوئي
البلاستيدات الملونة- الأحمر والأصفر، هما البلاستيدات الخضراء المتهالكة، ويمكنهما إعطاء ألوان زاهية للبتلات والفواكه.
ليوكوبلاست- عديم اللون، وظيفة - تخزين المواد.

هيكل البلاستيدات الخضراء

مغطاة بغشاءين. الغشاء الخارجي أملس، والداخلي به نتوءات إلى الداخل - ثايلاكويدات. تسمى أكوام من الثايلاكويدات القصيرة بقولياتفهي تزيد من مساحة الغشاء الداخلي لاستيعاب أكبر عدد ممكن من إنزيمات التمثيل الضوئي.

تسمى البيئة الداخلية للبلاستيدات الخضراء بالسدى. يحتوي على الحمض النووي الدائري والريبوسومات، التي تجعل البلاستيدات الخضراء جزءًا من بروتيناتها بشكل مستقل، ولهذا السبب يطلق عليها عضيات شبه مستقلة. (يُعتقد أن البلاستيدات كانت في السابق بكتيريا حرة تمتصها خلية كبيرة، ولكن لا يتم هضمها).

التمثيل الضوئي (بسيط)

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

التمثيل الضوئي (صعوبة متوسطة)

1. مرحلة الضوء.
يحدث في الضوء في جرانا البلاستيدات الخضراء. تحت تأثير الضوء، يحدث تحلل (تحلل ضوئي) للماء، مما ينتج عنه الأكسجين الذي يتم إطلاقه، وكذلك ذرات الهيدروجين (NADP-H) وطاقة ATP، والتي يتم استخدامها في المرحلة التالية.

2. المرحلة المظلمة.
يحدث في الضوء والظلام (ليس 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 باستخدام 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 الرقمين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) تكوين جزيئات NADP-2H
ب) إطلاق الأكسجين
ب) تخليق السكريات الأحادية
د) تخليق جزيئات ATP
د) إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الكربوهيدرات

إجابة

2. إنشاء تطابق بين الخاصية ومرحلة التمثيل الضوئي: 1) الضوء، 2) الظلام. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) التحلل الضوئي للماء
ب) تثبيت ثاني أكسيد الكربون
ب) تقسيم جزيئات ATP
د) إثارة الكلوروفيل بواسطة الكمات الضوئية
د) تخليق الجلوكوز

إجابة

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

إجابة

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

إجابة

5. إنشاء تطابق بين مراحل التمثيل الضوئي وخصائصها: 1) الضوء، 2) الظلام. اكتب الأرقام 1 و 2 بالترتيب المطابق للحروف.
أ) يحدث التحلل الضوئي للماء
ب) يتكون ATP
ب) ينطلق الأكسجين إلى الغلاف الجوي
د) يستمر في إنفاق طاقة ATP
د) يمكن أن تحدث التفاعلات في الضوء وفي الظلام

إجابة

6 سبت. إنشاء تطابق بين مراحل عملية التمثيل الضوئي وخصائصها: 1) الضوء، 2) الظلام. اكتب الأرقام 1 و 2 بالترتيب المطابق للحروف.
أ) استعادة NADP+
ب) نقل أيونات الهيدروجين عبر الغشاء
ب) يحدث في جرانا البلاستيدات الخضراء
د) يتم تصنيع جزيئات الكربوهيدرات
د) تنتقل إلكترونات الكلوروفيل إلى مستوى طاقة أعلى
ه) يتم استهلاك طاقة ATP

إجابة

تشكيل 7:
أ) حركة الإلكترونات المثارة
ب) تحويل NADP-2R إلى NADP+

تحليل الجدول. املأ الخلايا الفارغة في الجدول باستخدام المفاهيم والمصطلحات الواردة في القائمة. لكل خلية مكتوبة بأحرف، حدد المصطلح المناسب من القائمة المتوفرة.
1) أغشية الثايلاكويد
2) مرحلة الضوء
3) تثبيت الكربون غير العضوي
4) التمثيل الضوئي للماء
5) المرحلة المظلمة
6) السيتوبلازم الخلية

إجابة

تحليل الجدول "تفاعلات التمثيل الضوئي". لكل حرف، حدد المصطلح المقابل من القائمة المتوفرة.
1) الفسفرة التأكسدية
2) أكسدة NADP-2H
3) أغشية الثايلاكويد
4) تحلل السكر
5) إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى البنتوز
6) تكوين الأكسجين
7) تكوين ثنائي فوسفات الريبولوز والجلوكوز
8) تركيب 38 ATP

إجابة

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

إجابة

1. الميزات المذكورة أدناه، باستثناء اثنتين منها، تُستخدم لوصف بنية ووظائف عضية الخلية الموضحة. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها.

2) يتراكم جزيئات ATP
3) يوفر عملية التمثيل الضوئي

5) يتمتع بشبه الحكم الذاتي

إجابة

2. يمكن استخدام جميع الخصائص المذكورة أدناه، باستثناء اثنتين، لوصف عضية الخلية الموضحة في الشكل. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما.
1) عضية ذات غشاء واحد
2) يتكون من العرف والكروماتين
3) يحتوي على الحمض النووي الدائري
4) يصنع البروتين الخاص به
5) قادرة على القسمة

إجابة

يمكن استخدام جميع الخصائص التالية، باستثناء اثنتين، لوصف بنية ووظائف البلاستيدات الخضراء. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما.
1) عضية ذات غشاء مزدوج
2) لديه جزيء الحمض النووي المغلق الخاص به
3) عضية شبه مستقلة
4) يشكل المغزل
5) مليئة عصارة الخلية بالسكروز

إجابة

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

إجابة

اختر الخيار الصحيح. في تركيب ما المادة التي تشارك ذرات الهيدروجين في المرحلة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي؟
1) NADP-2H
2) الجلوكوز
3) اعبي التنس المحترفين
4) الماء

إجابة

يمكن استخدام جميع الخصائص التالية، باستثناء اثنتين، لتحديد عمليات الطور الضوئي لعملية التمثيل الضوئي. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما.
1) التحلل الضوئي للماء

4) تكوين الأكسجين الجزيئي

إجابة

اختر إجابتين صحيحتين من أصل خمسة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما. خلال المرحلة الضوئية 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 لتكوين النشا
4) يتم تصنيع جزيئات ATP
5) يتم إنفاق طاقة جزيئات ATP على تخليق الكربوهيدرات

إجابة

اختر الخيار الصحيح. ما هي العضية الخلوية التي تحتوي على الحمض النووي؟
1) فجوة
2) الريبوسوم
3) البلاستيدات الخضراء
4) الليزوزوم

إجابة

تدرج في النص "تخليق المواد العضوية في النبات" المصطلحات المفقودة من القائمة المقترحة، باستخدام الرموز الرقمية. اكتب الأرقام المحددة بالترتيب المطابق للحروف. تخزن النباتات الطاقة اللازمة لوجودها على شكل مواد عضوية. يتم تصنيع هذه المواد خلال __________ (أ). تحدث هذه العملية في الخلايا الورقية في __________ (ب) - البلاستيدات الخضراء الخاصة. أنها 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

إجابة

اختر الخيار الصحيح. في الخلايا، يحدث تخليق الجلوكوز الأولي
1) الميتوكوندريا
2) الشبكة الإندوبلازمية
3) مجمع جولجي
4) البلاستيدات الخضراء

إجابة

اختر الخيار الصحيح. تتشكل جزيئات الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي بسبب تحلل الجزيئات
1) ثاني أكسيد الكربون
2) الجلوكوز
3) اعبي التنس المحترفين
4) الماء

إجابة

اختر الخيار الصحيح. هل العبارات التالية حول عملية البناء الضوئي صحيحة؟ أ) في مرحلة الضوء، تتحول طاقة الضوء إلى طاقة الروابط الكيميائية للجلوكوز. ب) تحدث تفاعلات الطور المظلم على أغشية الثايلاكويد التي تدخل إليها جزيئات ثاني أكسيد الكربون.
1) أ فقط هو الصحيح
2) فقط ب هو الصحيح
3) كلا الحكمين صحيحان
4) كلا الحكمين غير صحيحين

إجابة

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

إجابة

2. تحديد 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 جلوكوز

إجابة

3. تحديد تسلسل العمليات التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.

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

إجابة

حدد ثلاث ميزات لهيكل ووظائف البلاستيدات الخضراء
1) تشكل الأغشية الداخلية أعرافاً
2) حدوث العديد من التفاعلات في الحبوب
3) يحدث فيها تخليق الجلوكوز
4) هي موقع تخليق الدهون
5) تتكون من جزيئتين مختلفتين
6) عضيات ذات غشاء مزدوج

إجابة

حدد ثلاث عبارات صحيحة من القائمة العامة، واكتب الأعداد المشار إليها تحتها في الجدول. خلال مرحلة الضوء يحدث التمثيل الضوئي
1) التحلل الضوئي للماء
2) اختزال ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز
3) تصنيع جزيئات ATP باستخدام طاقة ضوء الشمس
4) اتصال الهيدروجين مع الناقل NADP+
5) استخدام طاقة جزيئات ATP لتخليق الكربوهيدرات

إجابة

يمكن استخدام جميع الخصائص المذكورة أدناه باستثناء اثنتين لوصف المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما.
1) يتكون منتج ثانوي - الأكسجين
2) يحدث في سدى البلاستيدات الخضراء
3) ربط ثاني أكسيد الكربون
4) توليف ATP
5) التحلل الضوئي للماء

إجابة

اختر الخيار الصحيح. ينبغي اعتبار عملية التمثيل الضوئي إحدى الروابط المهمة في دورة الكربون في المحيط الحيوي، حيث إنها خلالها
1) تمتص النباتات الكربون من الطبيعة الجامدة إلى المادة الحية
2) تطلق النباتات الأكسجين في الغلاف الجوي
3) تطلق الكائنات الحية ثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس
4) الإنتاج الصناعي يجدد الغلاف الجوي بثاني أكسيد الكربون

إجابة

إنشاء تطابق بين مراحل العملية والعمليات: 1) التمثيل الضوئي، 2) التخليق الحيوي للبروتين. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) إطلاق الأكسجين الحر
ب) تكوين الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية
ب) تخليق mRNA على الحمض النووي
د) عملية الترجمة
د) استعادة الكربوهيدرات
هـ) تحويل NADP+ إلى NADP 2H

إجابة

حدد عضيات الخلية وبنيتها المشاركة في عملية التمثيل الضوئي.
1) الليزوزومات
2) البلاستيدات الخضراء
3) الثايلاكويدات
4) الحبوب
5) الفجوات
6) الريبوسومات

إجابة

تستخدم المصطلحات التالية، باستثناء اثنين، لوصف البلاستيدات. حدد المصطلحين "المتسربين" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها في الجدول.
1) الصباغ
2) الجليكوكليكس
3) جرانا
4) كريستا
5) ثايلاكويد

إجابة

يمكن استخدام جميع الخصائص التالية باستثناء اثنتين لوصف عملية التمثيل الضوئي. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة، واكتب الأرقام المشار إليها في إجابتك.
1) يتم استخدام الطاقة الضوئية لتنفيذ العملية.
2) تحدث العملية بوجود الإنزيمات.
3) يعود الدور المركزي في العملية إلى جزيء الكلوروفيل.
4) يصاحب العملية انهيار جزيء الجلوكوز.
5) لا يمكن أن تحدث العملية في الخلايا بدائية النواة.

إجابة

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

إجابة

تُستخدم الميزات المذكورة أدناه، باستثناء اثنتين منها، لوصف بنية ووظائف عضية الخلية الموضحة. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) تحلل البوليمرات الحيوية إلى مونومرات
2) يتراكم جزيئات ATP
3) يوفر عملية التمثيل الضوئي
4) يشير إلى عضيات الغشاء المزدوج
5) يتمتع بشبه الحكم الذاتي

إجابة

إنشاء مراسلات بين العمليات وتوطينها في البلاستيدات الخضراء: 1) السدى، 2) الثايلاكويد. اكتب الأرقام 1 و 2 بالترتيب المطابق للحروف.
أ) استخدام ATP
ب) التحلل الضوئي للماء
ب) تحفيز الكلوروفيل
د) تكوين البنتوز
د) نقل الإلكترون على طول سلسلة الإنزيم

إجابة

كما يوحي الاسم، فإن عملية التمثيل الضوئي هي في الأساس عملية التوليف الطبيعي للمواد العضوية، حيث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والماء إلى جلوكوز وأكسجين حر.

وهذا يتطلب وجود الطاقة الشمسية.

ويمكن عموماً تمثيل المعادلة الكيميائية لعملية البناء الضوئي على النحو التالي:

تتم عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين: الظلام والضوء. تختلف التفاعلات الكيميائية للمرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي اختلافًا كبيرًا عن تفاعلات المرحلة الضوئية، لكن المرحلتين المظلمة والخفيفة من عملية التمثيل الضوئي تعتمدان على بعضهما البعض.

يمكن أن تحدث مرحلة الضوء في أوراق النبات حصريًا في ضوء الشمس. بالنسبة للظلام، فإن وجود ثاني أكسيد الكربون ضروري، ولهذا السبب يجب على النبات أن يمتصه باستمرار من الجو. سيتم توفير جميع الخصائص المقارنة للمراحل المظلمة والخفيفة لعملية التمثيل الضوئي أدناه. ولهذا الغرض، تم إنشاء جدول مقارن "مراحل التمثيل الضوئي".

المرحلة الخفيفة من عملية التمثيل الضوئي

تحدث العمليات الرئيسية في الطور الضوئي لعملية التمثيل الضوئي في أغشية الثايلاكويد. وهو يشتمل على الكلوروفيل، وبروتينات نقل الإلكترون، ومركب ATP (إنزيم يسرع التفاعل) وضوء الشمس.

علاوة على ذلك، يمكن وصف آلية التفاعل على النحو التالي: عندما يضرب ضوء الشمس الأوراق الخضراء للنباتات، يتم إثارة إلكترونات الكلوروفيل (الشحنة السالبة) في بنيتها، والتي، بعد أن انتقلت إلى حالة نشطة، تترك جزيء الصباغ وتنتهي على خارج الثايلاكويد، الذي يكون غشاءه مشحونًا سلبيًا أيضًا. وفي الوقت نفسه، تتأكسد جزيئات الكلوروفيل ويتم تقليل المؤكسدات بالفعل، وبالتالي أخذ الإلكترونات من الماء الموجود في بنية الورقة.

تؤدي هذه العملية إلى تفكك جزيئات الماء، وتتخلى الأيونات الناتجة عن التحلل الضوئي للماء عن إلكتروناتها وتتحول إلى جذور OH القادرة على إجراء المزيد من التفاعلات. ثم تتحد جذور OH التفاعلية لتكوين جزيئات الماء والأكسجين الكاملة. في هذه الحالة، يهرب الأكسجين الحر إلى البيئة الخارجية.

نتيجة لكل هذه التفاعلات والتحولات، يتم شحن غشاء الثايلاكويد الورقي على جانب واحد بشكل إيجابي (بسبب أيون H+)، وعلى الجانب الآخر - سلبيًا (بسبب الإلكترونات). عندما يصل الفرق بين هذه الشحنات على جانبي الغشاء إلى أكثر من 200 مللي فولت، تمر البروتونات عبر قنوات خاصة من إنزيم سينثيتيز ATP ونتيجة لذلك، يتحول ADP إلى ATP (نتيجة لعملية الفسفرة). والهيدروجين الذري، الذي يتم إطلاقه من الماء، يعيد الناقل المحدد NADP+ إلى NADP·H2. كما نرى، نتيجة للمرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي، تحدث ثلاث عمليات رئيسية:

توليف ATP.
إنشاء NADP H2؛
تكوين الأكسجين الحر.

يتم إطلاق الأخير في الغلاف الجوي، ويشارك NADP H2 وATP في المرحلة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي.

المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي

تتميز المرحلتان المظلمة والخفيفة من عملية التمثيل الضوئي باستهلاك طاقة كبيرة من جانب النبات، لكن المرحلة المظلمة تستمر بشكل أسرع وتتطلب طاقة أقل. تفاعلات المرحلة المظلمة لا تتطلب ضوء الشمس، لذلك يمكن أن تحدث ليلا ونهارا.

تحدث جميع العمليات الرئيسية لهذه المرحلة في سدى البلاستيدات الخضراء النباتية وتمثل سلسلة فريدة من التحولات المتعاقبة لثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. التفاعل الأول في مثل هذه السلسلة هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون. ولجعل الأمر يحدث بشكل أكثر سلاسة وأسرع، قدمت الطبيعة إنزيم RiBP-carboxylase، الذي يحفز تثبيت ثاني أكسيد الكربون.

بعد ذلك، تحدث دورة كاملة من التفاعلات، والانتهاء منها هو تحويل حمض الفسفوغليسريك إلى الجلوكوز (السكر الطبيعي). تستخدم كل هذه التفاعلات طاقة ATP وNADP H2، والتي تم إنشاؤها في المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى الجلوكوز، تنتج عملية التمثيل الضوئي أيضًا مواد أخرى. من بينها الأحماض الأمينية المختلفة والأحماض الدهنية والجلسرين والنيوكليوتيدات.

مراحل التمثيل الضوئي: جدول المقارنة

*معايير المقارنة*	*مرحلة الضوء*	*المرحلة المظلمة*
ضوء الشمس	مطلوب	غير مطلوب
مكان رد الفعل	غرانا البلاستيدات الخضراء	سدى البلاستيدات الخضراء
الاعتماد على مصدر الطاقة	يعتمد على ضوء الشمس	يعتمد على ATP وNADP H2 المتكون في مرحلة الضوء وعلى كمية ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي
مواد البداية	الكلوروفيل، بروتينات نقل الإلكترون، سينثيتاز ATP	ثاني أكسيد الكربون
جوهر المرحلة وما يتكون	يتم تحرير O2 الحر، ويتم تشكيل ATP وNADP H2	تكوين السكر الطبيعي (الجلوكوز) وامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الجو

التمثيل الضوئي - فيديو

NADH - أساس الطاقة والحياة

بمعناها العادي، يمكن تعريف الحياة البيولوجية بأنها القدرة على توليد الطاقة داخل الخلية. هذه الطاقة عبارة عن روابط فوسفاتية عالية الطاقة من المواد الكيميائية التي يتم تصنيعها في الجسم. أهم المركبات عالية الطاقة هي أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP)، حمض الفوسفوريك الكرياتين، فوسفات النيكوتيناميد ثنائي النوكليوتيد (NAD(H) و NADP(H)) والكربوهيدرات المفسفرة.

نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADH) هو أنزيم موجود في جميع الخلايا الحية وهو جزء من مجموعة الإنزيمات النازعة للهيدروجين التي تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال. يؤدي وظيفة حامل الإلكترونات والهيدروجين الذي يتلقاه من المواد القابلة للأكسدة. الشكل المخفض (NADH) قادر على نقلها إلى مواد أخرى.

كيفية تحسين الأداء

ما هو ناد؟ كثير من الناس يطلقون عليه "اختصار للحياة". وهو بالفعل كذلك. تم العثور على NADH (أنزيم النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) في جميع الخلايا الحية وهو عنصر حيوي يتم من خلاله إنتاج الطاقة داخل الخلايا. ويشارك NADH في إنتاج ATP (ATP). NAD(H)، باعتباره جزيء طاقة عالمي، على عكس ATP، يمكنه تفريغ الميتوكوندريا باستمرار من التراكم المفرط لللاكتات نحو تكوين البيروفات منه، وذلك بسبب تحفيز مركب هيدروجيناز البيروفات، وهو حساس على وجه التحديد لـ NAD(H). /نسبة ن.د.

متلازمة التعب المزمن: التركيز على الميتوكوندريا

أظهر عدد من الدراسات السريرية فعالية أدوية NADH في متلازمة التعب المزمن. وكانت الجرعة اليومية عادة 50 ملغ. حدث التأثير الأقوى بعد 2-4 أسابيع من العلاج. انخفض التعب بنسبة 37-52٪. بالإضافة إلى ذلك، تحسنت هذه المعلمة المعرفية الموضوعية مثل تركيز الاهتمام.

NADH في علاج متلازمة التعب المزمن

NADH (إنزيم فيتامين ب3)، الموجود في جميع الخلايا الحية، هو جزء من مجموعة الإنزيمات النازعة للهيدروجين التي تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال؛ يؤدي وظيفة حامل الإلكترونات والهيدروجين الذي يتلقاه من المواد القابلة للأكسدة. وهو مصدر احتياطي للطاقة في الخلايا. ويشارك في جميع تفاعلات إنتاج الطاقة تقريبًا، مما يضمن تنفس الخلايا. من خلال التأثير على العمليات المقابلة في الدماغ، يمكن أن يمنع أنزيم فيتامين ب3 موت الخلايا العصبية أثناء نقص الأكسجة أو التغيرات المرتبطة بالعمر. يشارك في عمليات إزالة السموم من الكبد. في الآونة الأخيرة، تم إثبات قدرته على منع هيدروجين اللاكتات، وبالتالي الحد من الضرر الإقفاري و/أو نقص الأكسجة في عضلة القلب. وقد أكدت الدراسات التي أجريت على فعالية تناوله عن طريق الفم في علاج متلازمة التعب المزمن تأثيره التنشيطي على حالة الإنسان.

NADH في الرياضة والطب: مراجعة الأدبيات الأجنبية

لقد كتبنا عن NADH (فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) في المقالات السابقة. ونريد الآن تقديم معلومات من مصادر باللغة الإنجليزية حول دور وأهمية هذه المادة في استقلاب الطاقة في الجسم، وتأثيرها على الجهاز العصبي، ودورها في تطور عدد من الحالات المرضية وآفاق استخدامها في الطب والرياضة. (تحميل الدراسة عن NADH).

هيربالايف كويك سبارك الإنزيم المساعد 1 (NADH) ATP الطاقة

الطاقة الطبيعية على المستوى الخلوي

Quickspark هو أحد منتجات شركة هرباليفي. وهو شكل مستقر من فيتامين B3 الإنزيم المساعد 1. تم العثور على الإنزيم المساعد 1 في عام 1906 في النمسا من قبل عالم يدعى البروفيسور جورج بيركماير. تم تطوير الإنزيم المساعد 1 للأغراض الطبية واستخدم في الحرب العالمية الثانية.

ناد (إنادا)

نيكوتيناميد أدنين ثنائي النوكليوتيد (NADH) هو مادة تساعد على عمل الإنزيمات في الجسم. يلعب NADH دورًا في إنتاج الطاقة ويساعد في إنتاج L-dopa، الذي يحوله الجسم إلى الناقل العصبي الدوبامين. يتم تقييم NADH للعديد من الحالات وقد يكون مفيدًا لتعزيز الوظائف العقلية والذاكرة.

تنقسم الإنزيمات، مثل البروتينات، إلى مجموعتين: بسيطو معقد. تتكون الأحماض الأمينية البسيطة بالكامل من أحماض أمينية، وعند التحلل المائي تشكل أحماض أمينية حصرية، وتنظيمها المكاني محدود بالبنية الثلاثية. هذه هي الإنزيمات الهضمية بشكل رئيسي: البيبسين، التربسين، ليساسيم، الفوسفاتيز. تحتوي الإنزيمات المعقدة أيضًا، بالإضافة إلى الجزء البروتيني، على مكونات غير بروتينية، وتختلف هذه المكونات غير البروتينية في قوة الارتباط بالجزء البروتيني (الإنزيم البديل). إذا كان ثابت تفكك إنزيم معقد صغيرًا جدًا بحيث ترتبط جميع سلاسل البولي ببتيد في المحلول بمكوناتها غير البروتينية ولا يتم فصلها أثناء العزل والتنقية، فيسمى المكون غير البروتيني مجموعه اطراف صناعيه ويعتبر جزءًا لا يتجزأ من جزيء الإنزيم.

تحت مساعد الانزيم فهم المجموعة الإضافية التي يمكن فصلها بسهولة عن الإنزيم المساعد عند التفكك. هناك رابطة تساهمية معقدة إلى حد ما بين الإنزيم وأبسط مجموعة. هناك رابطة غير تساهمية (تفاعلات هيدروجينية أو إلكتروستاتيكية) بين الإنزيم المساعد والإنزيم المساعد. الممثلون النموذجيون للإنزيمات المساعدة هم:

ب 1 - الثيامين. بيروفوسفات (يحتوي على ب)

ب 2 - الريبوفلافين. فاد، FNK

PP - ناد، ناد

ح – البيوتين. بيوسيتين

ب 6 - البيريدوكسين. فوسفات البيريدوكسال

حمض البانتوثنيك: أنزيم أ

العديد من المعادن ثنائية التكافؤ (Cu، Fe، Mn، Mg) تعمل أيضًا كعوامل مساعدة، على الرغم من أنها ليست أنزيمات مساعدة ولا مجموعات صناعية. المعادن هي جزء من المركز النشط أو تعمل على تثبيت الهيكل الأمثل للمركز النشط.

المعادنالإنزيمات

الحديد، الفيهيموجلوبين، الكاتلاز، البيروكسيديز

النحاس، النحاس أوكسيديز السيتوكروم

ZnDNA – بوليميريز، ديهيدروجينيز

مغيكسوكيناز

منارجيناز

اختزال سيجلوتاثيون

يمكن لـ ATP وحمض اللاكتيك وtRNA أيضًا أداء وظيفة العامل المساعد. تجدر الإشارة إلى إحدى السمات المميزة للإنزيمات المكونة من مكونين، وهي أنه لا العامل المساعد (الإنزيم المساعد أو المجموعة الاصطناعية) ولا الإنزيم البديل يُظهر بشكل فردي نشاطًا تحفيزيًا، بل يُظهر فقط اندماجهما في كل واحد، وفقًا لبرنامج الثلاثة. تنظيم الأبعاد، يضمن سرعة حدوث التفاعلات الكيميائية.

هيكل NAD وNADP.

NAD و NADP عبارة عن إنزيمات مساعدة لإنزيمات هيدروجيناز المعتمدة على البيريدين.

نيكوتيناميد أدنين دين نيوكليوتيد.

نيكوتيناميد أدنين دين نيوكليوأميد فوسفات (NADP)

ترتبط قدرة NAD و NADP على لعب دور حامل الهيدروجين الدقيق بوجوده في بنيتهما -

ريميد حمض النيكوتينيك.

في الخلايا، تشارك إنزيمات الهيدروجين المعتمدة على NAD

في عمليات نقل الإلكترون من الركيزة إلى O.

تلعب نازعات الهيدروجين المعتمدة على NADP دورًا في العملية -

التخليق الحيوي ساه. ولذلك، فإن الإنزيمات المساعدة NAD وNADP

تختلف في التوطين داخل الخلايا: NAD

تتركز في الميتوكوندريا، ومعظم NADP

يقع في السيتوبلازم.

هيكل FAD و FMN.

FAD وFMN عبارة عن مجموعات صناعية من إنزيمات الفلافين. وهي مرتبطة بشدة بالإنزيم المساعد، على عكس NAD وNADP.

فلافين أحادي النوكليوتيد (FMN).

فلافيناسيتيل دينوكليوتيد.

الجزء النشط من جزيء FAD وFMN هو حلقة الريبوفلافين isoalloxadine، التي يمكن ربط ذرتي هيدروجين بها مع ذرات النيتروجين.