النظام الضوئي – تفاعلات الضوء والظلام

النظام الضوئي (Photosystem)

بناءً على النماذج المقترحة فان الكلوروفيل وما يتبعه من صبغيات ومستقبلات للضوء تنتظم في وحدات يطلق عليها أنظمة ضوئية (Photosystems) ويوجد نوعين من الأنظمة الضوئية هما: النظام الضوئي الأول (Photosystem I) وهو يحتوي على جزيء كلوروفيل أ خاص ويرمز إليه بالرمز (P700) لأن درجة امتصاص الضوء المثلى له تكون عند 700 nm. ثانيا النظام الضوئي الثاني (Photosystem II) وهو أيضا يحتوي على جزيء كلوروفيل أ خاص ويرمز إليه بالرمز (P680) لأن درجة امتصاص الضوء المثلى له تكون عند 680 nm. ويحتوي كل من هذين النظامين على عدد من الصبغيات يتراوح ما بين 200 إلي 300 جزيء صبغي، تعمل مع بعض كنقاط استشعار للطاقة الضوئية. وعند امتصاص وحدة ضوء (Photon) بواسطة أول جزيء كلوروفيل فإنه يتم نقل وحدة الضوء بواسطة هذه الصبغيات الواحد تلو الآخر إلي أن تصل إلي جزيء الكلوروفيل الخاص في النظام وهو إما (P700) أو (P680) والذي يقع في مركز التفاعل (Reaction center) للنظام الضوئي، وعلى إثر ذلك تنطلق إلكترونات عالية الطاقة من جزيء الكلوروفيل المستحث بواسطة وحدة ضوئية.

وحدة التركيب الضوئي وانتقاله إلى مراكز التفاعل لتنطلق منه الإلكترونات

وتعتبر عملية البناء الضوئي من أهم العمليات الحيوية التي تعتمد عليها جميع الكائنات الحية سواء ذاتية التغذية أو عضوية التغذية في تكوين المصدر الأول للطاقة الكيميائية الحيوية اللازمة لبدأ و إتمام بقية التفاعلات الأخرى. ومن هنا يأتي السؤال ، كيف تتم عملية البناء الضوئي؟ هذا ما سنتعرض له و بإيجاز فيما يلي:

تتكون التفاعلات الكيميائية خلال عملية البناء الضوئي من قسمين رئيسين هما:

أ- تفاعلات الضوء (Light Reactions). و ب- تفاعلات الظلام (Dark Reactions).

أ - تفاعلات الضوء (Light Reactions)

هي سلسلة من التفاعلات تتم في وجود الضوء ولهذا فهي تفاعلات كيميائية ضوئية (Photochemical reactions) ، ويطلق عليها تفاعلات هل (Hill's reactions) ، وهي أول التفاعلات الكيميائية في عملية التمثيل الضوئي. جميع هذه التفاعلات تمر بخطوات وتغيرات جوهرية متتابعة تتضمن ما يلي:

أ - امتصاص الطاقة الضوئية Light energy absorption.

ب - نقل الطاقة الضوئية Light energy transfer.

جـ – تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية Light energy transformation into chemical energy.

وتشمل تفاعلات الضوء نوعين هما:

1 - النقل الإلكتروني الدائري (Cyclic electron transport)، أو الفسفرة الضوئية الدائرية (Cyclic photophosphorylation).

رسم تخطيطي لعملية النقل الإلكتروني الدائري

2 - النقل الإلكتروني غير الدائري (Non cyclic electron transport)، أو الفسفرة الضوئية غير الدائرية (Non cyclic photophosphorylation).

وتتميز العمليتين السابقتين بما يلي: