التركيب الضوئي

 

 

 الصفحة الرئيسة

www.khayma.com/fatsvt

 

الية امتصاص الماء و الاملاح المعدنية عند النباتات

التبادلات الغازية اليخضورية

إنتاج المادة العضوية من طرف النباتات1

إنتاج المادة العضوية من طرف النباتات2

 

الية امتصاص الماء و الاملاح المعدنية عند النباتات

 

 

 تعيش النباتات الخضراء في ظروف بيئية معينة،وتحتل المستوى الأول في الشبكات الغذائية،حيث تمثل مستوى المنتجين اي انها قادرة على إنتاج مادة عضوية انطلاقا من مواد معدنية.

 تحتاج هذه النباتات إلى ظروف ملائمة من بينها وجود الماء والاملاح المعدنية.

 تساؤلات:

 ـ كيف تتم تبادلات الماء والمواد المذابة بين النبات والوسط الخارجي؟

ـ ما هي اليات هذا التبادل على مستوى خلايا النباتات اليخضورية؟

     Iـ الكشف عن تبادلات الماء على مستوى الخلايا

       1ـ ملاحظات بالعين المجردة

ـ تجربة1: يؤدي وضع قليل من الملح على قطعة بطاطس جافة إلى ظهور الماء

ـ تجربة2: نقوم بتقطيع قطع متساوية من البطاطس ثم تضعها في انابيب اختبار تحتوي على محلول السكروز بتراكيز متزايدة

6

5

4

3

2

1

رقم الانبوب

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

نركيز السكروز  mol/l

30

30

30

30

30

30

طول القطعة في البداية mm

27

28

29

30

31

32

طول القطعة في النهاية mm

 

 1 ـ  انطلاقا من النتائج التجريبية، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ التجربة 1 : ظهور الماء بسبب خروجه من قطعة البطاطس.

التجربة2: نلاحظ أنه في التراكيز الضعيفة يزداد حجم القطع بينما ينقص في التراكيز الكبيرة

تغير حجم القطع ناتج عن دخول او خروج مواد و بما ان الانبوب 1 لا يحتوي الا على الماء المقطر ورغم ذلك ازداد حجم القطعة إذن فدخول الماء هو المسؤول عن هذا التغير.

الماء يمكن ان يدخل او يخرج تبعا لتركيز المحلول التي توضع في قطعة البطاطس ، اي هناك تبادلات مائية بين الخلايا المكونة لقطعة البطاطس والوسط الخارجي.

 

     2ـ ملاحظات مجهرية:

ـ تجربة: نأخذ قطعتين من قشرة البصل:

    ـ نضع الأولى في زجاجة1 تحتوي على الماء المقطر + الاحمر المتعادل

    ـ نضع الثانية في زجاجة2 تحتوي على محلول السكروز بتركيز 0.6mol/l + الاحمر المتعادل

بعد مدة زمنبة نلاحظ التحضير المجهري بالمجهر الضوئي

 ـ ملاحظة:

في محلول السكروز بتركيز 0.6mol/l + الاحمر المتعادل x 640

في الماء المقطر + الاحمر المتعادل  x 640

اضغط على الصورة للتكبير

انظر الرابط

ـ رسم تخطيطي للملاحظة:

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/gif/plasmo_turg.gif

 

 

  1 ـ  اعتمادا على الملاحظات المجهرية، قارن مظهر الخلايا في الوسطين.

  2 ـ ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ في الزجاجة1 تحتل الفجوة الخلوية الحيز الأكبر من الخلية و يكون لونها فاتحا نقول إن الخلية ممتلئة.

 في الزجاجة2 : أصبحت الفجوة الخلوية بقد صغير و أصبح لونها قاتما في هذه الحالة نقول إن الخلية مبلزمة.

2 ـ  عندما يكون تركيز الوسط الخارجي منخفض(ناقص التوتر) يزداد حجم الفجوة بسبب دخول الماء الذي يعطي لونا فاتحا و تصبح الخلية ممتلئة، عندما يكون تركيز الوسط الخارجي مرتفع(مفرط التوتر) يخرج الماء من الخلية فيتقلص حجم الفجوة ويزداد تركيز الملون الطبيعي فيصبح قاتما و تصبح الخلية مبلزمة.

و يسمى هذا التبادل المائي بالتنافذ او الأسموز osmose

 

   3 ـ العامل المتحكم في التنافذ

 ـ تجربة1:

 

 ـ تجربة2:   انظر الرابط1 ، انظر الرابط2

Add salt= اضافة الملح

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/

  

1 ـ  باستغلالك للتجربتين 1 و2 ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ  انتقال الماء من الوسط الناقص التوتر الى الوسط المفرط التوتر راجع الى وجود قوة تختلف شدتها باختلاف التركيز(ترتفع بارتفاعه) وهذه القوة هي التي تجذب الماء بحثا عن التوازن وتسمى هذه القوة بضغط التنافذ pression osmotique

انظر الرابط

 يمكن حساب ضغط التنافذ باستعمال الصيغة التالية:

Π= RCT

 Π  : الضغط التنافذي بـ  Pa

R : ثابتة الغازات الكاملة 0.082

T درجة الحرارة المطلفة بـ بحيث K=C+273

C  التركيز المولي للمادة المذابة mol/l

C=n/V   avec  n=m/M

 m  كتلة المادة المذابة و M الكتلة المولية و V الحجم

بالنسبة للمحاليل المؤينة نضرب هذه القيمة في عدد الايونات المحصل عليها،مثل NaCl يتحلل الى أيونين +Na و -Cl

فتكون قيمة الضغط التنافذي

Π= 2RCT

 ـ خلاصة:

ـ خلية في وسط مرتفع التركيز --> توتر مفرط --> ضغط تنافذي مرتفع --> خروج الماء من الفجوة الى الوسط الخارجي --> بلزمة الخلية.

ـ خلية في وسط منخفض التركيز-->توتر ناقص -->ضغط تنافذي منخفض--> دخول الماء من الوسط الخارجي الى الفجوة -->خلية ممتلئة.

 

 في حالة نساوي التوتر تكون التبادلات المائية عبر الغشاء متساوية ويكون مظهر الخلية عاديا.

  II ـ الكشف عن تبادلات المواد المذابة على مستوى الخلايا

         1 ـ ظاهرة الانتشار:انظر الرابط

             أ ـ ملاحظة

في التجارب السابقة و بعد وضع خلايا البصل في محلول الاحمر المتعادل اصبحث فجواتها حمراء رغم غسلها بالماء وهذا يعني دخول المحلول اليها.

             ب ـ تجارب:

   ـ تجربة 1: نضع جزءا من بشرة ورق الكرنب الاحمر في محلول اسيتات الامونيوم بتركيز 0.04mol/l ، بعد الملاحظة المجهرية تبدو الخلايا في البداية مبلزمة ولون فجواتها احمر قاني(وجود صبغة الانتوسيان)، بعد فترة وجيزة تصبح الخلايا ممتلئة نتكلم عن زوال البلزمة، كما ان لون الفجوات اصبح بنفسجيا، علما ان اسيتات الامونيوم له القدرة على تحويل لون الانتوسيان الى البنفسجي.

   1 ـ اعتمادا على هذه النتائج التجريبية، فسر زوال البلزمة.

 

   ـ تجربة2 :تجربة dutrochet

 

 

1 ـ  اعتمادا على تحليل التجربة2 ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ  في الزمن t1 يرتفع مستوى المحلول من a الى b و هذا راجع لدخول الماء الى مقياس التنافذ ، اما في الزمن  t2 قينخفض مستوى المحلول من b الى c و هذا راجع خروج الماء من جديد من المقياس اي ان التوتر في هذا الاخير اصبح ناقصا في حين اصبح مفرطا في الاناء بسبب ارتفاع تركيز السكروز في الاناء اي ان السكروز اخترق الغشاء من المقياس الى الاناء.

  

    ـ خلاصة: تنتقل المواد المذابة عموما عبر الاغشية الخلوية من الوسط المفرط التوتر الى الوسط ناقص التوتر ، ونتكلم عن ظاهرة الانتشار او الميز الغشائي، وبما انها تحدث كذلك عند الاغشية الاصطناعية(غير حية) فهي لا تتطلب طاقة فنتكلم عن نقل سلبي.

 ملحوظة: عند استعمال غشاء نصف نفوذ نحصل على النتيجة المبينة في الوثيقة التالية:

   ـ تجربة3 :تمثل المنحنى 1 من الوثيقة التالية نتائج قياس سرعة انتشار مادة معدنية حسب ارتفاع التركيز عند غشاء بيولوجي، بينما يمثل المنحنى2 الانتشار الحر عند غشاء اصطناعي.

  

1 ـ  اعتمادا على تحليل التجربة3 ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ  يلاحظ ارتفاع سرعة انتشار المادة مع زيادة التركيز ،لكن عند الوصول الى التركيز C2 تستقر السرعة بالنسبة للغشاء البيولوجي،و يمكن تفسير ذلك بان هذا الاخير عكس الاغشية الاصطناعية، يتدخل بواسطة نواقل(برمياز) تلتصق بالمادة المنقولة وتسهل عبورها و عندما تتشيع هذه النواقل(تصبح كلها مشغولة) تستقر سرعة الانتشار, نتكلم اذن عن نقل مسهل.

 

          2 ـ الكشف عن النقل النشيط:

    ـ تجربة1:

 نخضع 3 مجموعات من قطع الشمندر الاحمر لثلاث مناولات:

 ـ المجموعة الاولى: توضع في اناء يحتوي على الماء المقطر فقط

 ـ المجموعة الثانية: توضع في اناء يحتوي على الحمض الخلي

 ـ المجموعة الثالثة: توضع في اناء يحتوي على الماء المقطر تم نخضعها لعملية التغلية

    ـ نتيجة:

بعد يومين نلاحظ ان ماء الانائين 2 و 3 اصبح احمرا بينما بقي الاول صافيا.

   

1 ـ  انطلاقا من تحليل التجربة1 ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ  إن خلايا الشمندر الاحمر الحية(المجموعة الاولى) حافظت على تراكم الصبغة الحمراء bétacyanine في داخلها في حين فقدت الخلايا الميتة(بالحرارة او بالحمض) صبغتها،وهذا يعني ان عمل الغشاء في هذه الحالة مرتبط بحياة الخلية.

 

افماذا توفر الخلية الحية لغشائها ليقوم بوظيفته؟

    ـ تجربة2:

نضع كريات حمراء حية في وسط غني بالصوديوم المشع 22Na و بعد تدفق هذه الايونات وتراكمها داخل الكريات الحمراء ننقل هذه الاخيرة الى وسط عادي ونقيس كمية 22Na الخارجة بدلالة الزمن في ظروف مختلفة:

  ـ بعد اضافة فليورور الصوديم NaF وهي مادة سامة تمنع الخلية من انتاج الطاقة.

  ـ وبعد اضافة ادينوزين ثلاثي الفوسفات ATP وهي جزيئة مخزنة للطاقة.

 النتائج ممثلة في الوثيقة التالية:

    

1 ـ  انطلاقا من تحليل التجربة2 ، فسر النتائج المحصل عليها.

 1 ـ  مع بداية التجربة كان تدفق الايونات قويا وينخفض ببطئ.

عند اضافة NaF انخفض خروج الايونات بشكل سريع

عند اضافة ATP ارتفع خروج الايونات بشكل سريع لكن بصفة مؤقتة.

عند الغسل من NaF يرتفع خروج الايونات من جديد.

 ان خروج هذه الايونات من الخلية يتطلب طاقة ATP لذا تسمى هذه النفاذية بالنقل النشيط وهو ظاهرة بيولوجية تتطلب حياة الخلية وتتم عكس التركيز (من ناقص التوتر الى مفرط التوثر).

 

انظر الرابط

  3 ـ خلاصة:

يمكن تقسيم انواع التبادلات للمواد المذابة الى قسمين:

    ـ نقل سلبي لا بتطلب طاقة و يتم وفق تنازلية التركيز و يشمل النقل الحر(ظاهرة فيزيائية فقط) و النقل المسهل(تدخل نواقل غشائية).

    ـ نقل نشيط بتطلب طاقة ATP يوفرها النشاط الاستقلابي للخلية و يتم عكس تنازلية التركيز(من ناقص التوتر الى مفرط التوتر).

ـ ملاحظة:

 هناك وسائل اخرى لنقل العناصر السائلة و الصلبة التي لا يمكن للغشاء ادخالها او اخراجها، خصوصا بالنسبة للكائنات  وحيدة الخلية و يتعلق الامر بـ : انظر الرابط

 

ـ عملية الادخال Endocytose :يحبط الغشاء السيتوبلاسمي بالمادة ويبتلعها داخل فجوة بلعمية تنفصل عن الغشاء وتتجه نحو الستوبلاسم.

ـ عملية الاخراج Exocytose  : تتم عكس الابتلاع حيث تندمج الحويصلات الستوبلاسمية مع الغشاء وتخرج محتواها خارج الخلية.

http://bio.m2osw.com/gcartable/endocytose.JPG  

   III ـ بنية الاغشية الخلوية المتدخلة في نقل الماء و الاملاح المعدنية

    1 ـ بنية الغشاء الهيكلي:

يمتاز الغشاء الهيكلي بصلابته يجعل الخلايا النباتية متماسكة و مترابطة فيما بينها، و هو ذو طبيعة سكرية اساسا حيث يتكون من لييفات سيليلوزية مغمورة في قالب من البكتين بالاضافة الى وجود بعض البروتينات الهيكلية.تخترق هذا الغشاء البيكتوسيليلوزي قنوات تسمى بلاسموديسم تسمح بالتبادلات الخلوية.

http://lesbeauxjardins.com/cours/botanique/2-cytologie/plasmodesme.gif

   2 ـ بنية وفوق بنية الغشاء السيتوبلاسمي:

        أ ـ ملاحظة بالمجهر الالكتروني:

http://bio.m2osw.com/gcartable/mbc.jpg

 يبدو الغشاء الستوبلاسمي مكونا من طبقتين داكنتين تفصل بينهما طبقة فاتحة.

       ب ـ التركيب الكيميائي:

بين التحليل الكيميائي للغشاء السيتوبلاسمي أنه مكون من:

   ـ ذهنيات:و تمثل حوالي 40% من وزن الغشاء وتشمل فوسفوذهنيات 50-60% والكوليسترول  17-23% وكليكوذهنيات 7-8%

وتملك الفوسفوذهيات قطبا محبا للماء واخرا كارها للماء مما يجعلها تنتظم على شكل طبقتين تبقى خلالها الاقطاب الكارهة للماء داخل الغشاء والاقطاب المحبة للماء نحو السيتوبلاسم والوسط الخارجي للخلية.

  ـ بروتينات:و مثل حوالي 60% من وزن الغشاء وتنقسم الى قسمين بروتينات مدمجة داخل الغشاء وبروتينات سطحية في اتجاه الوسط الداخلي او الخارجي للخلية.

  ـ سكرياتتمثل 2-10% وقد ترتبط بالذهنيات مشكلة كليكوذهنيات او بالبروتينات لتشكل كليكوبروتينات.

 

 3ـ نموذج تفسيري لبنية الغشاء السيتوبلاسمي:

تنتظم الفوسفوذهنيات على شكل طبقتين تندمج بداخلها البروتينات،مشكلة عناصر فسيفسائية تتحرك فيما بينها وهذا ما يسمى نموذج الفسيفساء السائلة انظر الرابط1  ـ انظر الرابط2

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat

http://homepage.mac.com/ltbo/images/membrane.GIF

 

ـ خلاصة:

انظر الرابط1 ـ انظر الرابط2 ـ انظر الرابط3 ـ انظر الرابط4 ـ انظر الرابط5

روابط اخرى

   ـ الانتشار المسهل

  ـ النقل النشيط

http://bio.m2osw.com/gcartable/transp.jpg

  IV ـ دور زغب الامتصاص في امتصاص الماء والأملاح المعدنية

يتم امتصاص الماء والاملاح المعدنية بواسطة منطقة جذرية تتوفر على شعيرات دقيقة تسمى زغب الامتصاص. انظر الرابط

  1 ـ بنية زغب الامتصاص

 ملاحظة مجهرية لمقطع عرضي لجذر على مستوى المنطقة الشعيرية انظر الرابط1 ـ انظر الرابط2

http://www.rouen.iufm.fr/pedagogie/disciplines/svt/svt%20tice/coupes/poils.JPG

يتبين ان زغب الامتصاص يمثل امتدادا سيتوبلاسميا لخلايا الطيقة الخارجية للجذر، المسماة السافة الزغبية l'assise pilifère وهذه الامتدادات تزيد من مساحة التماس بين الجذر والتربة.

    2ـ امتصاص الماء والأملاح المعدنية

         أ ـ اليات امتصاص الماء:

تمثل ارقام الوثيقة التالية قيم الضغط التنافذي داخل العصارة الفجوية لمختلف الخلايا المكونة للجذر، مع العلم ان الضغط التنافذي لمحلول التربة يكون منخفضا بالنسية لزغب الامتصاص.

Transit horizontal de l'eau

http://www.drshiva.org/pics/transit_parenchyme.jpg

 حسب قانون التنافذ فان الماء يتدفق من الوسط ناقص التوتر الى الوسط مفرط التوتر اي من زغب الامتصاص الى حدود الادمة الباطنية حيث ينخفص الضغط التنافذي ويتدخل النقل النشيط.

     ب ـ اليات امتصاص الاملاح المعدنية:

بما ان الاملاح المعدنية تنتقل من زغب الامتصاص الى حدود الادمة الباطنية اي من وسط ناقص التوتر الى وسط مفرط التوتر فذلك يتم عن طريق النقل النشيط بعد ذلك ينخفص الضغط التنافذي ويتدخل النقل السلبي(الانتشار الحر

 او المسهل).

 ـ ينتقل الماء والاملاح المعدنية عبر المسلك السيتوبلاسمي ومن الفجوة الى الفجوة وعبر المسلك الجداري،ونظرا لوجود شريط caspary على مستوى الادمة الباطنية (غير نفوذ)انظر الرابط1 ـ انظر الرابط2 في هذه الحالة، تتدفق عبر الخلايا.

 

 ـ يكون الماء و الاملاح المعدنية النسغ الخام الذي يوزع على باقي اعضاء النبتة عن طريق الاوعية الناقلة للنسغ.

انظر الرابط

 

 

www.khayma.com/fatsvt