التفاعلات الضوئية ودورة كالفن – نقل الإلكترونات وإنزيم بناء ATP وRuBP/GP/TP وتجربة الكربون المشع ¹⁴C
الأحياءفسيولوجيا النبات16–17 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلغشاء ثايلاكويد فيه النظامان الضوئيان الثاني والأول، والتحلل الضوئي للماء، وسلسلة نقل إلكترونات تضخ H⁺ إلى تجويف الثايلاكويد، وإنزيم بناء ATP الذي يكوّن ATP، واختزال NADP إلى NADPH؛ وفي الحشوة (الستروما) تثبّت دورة كالفن CO₂ بواسطة RuBisCO، وتختزل GP إلى TP، وتجدد RuBP. أطفئ الضوء أو أوقف CO₂ لتشاهد تغير مستويات RuBP وGP وTP مع الزمن، وغيّر شدة الضوء وتركيز CO₂ ودرجة الحرارة لتحدد العامل المحدد. ويعيد نمط النبضة والمطاردة تجربة كالفن بالكربون المشع ¹⁴C: أضف H¹⁴CO₃⁻، وخذ عينات بعد فترات محددة، واقرأ الكروماتوجرام، وسجّل نسبة ¹⁴C في كل مركّب.
الدرس: البناء الضوئي: التفاعلات الضوئية (التحلل الضوئي للماء، نقل الإلكترونات، الفسفرة الضوئية، NADP المختزل) والتفاعلات اللاضوئية في دورة كالفن (تثبيت الكربون، الاختزال، تجديد RuBP)
ماذا تعرض
يحدث البناء الضوئي في مرحلتين مترابطتين داخل البلاستيدة الخضراء. في التفاعلات الضوئية على غشاء الثايلاكويد يثير الضوء النظامين الضوئيين الثاني والأول، ويتحلل الماء فيعطي O₂ وH⁺ وإلكترونات، وتضخ سلسلة نقل الإلكترونات H⁺ إلى التجويف؛ ثم يعود H⁺ عبر إنزيم بناء ATP فيتكوّن ATP، ويُختزل NADP إلى NADPH. وتستخدم دورة كالفن في الحشوة هذا ATP وNADPH: يثبّت RuBisCO جزيء CO₂ على RuBP فيتكوّن GP، ويُختزل GP إلى TP، ويجدد معظم TP جزيئات RuBP. وقد كشفت تجربة كالفن بالكربون المشع ¹⁴C (النبضة والمطاردة) هذا الترتيب.
طريقة الاستخدام
اضبط «الضوء» و«CO₂» و«درجة الحرارة» بالمنزلقات، ولاحظ الإلكترونات وH⁺ ومخزونات دورة كالفن. اضغط «إطفاء الضوء» أو «إيقاف CO₂» واقرأ على الرسم البياني كيف يتغير RuBP وGP وTP؛ واضغط مرة أخرى للإعادة. وفي نمط «تتبع ¹⁴C (كالفن)» اختر «أخذ العينة بعد» والمطاردة، ثم اضغط «خذ عينة واحدة» أو «سلسلة 2–120 s»، واقرأ الكروماتوجرام وجدول النتائج.
المعاملات القابلة للتغيير
- النمط مسار البناء الضوئي (التفاعلات الضوئية + دورة كالفن), تجربة كالفن للتتبع بـ ¹⁴CO₂
- شدة الضوء 0–2000 µmol photons m⁻² s⁻¹
- تركيز CO₂ 0–1500 ppm
- درجة الحرارة 5–45 °C
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يتراكم GP وينخفض RuBP عند إطفاء الضوء؟
- ماذا يحدث لـ RuBP وGP عند إزالة CO₂، ولماذا؟
- أي مركّب يُوسَم أولًا في تجربة ¹⁴C، وعلامَ يدل ذلك؟
