هو العضو العضلي المجوف الذي يدفع الدم ضمن الجهاز الدوراني بما يشبه عمل المضخة, مشكلا العضو الرئيسي في الجهاز القلبي الوعائي أو ما يعرف بالجهاز الدوراني.
تشكل العضلة القلبية النسيج الفعال وظيفيا من القلب حيث يؤمن تقلصها انتقال الدم وضخه من القلب إلى باقي الأعضاء مما يجعل القلب محطة الضخ الرئيسية للدم من القلب إلى العضاء لتزويدها بالأكسجين المحمل في الدم القادم من الرئتين, من ثم يقوم القلب بضخ الدم القادم من العضاء والمحمل بثاني أكسيد الكربون إلى الرئتين لتنقيته و تحميله من جديد بالأكسجين.
كمية الدم التي يضخها القلب في الحالة الطبيعية تبلغ 4.5 إلى 5 لتر في الدقيقة, يمكن أن تزداد إلى ثلاثة أضعاف عند القيام يتمارين رياضية.
تحتاج العضلة القلبية إلى 7% من الأكسجين الذي يحمله الدم لإنتاج طاقة الضخ بالتالي فهي حساسة جدا لنقص الأكسجين, وأي نقص في كمية الأكسجين الوارد إليها يؤدي إلى نوع من الاستقلاب اللاهوائي يؤدي لألم يعرف بالذبحة الصدرية (Angina).
وزن القلب يبلغ 0.5% من وزن جسم الإنسان أي أنه بحدود 350 غرام لشخص يزن 70 كغ ويمكن لهذا الوزن أن يزداد بزيادة عمله كما عند الرياضيين. يترافق هذه الزيادة الوزنية بازدياد حجم الدم الذي يضخ في النبضة الواحدة فما يزداد عند الرياضيين هو كمية الدم التي تضخ وليس عدد النبضات. أوعية الدم في القلب بما أن القلب عضلة متحركة باستمرار فهو بحاجة دائمة إلى إمداد مستمر من الدم ينقل لخلاياه الغذاء والأكسجين، ويرجع بالفضلات وثاني أكسيد الكربون وهو ما يعرف بالتروية تتم تروية العضلة القلبية بشريانين تاجيين (أيمن وأيسر) يخرجان من بداية الابهر ( الأورطي) يتفرعان إلى شرينات وشعيرات دموية حيث يغذي كل منها نصف القلب
يحتوي القلب على أربعة حجيرات منفصلة تدعى: الأذين الأيمن والأذين الأيسر والبطين الأيمن والأيسر. تكون جدران الأذينين رقيقة نسبيا لأن طبيعة عملها الأساسي كمستودع للدم ومدخل للبطين فهي لا تقوم بعمل الضخ الأساسي الذي يتكقل به البطين.
جدران البطين تكون أثخن لأنه يقوم بعملية الضخ الأساسية في الدوران الرئوي والدوران المحيطي.
تنظم حركة الدم في القلب صمامات (تدعى أيضا دسامات) تشكل بوابات وحيدة الإتجاهات تؤمن انتقال الدم من الأذينة إلى البطين ولا تسمح بالانتقال العكسي, فالتجمع الأساسي للدم الوارد للقلب يحدث في الأذينة اليمنى لينتقل بعد ذلك إلى البطين الأيمن, يقوم البطين الأيمن بضخ الدم للرئتين, يعود الدم بعد تنقيته من الرئتين إلى الأذينة اليسرى, من الأذينة اليسرى ينتقل للبطين الأيسر الذي يضخه بدوره عبر الشريان الأبهر، أو الشريان الرئيسي، إلى باقي الأعضاء.
الصمامات الموجودة في القلب هي عبارة عن:
صمام ثلاثي الشرف (مؤلف من ثلاثة قطع غضروفية) يفصل بين الأذين الأيمن والبطين الأيمن.
صمام ثنائي الشرف: يفصل الأذين الأيسر عن البطين الأيسر.
دسام (صمام) رئوي ثلاثي الجيوب: تتوضع على مدخل الشريان الرئوي وتؤمن انتقال الدم من البطين الأيمن إلى الشريان الرئوي دون عودة لتوصيله إلى الرئتين.
دسام (صمام) أبهري ثلاثي الجيوب: يقع عند مدخل الشريان الأبهر ويؤمن انتقال الدم من البطين الأيسر إلى الشريان الأبهر دون عودة.
الشريانات بشكل عام إذا هي الأوعية الدموية التي تنقل الدم من القلب إلى أعضاء أخرى, تنقل إلى الرئتين دم محمل يثاني أكسيد الكربون عبر الشريان الرئوي لتنقيته, أما الأبهر فينقل الدم المؤكسج إلى الأعضاء التي تحتاج الأكسجين لإتمام عمليات استقلابها.
الأوردة هي الأوعية التي تعيد الددم من الأعضاء إلى القلب, يكون الدم في الأوردة الرئوية مؤكسجا لأنه يعود من الرئتين إلى القلب. في حين يكون الدم محملا يثاني أكسيد الكربون في الأوردة العادية عندما يعود الدم من الأعضاء إلى القلب
الاذين
الأذين الأيمن Right atrium أحد الحجرات الأربع في القلب البشري (أذينان وبطينان). يتلقى الدم الخالي من الأكسجين من الوريدين الأجوفين العلوي والسفلي ومن الجيب التاجي ويضخه إلى البطين الأيمن عبر الصمام ثلاثي الشرف.
تقع العقدة الجيبية الأذينية فيه بجوار الوريدين الأجوفين.
هناك ثقب عبر الحاجز بين الأذينين الأيمن والأيسر لدى الجنين مهم لعبور الدم وللدورة الدموية قبل الولادة.
بعد الولادة ينسد الثقب عادة مع صيحة الوليد الأولى وينعكس جريان الدم.
في بعض الحالات لا ينسد الثقب ويبقى في 20% من السكان وفي أغلب الحالات هذا لا يسبب مشكلة.
البطين الايسر
البطين الأيسر أحد الحجرات الأربع في القلب البشري (أذينان وبطينان). يتلقى الدم المحمل بالأكسجين من الأذين الأيسر عبر الصمام التاجي أو المترالي ويضخه إلى الأبهر عبر الصمام الأبهري.
البطين الايمن
البطين الأيمن أحد الحجرات الأربع في القلب البشري (أذينان وبطينان). يتلقى الدم الخالي من الأكسجين من الأذين الأيمن عبر الصمام ثلاثي الشرف ويضخه إلى الشريان الرئوي عبر الصمام الرئوي.
شكله مثلث ويمتد من الأذين الأيمن قرب قمة القلب السفلى.
عقدة جيبية أذينية
العقدة الجيبية الأذينية Sinoatrial node أو SA node هي النسيج المولد للنظم الجيبي أي المنظم لنبض القلب.
هي مجموعة خلايا تقع في جدار الأذين الأيمن قرب مدخل الوريد الأجوف العلوي. هذه الخلايا هي خلايا عضلية قلبية معدلة لا تتقلص
حزمة هيس
والتي تتفرع في الحاجز بين البطينين إلى غصن أيمن وغصن أيسر ومن ثم ينتقل التنبيه في ألياف بوركنجي فيحدث بعدها التقلص البطيني.
* العوامل المؤثرة في الزراعة والإنتاج عامة:*
يسعي الإنسان لاستغلال ما في البيئة من موارد طبيعة ويحولها إلي موارد اقتصادية بجهده وعلمه وتقنيته. وتتأثر أنشطته الاقتصادية بمجموعة من العوامل الطبيعية والبشرية. والمقصود بطبيعة المورد نوعه وطبيعته فبعض الموارد متجددة كالزراعة وبعضها فاني كالبترول.
– بين الحتم والاختيار
لاحظ قدامي الجغرافيين الاقتصاديين أن الإنسان كان يتجنب سكني المناطق التي تعاني من البرودة والحرارة الزائدة, بينما اقبل علي استيطان المناطق المناسبة من حيث الحرارة والمطر والانحدار. وهذه الملاحظات وغيرها هي التي دفعت قدامي الجغرافيين الاقتصاديين إلي الإيمان بالحتم الجغرافي أي الحتم البيئي. إلا أن فريقا من الجغرافيين مازال يصر علي إعطاء البيئة وزنا كبيرا في التأثير علي النشاط الاقتصادي الذي يمارسه الإنسان وهؤلاء هم الحتميون الجدد أصحاب نظرية الإمكانات البيئية وهم يرون أن البيئة تحدد المسرح لإمكانات النشاط الاقتصادي وان الإنسان ينتقي من هذه الاختيارات المحدودة علي حسب مستواه التقني.
ويؤيد الحتميون الجدد رأيهم بان المحاصيل المختلفة تتطلب بيئات طبيعة متباينة مثلا البيئة التي تصلح لزراعة المطاط الطبيعي لا تنساب زراعة القمح وعلي الرغم من ذلك فان العوامل البشرية والاقتصادية هي الفاصلة في هذا الخصوص.
– (العامل) البيئة الطبيعية:
تعتبر البيئة أهم العوامل المؤثرة في الزراعة ,فالزارع يعتمد علي مناخ يصعب التنبؤ به .ويقوم الإنسان بإجراءات موجبة وسالبة لتحسين فعل الطبيعة بالنسبة له وتدعم الإجراءات الموجبة القوي التي تعمل لصالح إنتاجه ,أما السالبة فهي تقلل من اثر العوامل المضادة للإنتاج الزراعي والحيواني.
ولم يكن الفلاح إنشائيا بالنسبة للزراعة علي طول الخط, بل كانت له جوانب سلبية هدميه كثيرة فقد عمل علي تدهور التربة بتكرار زراعتها, وريها الدائم ولوث مياه الأنهار, وقضي علي أنواع نباتية وفصائل حيوانية كثيرة. وتتضمن البيئة الطبيعة عدة عناصر مثل الموقع والبينة والتكوين الجيولوجي والسطح والمناخ والبنات والحيوان.
(1)الموقع:
يؤثر الموقع في الإنتاج بصورة كبيرة. فعلي سبيل المثال تقع استراليا في أقصي الأرض وتبعد 18000 كيلو متر عن الأسواق التي تستورد منتجاتها في غرب أوربا. ولذلك تخصصت في إنتاج سلع لا تتلف إثناء نقلها عبر هذه المسافات الطويلة ,ومن ثم تخصصت استراليا في إنتاج الصوف وعندما تقدمت التكنولوجيا وظهرت السفينة الثلاجة أضافت استراليا تخصصا آخر لاقتصادها تمثل في تصدير اللحوم المجمدة. وهنا يظهر اثر الموقع الجغرافي .كما يؤثر الموقع الفلكي بالنسبة لخطوط الطول والعرض في الإنتاج(2)البينة والتكوين الجيولوجي:
يقصد بالبنية وضع الطبقات سواء أكانت أفقية أو راسية أو إصاباتها التواءات أو انكسارات وسواء اتخذت شكلا محدبا أو مقعرا وكل هذه الخصائص تؤثر في الإنتاج وعلي سبيل المثال استغلت مصر في البداية الحديد في شمال شرق أسوان وأرجأت استغلال حديد القصير.فقد لعبت البنية دورا كبير في هذا الصدد فالحديد في أسوان يسهل قطعه عن حديد القصير.
أما التكوين الصخري فينصرف إلي نوع الصخور وهي ثلاثة أنواع: رسوبية ونارية ومتحولة, ويؤثر نوع الصخر في الإنتاج فعلي سبيل المثال تقتصر الزراعة علي مناطق الصخور الرسوبية لأنها تضم خزانات المياه الجوفية التي تعتمد عليها الزراعة ,وتختفي الزراعة من المناطق النارية.
(3)السطح:
يؤثر السطح في الإنتاج الزراعي والرعوي من ثلاث زوايا هي: الاختلاف في المنسوب, والاختلاف في درجة الانحدار , ومدي مواجهة التضاريس للشمس والرياح والأمطار. والمعلوم أن كلما ازداد الارتفاع قلت أو اختفت الظروف المناسبة لقيام الزراعة.معني هذا أن المناطق السهلية والمنخفضة أكثر ملائمة للزراعة والاستيطان من المناطق المرتفعة, ولايعني هذا انعدام الإنتاج في المناطق المرتفعة ذلك لان المراعي والغابات توجد علي المرتفعات.بل الزراعة نفسها توجد أحيانا علي السفوح المرتفعة. ويضطر الإنسان إلي تدرج سفوح الجبال وزرعتها في المناطق التي تضيق فيها السهول لذلك يستعين الفلاح علي المدرجات بالحرث الكنتوري ليحول دون انحراف التربة.وكلما كان الانحدار تدريجيا وبطيئا كما في الدلتا كلما ساعد هذا علي بقاء التربة في مكانها وكذلك مياه الري ومن ثم تقوم الزراعة في حين أن شدة الانحدار تؤدي إلي انجراف التربة بالرياح والأمطار والانزلاق الأرضي ومن ثم لا تقوم الزراعة. لذلك تناسب الأرض ذات تضاريس هادئة الانحدار لزراعة المحاصيل الحقلية واستخدام المعدات الزراعية وتسهيل نقل الإنتاج في النهاية. أما التضاريس الوعرة ذات الانحدارات الشديدة فلا تساعد علي تكوين التربة وتؤدي إلي انجرافها .
وليس شرطا أن تكو السفوح الشديدة الانحدار غير مناسبة للزراعة فقد تصبح هذه الظروف مع أحوال أراضي المنطقة ومناخها مناسبة لزراعة محاصيل معينة مثل الكروم.
(4) المناخ:
يعتبر المناخ احد العوامل الهامة التي تؤثر في الإنتاج مباشرة كما أن له أثرا غير مباشر لأنه يؤثر في العوامل التي تؤثر بدورها في الإنتاج . ويؤثر الإنتاج علي وسائل النقل وفي التربة التي تؤثر بدورها في الزراعة ومعني هذا أن المناخ يؤثر بطريقتين مباشر وغير مباشر في الزراعة .
ولكل محصول له ظروف مناخية معينة ينمو فيها فمثلا تقتصر زراعة المطاط الطبيعي علي المنطقة الاستوائية لأنه يتطلب درجة حرارة عالية وأمطارا غزيرة .وتلعب الظروف المناخية دورا هاما في تعيين الحدود الجغرافية التي يزرع في داخلها المحصول.
وتؤثر العناصر المناخية المختلفة خاصة الحرارة والأمطار والصقيع وسطوع الشمس وغيرها من العناصر المناخية, فالحرارة تحدد الحدود الشمالية لكل محصول في نصف الكرة الشمالي ولكل محصول حد ادني من الحرارة لابد من توفره,وتحدد كمية الأمطار الساقطة, ويحول الجفاف دون قيام الزراعة في المناطق الصحراوية . ويعتبر الصقيع من ألد أعداء المحاصيل الزراعية خاصة بعض المحاصيل الحساسة له كالخضراوات والقطن. ويساعد سطوع الشمس علي سرعة نضج المحصول وتحسين نوعية الإنتاج النهائي.
وتؤثر الرياح خاصة المحلية علي الإنتاج الزراعي فالرياح لواقح وبعض الرياح المحلية باردة وبعضها جاف مثل رياح الخماسين الحارة المتربة تهب علي مصر من الصحراء في الربيع فتسقط أزهار الموالح وتضر الخضراوات.
ولم يقف الإنسان مكتوف الأيدي أمام الظروف المناخية بل بذل أقصي ما يستطيع ليقلل من أثار الضرر. وعلي سبيل المثال استنبط الإنسان سلالات من القمح الربيعي تنمو في زمن وجيز ويفلت من صقيع الربيع ,كما يزرع الإنسان في صوبات وبيوت من البلاستيك في المناطق الحارة الجافة للمحافظة علي الرطوبة وتقليل البخر والنتح ,كما انه حاول ف موضوع المطر الصناعي لتوفير المياه للمناطق الجافة, إلا أن هذه الزراعات المحمية تكلف كثيرا في نفقة العمل ورأس المال اللازم لها.
(5) التربة:
تعتبر التربة ثاني عناصر البيئة الطبيعية بعد المناخ من ناحية الأهمية في التأثير علي الحياة النباتية. والتربة عبارة عن الطبقة السطحية القليلة السمك التي تثبت فيها النبات جذوره ويمتص الماء والغذاء منها, وتتأثر التربة في تكوينها بمجموعة من العوامل الطبيعية مثل المناخ والصخر والكائنات الحية إلي جانب بعض العوامل البشرية.
ولكل نوع من أنواع الأراضي خصائص طبيعية وكيماوية وعضوية تؤثر في الإنتاج, وتتعلق الخصائص الطبيعة أو الميكانيكية بحجم الحبيبات ودرجة المسامية والتهوية والنفاذية والسمك .وإذا كانت الحبيبات كبيرة الحجم نوعا فان التربة تكن عالية المسامية والتهوية جيدة ونفاذتيها عالية وبالتالي يصبح قوامها هشا,أما لو كانت حبيبات التربة دقيقة صغيرة فإنها تصبح ضعيفة المسامية منخفضة النفاذية رديئة التهوية .
أما الخصائص الكيماوية فتتعلق بالعناصر التي تحويها التربة.وتحتوي كل تربة علي مواد معدنية صلبة علي هيئة حبيبات متفاوتة في أحجامها ودرجة تحللها .وهي تكون من 40 – 60 % من حجم التربة .كما أنها تضم محلول التربة أي الماء وما به من أملاح ذائبة .فلو ارتفعت نسبة السيليكا لكانت تربة رملية, أما لو احتوت علي الكالسيوم فإنها تكن تربة جيرية ,ولو اشتملت علي الصوديوم ومركباته بنسب عالية لأصبحت تربة قلوية .
أما الصفات العضوية للتربة فتتعلق بالبقايا العضوية النباتية التي تحتوي عليها , وهي في مراحل مختلفة من التحلل ,وتحلل هذه المواد مكونة الدبال Humus وهي مادة داكنة اللون وتوجد في حالة غروية عند ترطيب التربة. وتعظم خصوبة التربة كلما زادت نسبة الدبال بها .
ولكل تربة رقم حموضة PH وهو عبارة عن مقياس لوغاريتمي لتركيز ايونات الهيدروجين في محلول التربة . وإذا تراوح رقم الحموضة بين 6,6 – 7,4 فان التربة متعادلة . وإذا قل عن ذلك فإنها تكن حامضية وإذا زاد تكن قلوية. وتميل ترب المناطق الجافة لان تكون قاعدية بينما تميل ترب المناطق المطيرة لان تكون حامضية وتختلف المحاصيل الحقلية في درجة حساسيتها لرقم حموضة التربة. ولكل نوع من الأراضي محاصيل معينة تجود به وعلي سبيل المثال تناسب التربة الرملية زراعة الخضر والفواكه والفول السوداني والسمسم أما التربة الطينية السوداء فتناسب جميع محاصيل الحقل خاصة القطن والقصب والخضر.
وتتميز التربة ببطيء تكوينها وسرعة تدهورها وقدر البعض أن الطبيعة تستغرق من 300 – 1000 سنة لبناء بوصة واحدة من التربة ويستطيع الإنسان بسوء استخدامه أن يدمر 8 بوصات من التربة في جيلين, ولذلك وجبت المحافظة علي التربة وعلي خصوبتها بالأساليب المختلفة.وهناك أسس مختلفة لتصنيف التربة إلي أنواع متباينة. ومن هذه التصنيفات النطاقات العرضية :
التربة القطبية
وهي قليلة السمك جدا كما أنها غير صالحة للزراعة.
تربة البودزرول
وهي تنتشر في منطقة الغابات المخروطية وإلي حد ما في منطقة الغابات النفطية والمختلطة وهذه التربة غنية بالمواد العضوية إلا أنها تربة فقيرة نظرا لحموضيتها.
التربة الكستنائية
وتوجد في منطقة الغابات النفطية وهي غاية في الخصوبة.
التربة البنية
وتوجد في مناطق حشائش البراري التي لا تسقط عليها أمطار كثيرة , غنية بالدبال وعظيمة الخصب.
التربة السوداء تشرنوزم
وتكثر في مناطق الحشائش بالعروض العرضية وهي عظيمة الخصوبة لما تحتوي من مواد عضوية ولقلة الأمطار في مناطقها وبالتالي ضآلة غسلها واستمرار احتفاظها بعناصرها.
تربة اللاتريت
وتوجد في المنطقة المدارية وتعرضت للغسيل بدرجة كبيرة , ولا تحتوي إلا علي طبقة رقيقة جدا من الدبال وهي منخفضة الخصوبة .
التربة الصحراوية
وهي خفيفة القوام ذات مسامية واسعة ولا تحتوي إلا علي قليل من المواد العضوية ولا تتعرض للغسيل نظرا لندرة الأمطار بها وتتكون علي سطحها قشرة مزدهرة من رواسب كربونات الكالسيوم , وهي تصلح للزراعة إذا أضيفت إليها تكوينات طينية دقيقة الحبيبات وتوفرت لها مياه الري. وتتراوح خصوبتها بين متوسطة وعالية.
مفهوم الكتلة الحيوية.
تشير الكتلة الحيوية في صناعة الطاقة إلى المواد الحيوية الحية والتي كانت حية إلى وقت قريب، والتي يمكن استخدامها كوقود، أو في الإنتاج الصناعي. أغلب الكتلة الحيوية هي مواد نباتية تستخدم كوقود حيوي، إلا أن المصطلح يشير أيضا إلى مواد نباتية أو حيوانية تستخدم في إنتاج الألياف، أو الكيماويات، أو الحرارة. قد تتضمن الكتلة الحيوية أيضا نفايات تتحلل طبيعيا يمكن حرقها كوقود. تستثنى من ذلك المواد العضوية التي حولتها العمليات الأرضية إلى فحم أو نفط. عادة ما تقاس الكتلة الحيوية بوزنها جافة.
يتضمن الوقود الحيوي الإيثانول الحيوي، والديزل الحيوي، والغاز الحيوي، والبيوتانول الحيوي، التي كلها أنواع وقود يستخدم مباشرة في محركات النفط.
بالرغم من أن الكتلة الحيوية وقود متجدد، إلا أنها لا تزال تسهم في الاحترار العالمي، الذي يحدث عند اختلال التوازن الطبيعي للكربون، مثلا في حالات قطع الغابات أو توسع المدن في المناطق الخضراء. سبب ذلك أن الكتلة الحيوية جزء من دورة الكربون. يتحول الكربون في الغلاف الجوي إلى مادة حيوية بالبناء الضوئي، ويطلق ثانية في الهواء عند تحلل النبات أو احتراقه. يحدث هذا عادة على مدى زمني قصير، ويمكن أن تستبدل المادة النباتية المستخدمة كوقود بزرع نبات جديد. لذلك فإن توازنا معقولا لكربون الهواء أو ما يعرف بمحايدة الكربون قد ينشأ من استخدام الكتلة الحيوية كوقود.
استخدامات أخرى للكتلة الحيوية، بخلاف حرقها كوقود:
في مواد البناء
حقائب بلاستيكية وورقية تتحلل طبيعيا (باستخدام ألياف السليولوز)
التركيب الضوئي
التركيب الضوئي وهي عملية حيوية هامة تحدث في النباتات , الطحالب و البكتيريا الخضراء المزرقة .
– و العناصر اللازمة لحدوثها : الماء ، الضوء ، ثاني أكسيد الكربون .
– أهميتها : 1- إنتاج الأكسجين اللازم لعملية التنفس .
2- الحفاظ على ثبات O2 ، CO2 في الجو .
3- إنتاج مواد عضوية معقدة من مواد غير عضوية أولية بسيطة .
معادلة ماير
* تركيب الصانعات الخضراء :
البلاستيدات الخضراء من أكثر أنواع البلاستيدات انتشاراً ، وهي عضيات خلوية تتم فيها عملية البناء الضوئي .
– تحاط الصانعات الخضراء بغشائين خارجي وداخلي ويعملان على تنظيم انتقال المواد من البلاستيدة وإليها .
* صفائح غشائية مرتبة على شكل أكياس مسطحة تدعى الثايلاكويدات ، تترتب فوق بعضها على هيئة أقراص لتشكل الغرانا ومفردها غرانم وتنتظم هذه الأقراص بطريقة تسمح لها بامتصاص الحد الأقصى من الضوء .
* تحتوي أعشية الثايلاكويدات على أصباغ مختلفة تمتص الطاقة الضوئية وبخاصة صبغة الكلوروفيل ، كما تحتوي على بعض الأنزيمات وعلى نواقل للإلكترونات من أهمها بروتينات ، سيتوكرومات .
* اللُحمة (Stroma): سائل كثيف يوجد بين الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء والغرانا وتحتوي على معظم الأنزيمات اللازمة لعملية البناء الضوئي بالإضافة إلى حبيبات نشوية وجزيئات DNA ، RNA ورايبوسومات .
آلية البناء الضوئي :
تتضمن عملية البناء الضوئي سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن في المركبات العضوية .
تشمل عملية البناء الضوئي مرحلتين متميزتين تبعاً لحاجتهما للضوء ولكنهما مرتبطتان ببعضهما :
المرحلة الأولى : التفاعلات الضوئية : يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية بوساطة جزيء الكلوروفيل في الثايلاكويدات وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن مؤقتاً في جزيئات غنية بالطاقة .
المرحلة الثانية : التفاعلات اللاضوئية : تستخدم الجزيئات الغنية بالطاقة في بناء مركبات سكر ثلاثية الكربون بإضافة ثاني أكسيد الكربون الجوي في سلسلة من تفاعلات تشكل حلقة كالفن ويتم في هذه المرحلة خزن الطاقة في السكريات والمركبات العضوية الأخرى الناتجة منها.
ملاحظة : التفاعلات الضوئية : تحتاج للضوء .
التفاعلات اللاضوئية : لا تحتاج للضوء ، وتعتمد على نواتج التفاعلات الضوئية .
التفاعلات الضوئية :
تضم نوعين من التفاعلات ، لا حلقية وحلقية .
أ- التفاعلات الضوئية اللاحلقية :
– يوجد نظامان لإمتصاص الطاقة الضوئية في البلاستيدات الخضراء .
– يتكون كل نظام من (200 – 300) جزيء كلوروفيل وعوامل ناقلة للإلكترونات .
– النظام الضوئي الأول يمتص موجات الضوء بطول (700) نانومتر .
– النظام الضوئي الثاني يمتص موجات الضوء بطول (680) نانومتر .
يعمل هذان النظامان عملاً متكاملاً لامتصاص الطاقة الضوئية ، إذ تمتص جزيئات الكلوروفيل وبعض الأصباغ المساعدة في كل نظام الطاقة الضوئية وتركزها وتنقلها إلى جزيء كلوروفيل خاص في كلا النظامين يسمى مركز التفاعل والذي يعد الجزيء الوحيد في كل نظام ضوئي القادر على إطلاق إلكترونات مهيجة ( غنية بالطاقة ) بسبب امتصاصها الطاقة الضوئية .
ملخص للتفاعلات الضوئية اللاحلقية :
1- تمتص جزيئات الكلوروفيل في النظام الضوئي الأول موجات الضوء بطول (700) نانومتر وتنقلها إلى مركز التفاعل مؤدية إلى إطلاق إلكترونات مهيجة (غنية بالطاقة) ويحدث فقد للإلكترونات .
2- تمتص جزيئات الكلوروفيل في النظام الضوئي الثاني موجات الضوء بطول (680) نانومتر ، وتنقلها إلى مركز التفاعل مؤدية إلى إطلاق إلكترونات مهيجة ويحدث تحلل للماء.
3- الإلكترونات المهيجة والتي يفقدها النظام الضوئي الثاني تنتقل بوساطة سلسلة نقل الإلكترون إلى النظام الضوئي الأول لتعويض الإلكترونات المفقودة .
ملاحظة : أثناء إنتقال الإلكترونات بين النظام الثاني والأول في سلسلة نقل الإلكترون يتم بناء جزيئات ATP
– الإلكترونات المهيجة والبروتونات الناتجة من تحلل الماء يستقبلها مركب ناقل للهيدروجين +NADP فيتحول إلى شكل مختزل هو NADPH .
نواتج التفاعلات الضوئية اللاحلقية :
1- إطلاق غاز الأكسجين .
2- تكوين مركب ATP ، NADPH بكميات متساوية .
ب- التفاعلات الضوئية الحلقية :
– سميت هذه التفاعلات بالحلقية لأن الإلكترونات المهيجة من النظام الضوئي الأول بفعل الطاقة الضوئية تعود مرة أخرى إلى مركز التفاعل الذي انطلقت منه مروراً بسلسلة نقل الإلكترون .
– ينتج من هذه التفاعلات ATP فقط .
* التفاعلات اللاضوئية ( حلقة كالفن ) :
– تحدث هذه التفاعلات في منطقة اللُحمة (الستروما) بوجود الأنزيمات والمواد اللازمة .
– يتطلب حدوث هذه التفاعلات وجود ATP ، NADPH الناتجين من التفاعلات الضوئية .
– تشتمل حلقة كالفن سلسلة من التفاعلات تبدأ بالسكر الخماسي ربيولوز ثنائي الفسفات .
خطوات حلقة كالفن :
1- تتحد ثلاثة جزيئات من CO2 مع ثلاثة جزيئات ربيولوز ثنائي الفسفات وتسمى هذه العملية تثبيت ثنائي أكسيد الكربون ، لتنتج ثلاثة جزيئات من مركب وسطي غير ثابت .
2- يتحلل المركب الوسطي غير الثابت لحظياً عند تكونه ، فينشطر إلى جزئين من حمص غليسرين أحادي الفوسفات (PGA) .
3- يتم اختزال كل جزيء من حمض غليسرين أحادي الفسفات باستخدام جزيء ATP والهيدروجين في مركب NADPH لينتج مركب غليسر الدهايد أحادي الفسفات (PGAL) .
4- تمر خمسة جزيئات من PGAL في سلسلة من التفاعلات يلزمها 3 جزيئات ATP لإعادة بناء ثلاثة جزيئات من ربيولوز ثنائي الفسفات ، مما يسمح باستمرار حلقة كالفن .
ملاحظة : الجزء السادس من PGAL يشكل الناتج النهائي لحلقة كالفن ويستخدم في بناء المواد العضوية الأخرى من سكريات ونشويات ودهون وبروتينات .
