ترتبط حياة الخلية بعدة تفاعلات بيوكيميائية منها تفاعلات تحويل الطاقة و استعمالها .
سمحت الدراسة التي أنجزت على طحلب الكلوريلا ( نبات أخضر وحيد الخلية ) بالتعرف على العضية الخلوية مقر التفاعلات البيوكيميائية لتحويل الطاقة و الممثلة بالوثيقة (1) .
اكتب البيانات المرقمة في الوثيقة (1) .
البيانات :
- كييسات
- المادة الأساسية
- صفائح حشوية
- نشاء
ضع عنوانا مناسبا للوثيقة (1) .
عنوان الوثيقة : مافوق بنية جزء من الصانعة الخضراء
أنجز رسما تخطيطيا للعنصر (1) من الوثيقة (1) عليه كافة البيانات .
لرسم التخطيطي للعنصر (1) عليه كافة البيانات
لغرض التعرف على التفاعلات البيوكيميائية لتحويل الطاقة التي تتم في مستوى العضية المدروسة ، أنجزت سلسلة من التجارب التالية :
التجربة الأولى : حضّر معلق من العناصر (1) من الوثيقة (1) في جهاز تجريبي و وضع في الظلام . ثم عرض المعلق للضوء في الفترة الزمنية (ز1 إلى ز5 ) . في الأزمنة (ز2) و (ز4) حقن في الوسط المحضر مادة DCPIP ( مادة مستقبلة للإلكترونات ) . تمّ تتبع تطور تركيز غاز الأكسجين في الوسط بدلالة الزمن . النتائج المحصل عليها ممثلة بالشكل (أ) من الوثيقة (2) .
التجربة الثانية : أدخل في الزمن (ز0) العنصر (1) من الوثيقة (1) في وسط مماثل لوسط العنصر (2) و متساوي التوتر وثابت ال PH و غير مشبع بالأكسجين و مضاف إليه مادة ( DCPIP) ، تّم تتبع تطور تركيز الأكسجين و ال ATP بدلالة الزمن في شروط تجريبية (ظلام و ضوء ) مع تزويد الوسط بكل من ال: Pi و ADP .
النتائج المحصل عليها ممثلة بالشكلين (ب ، ج) من الوثيقة (2) حيث :
- الشكل (ب) : منحنى تطور تركيز الأكسجين في الوسط .
- الشكل (ج) : منحنى تطور تركيز ال ATP في الوسط .
التجربة الثالثة : أنجزت التجربة على محضر معلق العضيات المدروسة وفق المراحل التالية :
- المرحلة 1 : عندما يضاف إلى المحضر المعرض للضوء مادة DCMU ( مادة تعطل انتقال الإلكترونات من النظام الضوئي الثاني PSǁ إلى النظام الضوئي الأول PSǀ ) يلاحظ عدم انطلاق الأكسجين و عدم تثبيت ثاني أكسيد الكربون .
- المرحلة 2 : عندما يضاف إلى المحضر المعرض مادتي DCMU و DCPIP ، يلاحظ انطلاق الأكسجين و عدم تثبيت ثاني أكسيد الكربون .
- المرحلة 3 : عندما يضاف إلى المجضر المعرض للضوء مادة DCMU و معطي للإلكترونات ، لا يلاحظ انطلاق الأكسجين و لكن يحدث تثبيت ثاني أكسيد الكربون .
حلّل نتائج التجربتين (1 ، 2) .
تحليل النتائج
التجربة 1:
- ز0-ز1 : في الظلام تركيز 2O قليل و ثابت
- ز1 – ز2 : في الضوء بقاء 2O قليل و ثابت
- ز2 –ز3 : في الضوء و حقن DCPIP بتركيز 0.1 سجل إرتفاع في تركيز 2O في الوسط
- ز3 – ز4 : في الضوء سجل ثبات في تركيز 2O
- ز4-ز5 : في الضوء و بحقن DCPIP ب 0.3 سجل ارتفاع في تركيز ال 2O
- بعد ز5 : في الظلام سجل ثبات في تركيز 2O.
التجربة 2 :
- ز0-ز1 : في الظلام نلاحظ ثبات في تركيز 2O و ال ATP في الوسط
- ز1-ز2 : في الضوء نسجل ارتفاع طفيف في تركيز 2O و ال ATP في الوسط
- ز2-ز3 : في الضوء مع إضافة DCPIP نسجل إرتفاع معتبر في 2O و ال ATP في الوسط
- بعد ز3 : في الظلام نلاحظ ثبات في تركيز 2O و ال ATP في الوسط رغم توفر DCPIP
ماهي المعلومات التي تستخلصها من نتائج التجربتين (1 ، 2) .
المعلومة المستخلصة :من 1 و2
انطلاق ال 2O يتطلب الضوء و مستقبل ال –e
تشكيل ATP يتطلب الضوء و توتر Pi + ADP
فسّر نتائج مراحل التجربة الثالثة .
تفسير التجربة 3 :
المرحلة 1 :
- وجود DCMU التي تمنع انتقال ال –e من PSǁ إلى PSǀ مما يجعل PSǁ في حالة مرجعة و هذا ما يؤدي إلى عدم تحلل الماء و بالتالي عدم انطلاق 2O
- عدم تثبيت 2CO يعود لعدم تشكيل ATP و إرجاع +NADP بسبب تعطل السلسلة التركيب الضوئية
المرحلة 2 :
- في وجود DCPIP يتأكسد PSǁ فيعقد –e و التي يسترجعها من التحلل الضوئي للماء و بالتالي انطلاق ال 2O .
- وجود DCMU يمنع انتقال ال –e في السلسلة التركيبه الضوئية و منه عدم إرجاع +NADP و بالتالي عدم تثبيث 2CO .
المرحلة الثالثة :
- في وجود DCPIP لا يتأكسد PSǁ و بالتالي لا يتحلل الماء و لا ينطلق 2O .
- في وجود معطي ال –e تحت تفاعلات السلسلة التركيبية الضوئية و ارجاع +NADP و بالتالي تثبيت 2CO.
هل نحصل على نفس النتائج في المرحلة (2) من التجربة (3) في غياب الضوء ؟ علّل ذلك .
لانحصل على نفس النتائج في المرحلتين
التعليل : في غياب الضوء لا يتم تنبيه PSǁ و لا يتحلل الماء و لاينطلق ال 2O
عند وضع أحد العناصر (1) من الوثيقة (1) في وسط معرض للضوء و يحوي ال Pi و ADP فيتم تشكل ال ATP .
هل تحصل على نفس النتائج عند إضافة مادة ( DCMU) إلى وسط ؟ وضّح ذلك .
عند إضافة DCMU في الوسط لا يتشكل ATP
التوضيح :
مادة DCMU تمنع إنتقال –e من PSǁ إلى PSǀ و بالتالي لا يتحلل الماء و لا يتم أكسدة و إرجاع النواقل و عدم حدوث تدرج في تركيز +H بين تجويف الكييس و الوسط الخارجي و بالتالي لا يتشكل ATP
ماهي المعلومة الإضافية التي يمكنك استنتاجها ؟
المعلومة الاضافية : تشكل ATP يتطلب حركة –e عبر سلسلة التركيب الضوئية و وجود تدرج في تركيز +H بين تجويف الكيس و الوسط الخارجي الناتج عن تحلل الضوئي للماء نتيجة أكسدة PSǁ
اعتمادا على المعلومات المستخلصة من هذه الدراسة و معلوماتك ، لخّص في نص علمي آلية تحويل الطاقة في مستوى العضية المدروسة في الوثيقة (1) .
النص :
- امتصاص الضوء من طرف PSǀ و PSǁ
- انتقال – e على طول سلسلة التركيب الضوئية
- التحلل الضوئي للماء
- تدفق +H عبر الكرات المذنبة و تشمل ATP و +H,NADPH
- استعمال ال ATP و +H,NADPH و إدماج 2 و تشكل المادة العضوية الغنية بالطاقة الكيميائية الكامنة .