مراجعة شاملة

تدفق الطاقة

في عمليتي البناء الضوئي والتنفس الخلوي

الوحدة الثالثة — علوم الصف الثاني الإعدادي

البناء الضوئي التنفس الخلوي مقارنات شاملة
محتويات المراجعة
المقدمة البناء الضوئي التنفس الخلوي المقارنات تجربة هيلمونت نصائح
خارطة الطريق للمتعلم

يستعرض هذا التقرير تحليلاً شاملاً وتفصيلياً للوحدة الثالثة من مادة العلوم، والتي تتناول آليات تدفق الطاقة داخل الكائنات الحية من خلال عمليتي البناء الضوئي والتنفس الخلوي، بناءً على المحتوى العلمي المقرر.

الدرس الأول: عملية البناء الضوئي تعريفات + تعليلات

ما المقصود بكل من

الستروما (الحشوة)
أرضية البلاستيدة الخضراء، وتحتوي على معظم الإنزيمات اللازمة لإتمام التفاعلات اللاضوئية.
البلاستيدات الخضراء
عضيات خلوية تشبه حبة العدس، توجد في خلايا الأجزاء الخضراء من النباتات وفي الطحالب الخضراء.
صبغ الكلوروفيل
صبغ أخضر اللون مسؤول عن امتصاص الطاقة الضوئية داخل الجرانا للقيام بعملية البناء الضوئي.
التفاعلات الضوئية
مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تتم في الجرانا، وتعتمد على وجود الضوء.
التفاعلات اللاضوئية
مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تتم في الستروما، ولا تعتمد على وجود الضوء.
البناء الضوئي
عملية يقوم فيها النبات بتحويل غازي ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز وأكسجين.
الإنزيمات
جزيئات بروتين تعمل كعوامل حفز في بعض التفاعلات الكيميائية.
الزراعة العمودية
تكنولوجيا مستحدثة في المدن المتقدمة تحاكي الظروف المناسبة للزراعة لإتمام عملية البناء الضوئي في مبانٍ متعددة الطوابق.

اذكر أهمية (أو استخدام) كل من

الماء للنباتات
عنصر أساسي لنمو النباتات.
التربة للنباتات
تمد النبات بالماء والأملاح المعدنية وكميات ضئيلة من العناصر الغذائية.
الغشاء المزدوج للبلاستيدات
يسمح بانتقال المواد من وإلى البلاستيدات الخضراء.
الستروما (الحشوة)
تحتوي على معظم الإنزيمات اللازمة لحدوث التفاعلات اللاضوئية.
الجرانا
تحتوي أغشية أقراصها على عدة أنواع من الأصباغ (منها الكلوروفيل) المسؤولة عن امتصاص الطاقة الضوئية، وتتم فيها مرحلة التفاعلات الضوئية.
المنشور الثلاثي الزجاجي
تحليل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف السبعة.
الإنزيمات الموجودة بحشوة البلاستيدات
زيادة معدل حدوث التفاعلات اللاضوئية التي تتم بالستروما.

علل لما يأتي

1. اختلاف المواد المنقولة في كل من الخشب واللحاء.
لأن أوعية الخشب يتم خلالها نقل الماء والأملاح المعدنية، بينما أوعية اللحاء يتم خلالها نقل الغذاء.
2. تسمية تفاعلات الستروما (الحشوة) بالتفاعلات اللاضوئية.
لأنها لا تعتمد على وجود الضوء.
3. اتصال حواف بعض أقراص الجرانا ببعضها بأغشية رقيقة.
لزيادة مساحة سطح الأقراص المعرضة للضوء.
4. لون بتلات الأزهار تكون ملونة.
لاحتوائها على بلاستيدات ملونة.
5. يظهر محلول الكلوروفيل باللون الأخضر.
لأنه يمتص جميع ألوان الطيف وينفذ الضوء الأخضر فقط.
6. امتصاص محلول الكلوروفيل الأخضر الشفاف لكل من اللونين الأحمر والأزرق.
لاستخدام طاقة كل منهما في التفاعلات الضوئية التي تتم في الجرانا لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مختزنة في سكر الجلوكوز.
7. تلون أوراق النبات باللون الأخضر.
لأنها تمتص جميع ألوان الطيف وتعكس الضوء الأخضر فقط.
8. حدوث التفاعلات الضوئية داخل الجرانا.
لاحتوائها على صبغ الكلوروفيل الأخضر المسؤول عن امتصاص الطاقة الضوئية اللازمة للعملية.
9. حدوث التفاعلات اللاضوئية على أرضية البلاستيدة (الستروما).
لاحتوائها على معظم الإنزيمات اللازمة لحدوث هذه التفاعلات.

ماذا يحدث عند

إزالة جزء من وعاء الخشب في ساق نبات
لن يتم نقل الماء والأملاح من الجذور إلى باقي أجزاء النبات مما يؤدي إلى موته.
سقوط ضوء أخضر على شفافية حمراء
تمتص الشفافية الحمراء الضوء الأخضر (تظهر سوداء).
وضع شفافية زرقاء بين مصدر ضوء أبيض ومحلول كلوروفيل
ينفذ الضوء الأزرق من الشفافية الزرقاء ويمتصه محلول الكلوروفيل.
تغطية جزء من ورقة نبات معرض لضوء الشمس بشريط معتم
لن يقوم الجزء المغطى بعملية البناء الضوئي وبالتالي لن يتكون النشا.
امتصاص جزيئات الكلوروفيل لطاقة الضوء الأحمر والأزرق
تتحول إلى جزيئات كلوروفيل نشطة (مثارة).
حجب الضوء عن أغشية أقراص الجرانا
لن تتم التفاعلات الضوئية التي تحدث بها.
وضع النبات في مكان مظلم
لن تتم التفاعلات الضوئية التي تتم في الجرانا وبالتالي لا تحدث عملية البناء الضوئي.
غياب الإنزيمات عن الستروما بالبلاستيدة الخضراء
لن تتم التفاعلات اللاضوئية وبالتالي لا تحدث عملية البناء الضوئي.
امتصاص الماء للطاقة في التفاعلات الضوئية
يتحلل الماء إلى غازي الأكسجين والهيدروجين.
زيادة تركيز غاز CO₂ عن 0.1% بالنسبة لمعدل البناء الضوئي
يثبت معدل عملية البناء الضوئي دون زيادة.
زيادة درجة الحرارة عن 20°م بالنسبة لمعدل البناء الضوئي
يقل معدل عملية البناء الضوئي تدريجياً حتى يتوقف.
الدرس الثاني: عملية التنفس الخلوي تعريفات + تعليلات

ما المقصود بكل من

التبادل الغازي
عملية حيوية يتم فيها تبادل غازي ثاني أكسيد الكربون والأكسجين بين الكائن الحي والبيئة المحيطة.
الثغور
فتحات صغيرة في أوراق النباتات يتم من خلالها التبادل الغازي.
التنفس
عملية حيوية يحصل فيها الكائن الحي على غاز الأكسجين من الهواء الجوي ويتخلص من غاز ثاني أكسيد الكربون.
التنفس الخلوي
عملية حيوية يتم فيها هدم جزيئات الجلوكوز داخل الخلايا الحية لإطلاق الطاقة.
الميتوكوندريا
عضيات متخصصة تشبه حبة الفاصوليا، توجد في معظم الخلايا الحية وتعمل كمحطات لإنتاج الطاقة من المواد الغذائية.
التمثيل الغذائي (الأيض)
مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تحدث في خلايا جسم الكائن الحي للقيام بجميع العمليات الحيوية اللازمة للبقاء.
عمليات الهدم
عمليات تنطلق فيها طاقة من هدم جزيء كبير معقد سبق بناؤه إلى جزيئات أبسط.
عمليات البناء
عمليات تستهلك فيها طاقة في بناء جزيء كبير معقد من جزيئات عديدة بسيطة.

اذكر أهمية (أو استخدام) كل من

ثغور الأوراق
يتم من خلالها عملية التبادل الغازي في النبات.
محلول ماء الجير الرائق
الكشف عن غاز ثاني أكسيد الكربون.
محلول أزرق الميثيلين
الكشف عن غياب غاز الأكسجين.
الميتوكوندريا
تعمل كمحطات لإنتاج الطاقة من المواد الغذائية في عملية التنفس الخلوي.
الغشاء الخارجي للميتوكوندريا
حماية مكونات الميتوكوندريا وتنظيم دخول وخروج المواد منها وإليها.
عملية التنفس الخلوي
إنتاج الطاقة من هدم جزيئات المواد الغذائية الكبيرة.
أعراف الميتوكوندريا
زيادة مساحة السطح الداخلي للميتوكوندريا مما يسمح بإنتاج المزيد من الطاقة بكفاءة عالية.
حشوة الميتوكوندريا (الماتريكس)
تحتوي على سائل به الإنزيمات اللازمة لتحفيز التفاعلات التي تُجرى داخل الميتوكوندريا.
جهاز محلل معدل الأيض
توفير بيانات دقيقة عن معدل الأيض أثناء الراحة تساعد في التخطيط الفعال للنظام الغذائي والتمارين الرياضية.

علل لما يأتي

1. تعكر ماء الجير الرائق الموجود داخل إناء مغلق مع نبات أخضر في مكان مظلم.
بسبب وفرة غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية التنفس.
2. لا تحدث عملية بناء ضوئي عند وجود نبات أخضر مع محلول هيدروكسيد الصوديوم في إناء مغلق.
لأن محلول هيدروكسيد الصوديوم يمتص غاز ثاني أكسيد الكربون اللازم لحدوث عملية البناء الضوئي من هواء الإناء.
3. تعمل الميتوكوندريا كمحطة لإنتاج الطاقة.
لأنه يتم فيها إنتاج الطاقة من المواد الغذائية في عملية التنفس الخلوي.
4. أعراف الميتوكوندريا متعرجة (وجود ثنيات في الغشاء الداخلي).
لزيادة مساحة السطح الداخلي لها مما يسمح بإنتاج مزيد من الطاقة في عملية التنفس الخلوي بكفاءة عالية.
5. تعتبر عملية التنفس الخلوي عملية هدم.
لأنه يتم فيها هدم جزيء كبير معقد (سكر الجلوكوز) إلى جزيئات أبسط مع انطلاق طاقة.
6. تعتبر عملية البناء الضوئي عملية بناء.
لأنه يتم فيها بناء جزيء كبير معقد (سكر الجلوكوز) من جزيئات أبسط مع استهلاك طاقة.
7. اشتمال عملية الأيض على نوعين من العمليات.
لأنها تشمل عمليات هدم وعمليات بناء.
8. غياب الأكسجين عن عملية التنفس الخلوي.
يؤدي إلى توقف العملية لعدم توفر الغاز اللازم لأكسدة الغذاء.
9. غياب الإنزيمات عن حشوة الميتوكوندريا.
لن تتم التفاعلات اللازمة لإنتاج الطاقة.
10. زيادة عدد الميتوكوندريا في خلايا العضلات.
لتوفير كميات كبيرة من الطاقة اللازمة لنشاط العضلات المكثف.

ماذا يحدث عند

إمرار غاز ثاني أكسيد الكربون في محلول ماء الجير الرائق
يتعكر محلول ماء الجير الرائق.
وضع نبات أخضر مع جير صودي أسفل ناقوس زجاجي معرض للضوء
يقل معدل عملية البناء الضوئي للنبات نتيجة لامتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون من الوسط المحيط بواسطة الجير الصودي.
وضع نبات أخضر مع محلول أزرق الميثيلين أسفل ناقوس زجاجي في مكان مظلم
يزول لون المحلول الأزرق تدريجياً لغياب غاز الأكسجين الذي يُستهلك في عملية التنفس.
غياب الأكسجين عن عملية التنفس الخلوي
تتوقف عملية إنتاج الطاقة في الخلية.
التحلل المائي (الهدم) لـ 5 جزيئات جلوكوز
تنطلق طاقة ناتجة عن هدم هذه الجزيئات وتتحول إلى جزيئات بسيطة (ثاني أكسيد كربون وماء).
انسداد ثغور أوراق النبات بطلاء زيت
تتوقف عملية التبادل الغازي مما يؤدي لخلل في عمليتي التنفس والبناء الضوئي.
قلة عدد أعراف الميتوكوندريا
تقل مساحة السطح الداخلي المخصصة للتفاعلات مما يؤدي لنقص كمية الطاقة المنتجة.
إزالة الإنزيمات من الميتوكوندريا
توقف التفاعلات الحيوية المسؤولة عن إنتاج الطاقة وموت الخلية.
المقارنات الشاملة جداول + معادلات

المعادلات الكيميائية

البناء الضوئي: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
التنفس الخلوي: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + طاقة

مقارنة بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية

وجه المقارنة مرحلة التفاعلات الضوئية مرحلة التفاعلات اللاضوئية
مكان الحدوث تحدث في الجرانا على أغشية الأقراص تحدث في الستروما
المواد والشروط ضوء الشمس، ماء، صبغ الكلوروفيل الهيدروجين، جزء من طاقة الكلوروفيل النشط، CO₂، الإنزيمات
النواتج الأكسجين (كناتج ثانوي)، الهيدروجين (ينتقل للستروما) الجلوكوز (كناتج رئيسي)

مقارنة بين البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا

وجه المقارنة البلاستيدات الخضراء الميتوكوندريا
الشكل تشبه حبة العدس تشبه حبة الفاصوليا
الغشاء غشاء مزدوج غشاء خارجي وغشاء داخلي (أعراف)
الحشوة تسمى الستروما تسمى الماتريكس
الوظيفة/الأهمية القيام بعملية البناء الضوئي القيام بعملية التنفس الخلوي (إنتاج الطاقة)

مقارنة بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي

وجه المقارنة البناء الضوئي التنفس الخلوي
التوقيت غالباً في وجود الضوء مستمر طوال الوقت
مكان الحدوث البلاستيدات الخضراء الميتوكوندريا
نوع العملية عملية بناء (تستهلك طاقة) عملية هدم (تنتج طاقة)
الغاز المستهلك ثاني أكسيد الكربون الأكسجين
الغاز الناتج الأكسجين ثاني أكسيد الكربون

مقارنة بين عمليات الهدم والبناء

وجه المقارنة عمليات الهدم عمليات البناء
التعريف انطلاق طاقة من هدم جزيء معقد استهلاك طاقة في بناء جزيء معقد
مثال عملية التنفس الخلوي عملية البناء الضوئي
تجربة هيلمونت على نبات الصفصاف
الخطوات
قام العالم فان هيلمونت بزراعة نبات الصفصاف في كتلة معلومة من التربة، واستمرت التجربة لمدة 5 سنوات مع ري النبات بالماء فقط.
النتائج
  • حدث نقص طفيف جداً في كتلة التربة.
  • حدثت زيادة كبيرة جداً في كتلة الشجرة.
الاستنتاج
توصل هيلمونت إلى أن:
  • نمو النباتات لا يعتمد بشكل أساسي على امتصاص الغذاء من التربة.
  • النقص الطفيف في كتلة التربة يرجع إلى امتصاص النبات لكميات ضئيلة من عناصرها.
  • النباتات تحتاج إلى الماء كعنصر أساسي للنمو.
مسك الختام: نصائح للمراجعة النهائية
1.
إتقان التمييز بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية: ركز على مكان حدوث كل منهما والمواد الداخلة والنواتج.
2.
فهم العلاقة بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي: هما عمليتان متعاكستان في اتجاه تدفق الطاقة والمواد.
3.
المقارنات بين العضيات: البلاستيدات الخضراء (البناء الضوئي) والميتوكوندريا (التنفس الخلوي).

🌟 انتهت المراجعة الشاملة للوحدة الثالثة - مع تمنياتنا بالتفوق الباهر