ما هي التفاعلات الضوئية
التفاعلات الضوئية تعد واحدة من مراحل عملية البناء الضوئي التي تقوم بها النباتات من أجل الحصول على الغذاء ، وإنتاج غاز الأكسجين ، والتي تشتمل على ، التفاعلات الضوئية ، ودورة كالفين.وتحدث عملية البناء الضوئي في الكائنات الحية من النباتات ، والتي تحتوي على البلاستيدات الخضراء مكان حدوث التفاعلات الضوئية ، حيث أن البلاستيدات الخضراء تعتبر هي الاختلاف بين الخلايا النباتية ، والخلايا الحيوانية.والتفاعلات الضوئية ، تكون تفاعلات تحدث في ضوء الشمس ، حيث تستخدم النباتات الطاقة الضوئية الصادرة من ضوء الشمس ، وتمتصها عن طريق الكلوروفيل الموجود في أوراقها ، وهذا يكون جزء من مقارنة بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية .[1]
ماذا يحدث في التفاعلات الضوئية
في مرحلة التفاعلات الضوئية يتم تحويل الطاقة الضوئية التي تقوم اصباغ الكلوروفيل المتواجدة في اوراق النبات بامتصاصها إلى طاقة كيميائية ، حيث تتضمن سلسلة من التفاعلات ، والتي تسمى بالتفاعلات الضوئية.تعتمد التفاعلات الضوئية على الطاقة الضوئية الصادرة من أشعة الشمس من أجل تكوين جزيئين ضروريين للمرحلة التالية من البناء الضوئي ، وهذه الجزيئات هما ؛ جزيء تخزين الطاقة ATP وحامل الإلكترون المخفّض NADPH.تقوم الأنظمة الضوئية ، وجزيئات امتصاص الضوء ، وكذلك البروتينات ، المتواجدة في النباتات بالدور الرئيسي في التفاعلات الضوئية ، حيث أن هناك نوعين من أنظمة الصور في النباتات ، وهما ؛ نظام الصور الأول (PSI) ونظام الصور الثاني (PSII) ، والتي يتم تضمين مكوناتها ، ومكونات سلسلة نقل الالكترون في غشاء الثايلاكويد .حيث يحتوي نظامي الصور على العديد من الأصباغ ، التي تساعد في تجميع الطاقة الضوئية من ضوء الشمس ، بالإضافة إلى زوج خاص من جزيئات الكلوروفيل الموجودة في مركز التفاعل لنظام الضوء ؛ حيث يسمى الزوج الخاص من نظام الصور الأول P700 ، بينما يسمى الزوج الخاص من نظام الصور الثاني P680.فعندما تقوم أحد الاصباغ الموجودة في النظام الضوئي الثاني بامتصاص الضوء ، يتم انتقال الطاقة إلى الداخل من الصبغة إلى الصبغة ، إلى أن تصل إلى مركز التفاعل ، وهذا هو المكان الذي يتم فيه نقل الطاقة إلى P680 ، مما يؤدي إلى رفع مستوى الإلكترون إلى مستوى طاقة مرتفع وتشكيل P680 ، ثم يتم تمرير الإلكترون عالي الطاقة إلى جزيء مستقبِل ، واستبداله بإلكترون من الماء ، الذي ينتج من انقسامه غاز الأكسجينO2 ، الذي تتنفسه الكائنات الحية.ويحدث انقسام للماء على جانب لومن الثايلاكويد ، من غشاء الثايلاكويد ، مما يؤدي إلى إطلاق البروتونات داخل الثايلاكويد ، فيعمل على المساهمة في تكوين التدرج.ثم ينتقل الإلكترون عالي الطاقة ، الى أسفل سلسلة نقل الإلكترون ، ويفقد الطاقة أثناء تقدمه ، فتدفع بعض الطاقة التي تم إطلاقها ضخ أيونات الهيدروجين H+ ، من السدى إلى الثايلاكويد ، مما يضيف إلى تدرج البروتون.وعندما تتدفق أيونات الهيدروجين H+ إلى أسفل تدرجها وتعود إلى السدى ، فإنها تمر عبر سينسيز ATP ، مما يؤدي إلى إنتاج ATP ، حيث يتم إنتاج ATP على الجانب اللحمي من غشاء الثايلاكويد ، ولذلك يتم إطلاقه في السدى.وبعد ذلك يصل الإلكترون إلى النظام الضوئي الأول ، وينضم إلى زوج P700 الخاص من الكلوروفيل في مركز التفاعل ، فعندما يتم امتصاص الطاقة الضوئية بواسطة الأصباغ ، وتمريرها إلى الداخل إلى مركز التفاعل ، يتم تعزيز الإلكترون الموجود في P700 إلى مستوى طاقة عالي جدًا ، ويتم نقله إلى جزيء مستقبِل ، ثم يتم استبدال الإلكترون المفقود للزوج الخاص بإلكترون من PSII ، والذي يصل عبر سلسلة نقل الإلكترون.ومن ثم ينتقل الإلكترون عالي الطاقة ، إلى أسفل الجزء الثاني القصير من سلسلة نقل الإلكترون. في نهاية السلسلة ، يتم تمرير الإلكترون إلى NADP ، لتشكيل NADPH ، على الجانب اللحمي من غشاء الثايلاكويد.[1]
خطوات التفاعلات الضوئية بالترتيب
تحدث التفاعلات الضوئية وفقا لعدة خطوات رئيسية ، وهي كما يلي :[1]،[2]امتصاص الضوء في PSIIعند امتصاص الضوء عن طريق أحد الاصباغ المتعددة في النظام الضوئي الثاني ” PSII ” ، تقوم الطاقة بالانتقال إلى داخل النبات من خلال صبغة إلى أخرى ، إلى أن تصل إلى مركز التفاعل ، وهناك يتم نقل الطاقة إلى P680 ، الأمر الذي يؤدي إلى رفع الالكترون إلى مستوى طاقة مرتفع ، ويتم تمرير الالكترون عالي الطاقة إلى جزيء مستقبل ، كما يتم استبداله بالكترون من الماء ، وهذا الانقسام للماء يؤدي إلى إنتاج غاز الأكسجين O2.تكوين ATPحيث يتم نقل الالكترون عالي الطاقة ، إلى أسفل سلسلة نقل الالكترون ، والذي يؤدي إلى فقد طاقته أثناء سيره ، وتعمل بعض الطاقة المحررة على ضخ الهيدروجين H+ ، بالإضافة إلى أيونات النهاية الناتجة من السدى إلى الجزء الداخلي من الثايلاكويد ، وبناء تدرج الهيدروجين.وبالإضافة إلى ذلك ، تتم إضافة أيونات النهاية الناتجة من تقسيم الماء إلى التدرج ، ومع تدفق أيونات النهاية الناتجة إلى أسفل ، وتدرجها في السدى ، تقوم بالمرور عبر سينسيز ATP ، الأمر الذي يؤدي إلى إنتاج ATP في عملية تعرف بإسم التناضح الكيميائي.امتصاص الضوء في PSIحيث يصل الإلكترون إلى النظام الضوئي الأول ” PSI ” ، وينضم إلى زوج P700 الخاص من الكلوروفيل في مركز التفاعل ، وعندما تقوم الاصباغ بامتصاص الطاقة الضوئية ، وتمررها إلى مركز التفاعل بالداخل ، يتم تعزيز الإلكترون الموجود في P700 إلى مستوى طاقة عالي جدًا ، كما ويتم نقله إلى جزيء مستقبِل.ومن ثم يتم استبدال الإلكترون المفقود للزوج الخاص بإلكترون جديد من PSII ، والذي يصل عبر سلسلة نقل الإلكترون.تشكيل NADPHيقوم الالكترون عالي الطاقة بالانتقال إلى أسفل الجزء الثاني القصير من سلسلة نقل الإلكترون ، حيث في نهاية السلسلة ، يتم تمرير الإلكترون إلى NADP ، من أجل تشكيل NADPH.
