فصل از انرژی به ماده؛ گفتار فتوسنتز در شرایط دشوار؛ زیستشناسی دوازدهم
دعای مطالعه [ نمایش ]
بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ
اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ
خدايا مرا بيرون آور از تاريكىهاى وهم،
وَ اَكْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ
و به نور فهم گرامى ام بدار،
اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَيْنا اَبْوابَ رَحْمَتِكَ
خدايا درهاى رحمتت را به روى ما بگشا،
وَانْشُرْ عَلَيْنا خَزائِنَ عُلُومِكَ بِرَحْمَتِكَ يا اَرْحَمَ الرّاحِمينَ
و خزانههاى علومت را بر ما باز كن به امید رحمتت اى مهربانترين مهربانان.
عدالت آموزشی، بستر رشد و پیشرفت حقیقی
عدالت آموزشی نه صرفاً یک شعار اجتماعی، بلکه شالودهای است که بر آن، بنای رشد فردی و پیشرفت جمعی استوار میشود. هنگامی که فرصتهای یادگیری بهطور برابر در اختیار همگان قرار گیرد، استعدادهای نهفته در هر گوشهای از جامعه مجال شکوفایی مییابند. عدالت آموزشی یعنی شکستن دیوارهای تبعیض و فراهم آوردن دسترسی برابر به منابع دانایی، تا هیچ کودکی در حاشیه نماند و هیچ استعدادی در خاموشی فراموش نشود.
رشد حقیقی جامعه، زمانی معنا مییابد که آموزش، امتیاز گروهی خاص نباشد؛ بلکه میراث مشترکی باشد برای تمام فرزندان این سرزمین. عدالت آموزشی پلی است که فاصلهی میان فقر و توانگری، مرکز و حاشیه، و امروز و فردا را کوتاه میکند. جامعهای که به این اصل پایبند باشد، در واقع سرمایهگذاری بر بزرگترین ثروت خویش ــ یعنی سرمایه انسانی ــ کرده است.
پیشرفت پایدار، ثمرهی عدالت در آموزش است. در غیاب عدالت آموزشی، شکافهای اجتماعی عمیقتر شده و چرخهی نابرابری بازتولید میشود. اما هنگامی که هر فرد، فارغ از طبقه، جنسیت، قومیت یا موقعیت جغرافیایی، امکان دستیابی به آموزش باکیفیت را داشته باشد، مسیر تعالی فردی و شکوفایی ملی هموار میشود.
عدالت آموزشی چراغی است که راه آینده را روشن میسازد؛ چراغی که نهتنها به رشد علمی و اقتصادی میانجامد، بلکه روح جامعه را به ارزشهایی چون همبستگی، برابری و کرامت انسانی پیوند میزند. در سایهی چنین عدالتی است که «رشد» به معنای بالندگی فردی و «پیشرفت» به معنای تعالی جمعی، همزمان و هماهنگ تحقق مییابند.
در جهانی که رشد و پیشرفت بدون عدالت آموزشی معنایی ندارد، آیندهنگاران مغز با مدیریت داریوش طاهری بر این باور استوار است که برابری در آموزش، سنگبنای شکوفایی فردا است. این نهاد با تکیه بر اندیشهی «پرورش مغزها، پرواز جامعه» میکوشد تا فرصت برابر برای همه فراهم شود، زیرا تنها در سایهی عدالت آموزشی است که استعدادها بیدار میشوند و جامعه به سوی تعالی گام برمیدارد. آیندهنگاران مغز با رسالت «عدالت در آموزش، بیداری در اندیشه، شکوفایی در فردا» در مسیر ساختن فردایی روشن و انسانی قدم برمیدارد؛ فردایی که در آن هیچ ذهنی در حاشیه نمیماند و هر استعداد، فرصت درخشیدن مییابد.
امروز بیش از هر زمان دیگر نیازمند نهادهایی هستیم که این آرمان را به عمل بدل کنند. آیندهنگاران مغز گامی استوار در این مسیر نهاده است؛ مسیری که در آن عدالت آموزشی نه یک رؤیا، بلکه یک واقعیت تحققیافته خواهد بود.
آیندهنگاران مغز:
«عدالت آموزشی، بیداری اندیشهها، شکوفایی فردا»
کتاب الکترونیکی پرسشهای دو گزینهای
پرسشهای دو گزینهای و خط به خط گفتارهای زیستشناسی چیست و گسترهٔ حیات؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
کتاب الکترونیکی تعمیق و تثبیت یادگیری زیستشناسی
پرسشهای جاهای خالی و خط به خط گفتار نوکلئیک اسیدها؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
ویرایش بر اساس کتاب چاپ ۱۴۰۲
گفتار ۳ فتوسنتز در شرایط دشوار
شکل ۸ روزنه را در دو حالت باز و بسته نشان میدهد. چه عواملی سبب بسته شدن روزنه میشود؟ به یاد دارید که افزایش بیش از حد دما و نور سبب بسته شدن روزنهها میشود. بسته شدن روزنهها چه تأثیری میتواند بر فتوسنتز داشته باشد؟
شکل ۸- روزنهها برای حفظ آب گیاه بسته میشوند.
در چنین شرایطی وقتی روزنهها به منظور کاهش تعرق بسته میشوند، تبادل گازهای اکسیژن و کربن دیاکسید از روزنهها نیز توقف مییابد، اما فتوسنتز همچنان ادامه دارد. بنابراین در حالی که CO2 برگ کم میشود، اکسیژن در آن افزایش مییابد (شکل ۹).
شکل ۹- افزایش میزان اکسیژن در اطراف یاختهها به علت بسته شدن روزنهها.
وقتی روزنهها باز هستند (الف) نسبت CO2 به O2 بیشتر از زمانی است که روزنهها برای حفظ آب گیاه بسته شدهاند (ب).
در چنین حالتی، وضعیت برای نقش اکسیژنازی آنزیم روبیسکو مساعد میشود؛ زیرا نقش کربوکسیلازی یا اکسیژنازی این آنزیم به نسبت CO2 و اکسیژن در محیط عملکرد آن ارتباط دارد. بنابراین با افزایش اکسیژن در برگ، اکسیژن با ریبولوزبیس فسفات ترکیب میشود. مولکول حاصل، ناپایدار است و به دو مولكول سه کربنی و دو کربنی تجزیه میشود. مولكول سه کربنی به مصرف بازسازی ریبولوزبیس فسفات میرسد.
مولکول دو کربنی از کلروپلاست خارج و در واکنشهایی که بخشی از آنها در راکيزه انجام میگیرد، از آن مولکول CO2 آزاد میشود. چون این فرایند با مصرف اکسیژن، آزاد شدن CO2 و همراه با فتوسنتز است، تنفس نوری نامیده میشود.
بیشتر بدانید
آیا تنفس نوری بیفایده است؟
گرچه تنفس نوری را عامل مزاحمی برای فتوسنتز در نظر میگیرند، اما پژوهشها نشان میدهد بعضی گیاهان که به علت نقص ژنی تنفس نوری ندارند، در مقایسه با هم نوعان خود، آسیب بیشتری از نورهای شدید میبینند.
در تنفس نوری گرچه ماده آلی تجزیه میشود، اما برخلاف تنفس یاختهای، ATP از آن ایجاد نمیشود. بنابراین تنفس نوری باعث کاهش فراوردههای فتوسنتز میشود.
به هر حال انواعی از گیاهان وجود دارند که در محیطهای با دمای بالا و تابش شدید نور خورشید زندگی میکنند. این گیاهان با چه سازوکاری توانستهاند تنفس نوری خود را کاهش دهند؟
فتوسنتز در گیاهان C4
یکی از سازوکارها برای ممانعت تنفس نوری، در گیاهانی وجود دارد که به گیاهان C4 معروفاند. یاختههای غلاف آوندی در این گیاهان سبزدیسه دارند و محل انجام چرخه کالویناند، در حالی که در گیاهان C3، سبزدیسه ندارند (شکل ۱۰).
تثبیت کربن در این گیاهان در دو مرحله، ابتدا در یاختههای میانبرگ و سپس در یاختههای غلاف آوندی انجام میشود که در ادامه به آن میپردازیم.
در گیاهان CO2 ،C4 در یاختههای میانبرگ با اسیدی سه کربنی ترکیب و در نتیجه اسیدی چهار کربنی ایجاد میشود. به همین علت به این گیاهان، گیاهان C4 میگویند؛ زیرا اولین ماده پایدار حاصل از تثبیت کربن، ترکیبی چهار کربنی است.
آنزیمی که در ترکیب CO2 با اسید سه کربنی و تشکیل اسید چهار کربنی نقش دارد، برخلاف روبیسکو به طور اختصاصی با CO2 عمل میکند و تمایلی به اکسیژن ندارد.
اسید چهار کربنی از یاختههای میانبرگ از طریق پلاسمودسمها به یاختههای غلاف آوندی منتقل میشود. در این یاختهها، مولکول CO2 از اسید چهار کربنی آزاد و وارد چرخه کالوین میشود. اسید سه کربنی باقیمانده نیز به یاختههای میانبرگ برمی گردد.
در گیاهان C4 با وجود عملکرد آنزیمهای گوناگون در تثبیت کربن و تقسیم مکانی آن در دو نوع یاخته، میزان CO2 در محل فعالیت آنزیم روبیسکو، به اندازهای بالا نگه داشته میشود که بازدارنده تنفس نوری است. بنابراین، تنفس نوری به ندرت در این گیاهان روی میدهد.
این گیاهان در دماهای بالا، شدتهای زیاد نور و کمبود آب، در حالی که روزنهها بسته شدهاند تا از تبخیر آب جلوگیری شود، همچنان میزان CO2 را در محل عملکرد آنزیم روبیسکو بالا نگه میدارند. به همین علت کارایی آنها در چنین شرایطی بیش از گیاهان C3 است.
شکل ۱۰- الف) برگ گیاه C3 ب) برگ گیاه C۴
بیشتر بدانید
عملکرد اختصاصی
پذیرنده CO2 در گیاهان C4 فسفوانول پیرووات است. این اسید با فعالیت آنزیم فسفوانول پیرووات کربوکسیلاز با CO2 ترکیب و اسید چهار کربنی (مالات یا اگزالات) تشکیل میشود. جایگاه فعال آنزیم فسفوانول پیرووات کربوکسیلاز به شکلی است که فقط کربن دی اکسید در آن قرار میگیرد.
فتوسنتز در گیاهان CAM
بعضی گیاهان در مناطقی زندگی میکنند که با مسئله دما و نور شدید در طول روز و کمبود آب مواجهاند. در این گیاهان برای جلوگیری از هدر رفتن آب، روزنهها در طول روز بسته و در شب بازند. برگ، ساقه یا هر دوی آنها در چنین گیاهانی گوشتی و پرآب است. این گیاهان در واکوئول های خود ترکیباتی دارند که آب را نگه میدارند.
تثبیت کربن در این گیاهان، مانند گیاهان C4 است، با این تفاوت که تثبیت کربن در آنها در یاختههای متفاوت نیست و به عبارتی تقسیمبندی مکانی نشده، بلکه در زمانهای متفاوت انجام میشود. تثبیت اولیه کربن در شب که روزنهها بازند و چرخه کالوین در روز انجام میشود که روزنهها بستهاند. آناناس از گیاهان CAM (کَم) است.
شکل ۱۱- مقایسه فتوسنتز در گیاهان الف) C3، ب) C4 و پ) CAM
فعالیت ۵
گفت وگو کنید
سه گیاه الف، ب و پ داریم. با فرض اینکه فتوسنتز هیچ یک از این گیاهان یکسان نباشد، به پرسشهای زیر پاسخ دهید.
۱- الف) عصاره برگ هریک از این گیاهان در دو زمان، یکی در آغاز تاریکی (شب) و دیگری در آغاز روشنایی (صبح) استخراج و pH آنها اندازهگیری شد. pH عصاره گیاه ب در آغاز روشنایی نسبت به آغاز تاریکی اسیدیتر بود. گیاه «ب» چه نوع فتوسنتزی دارد؟
ب) برای تشخیص نوع فتوسنتز گیاه الف و پ چه راهی پیشنهاد میدهید؟ آیا ساختار این گیاهان در تشخیص نوع فتوسنتز به شما کمک میکند؟
۲- نمودارهای ۱ و ۲ به ترتیب اثر کربن دی اکسید جوّ و شدت نور را بر فتوسنتز دو گیاه C3 و C4 نشان میدهند. چه نتیجهای از این نمودارها میگیرید؟ 
جانداران فتوسنتز کننده دیگر
بخش عمده فتوسنتز را جاندارانی انجام میدهند که گیاه نیستند و در خشکی زندگی نمیکنند. انواعی از باکتریها و آغازیان در محیطهای متفاوت خشکی و آبی فتوسنتز میکنند که در ادامه به آنها میپردازیم.
باکتریها: باکتریهایی که فتوسنتز میکنند، سبزدیسه ندارند، اما دارای رنگیزه های جذب کننده نورند.
بعضی باکتریها سبزینه دارند. مثلاً سیانوباکتریها سبزینه a دارند و همانند گیاهان با استفاده از CO2 و نور ماده آلی میسازند؛ و چون همانند گیاهان در فرایند فتوسنتز اکسیژن تولید میکنند، باکتریهای فتوسنتز کننده اکسیژنزا نامیده میشوند.
گروهی دیگر از باکتریها، فتوسنتز کننده غیراکسیژنزا هستند. باکتریهای گوگردی ارغوانی و سبز از این گروهاند. رنگیزه فتوسنتزی این باکتریها، باکتریوکلروفیل است. این باکتریها کربن دیاکسید را جذب میکنند، اما اکسیژن تولید نمیکنند؛ زیرا منبع تأمين الكترون در آنها ترکیبی به غیر از آب است. مثلاً در باکتریهای گوگردی منبع تأمين الكترون H2S است و به جای اکسیژن، گوگرد ایجاد میشود. از این باکتریها در تصفیه فاضلابها برای حذف هیدروژن سولفید استفاده میکنند. هیدروژن سولفید گازی بیرنگ است و بویی شبیه تخم مرغ گندیده دارد.
واکنش ۴- فتوسنتز در باکتریهای گوگردی
6CO2+ 12H2S + نور → C6H12O6 + 12S + 6H2O
بیشتر بدانید
گیاهان C4 سهم اندکی از گیاهان را به خود اختصاص میدهند.
بیشتر گیاهان C4 تک لپهاند، اما انواع دولپهای نیز وجود دارد.
گیاه تاج خروس از دولپهایهای C4 است. بعضی دانشمندان پیشبینی میکنند با توجه به گرم شدن کره زمین، شاهد انواع بیشتری از گیاهان C4 در کره زمین باشیم. 
آغازیان: آغازیان نقش مهمی در تولید ماده آلی از ماده معدنی دارند. می دانید که جلبکهای سبز، قرمز و قهوهای از آغازیان هستند و فتوسنتز میکنند. اوگلنایی که در شکل ۱۲ میبینید، جانداری تک یاختهای و مثال دیگری از آغازیان فتوسنتز کننده است. این جاندار در حضور نور فتوسنتز میکند و در صورتی که نور نباشد، سبزدیسههای خود را از دست میدهد و با تغذیه از مواد آلی، ترکیبات مورد نیاز خود را به دست میآورد.
شکل ۱۲- اوگلنا
شیمیوسنتز
آیا ساختن ماده آلی از ماده معدنی فقط محدود به فتوسنتز و جاندارانی است که از انرژی نور استفاده میکنند؟ آیا تولیدکنندگان در اعماق تاریک وجود ندارند؟
امروزه میدانیم انواعی از باکتریها در معادن، اعماق اقیانوسها و اطراف دهانه آتشفشانهای زیر آب وجود دارند که میتوانند بدون نیاز به نور از کربن دیاکسید ماده آلی بسازند. زیستن در چنین مناطقی برای بسیاری از جانداران غیرممکن است. دانشمندان بر اساس وضعیت زمین در آغاز شکلگیری حیات، بر این باورند که باکتریهای شیمیوسنتز کننده از قدیمیترین جانداران روی زمیناند.
چنین باکتریهایی، انرژی مورد نیاز برای ساختن مواد آلی از مواد معدنی را از واکنشهای اکسایش به دست میآورند. به این فرایند شیمیوسنتز می گویند.
باکتریهای نیترات ساز که آمونیوم را به نیترات تبدیل میکنند، از باکتریهای شیمیوسنتز کنندهاند.
بیشتر بدانید
شیمیوسنتز در اعماق اقیانوس
در اعماق اقیانوس شکافهایی وجود دارد که از آنها گاز سولفید هیدروژن خارج میشود.
با وجود فشار و گرمای زیاد، انواعی از کرمهای لولهای در آنجا وجود دارند. در بدن این کرمها، باکتریهای شیمیوسنتز کننده زندگی میکنند، که با اکسایش هیدروژن سولفید، انرژی مورد نیاز برای ساخت ماده آلی را به دست میآورند. زیست این کرمها وابسته به غذایی است که این باکتریها برای آنها میسازند. 
📘 زیستشناسی را بازی کنید و موفقیت را تجربه کنید
با جایخالیهای تعاملی، متنها را خودتان کامل کنید، فکر کنید و یاد بگیرید. فوراً کلیک کنید و تجربه یادگیری تعاملی را آغاز کنید!
سلام و درود
«تکرار مادر مهارتهاست»
در راستای افزایش مهارت شما آزمونهای متنوع و زیادی برای شما آماده شده است. آزمونهای گفتار از خط به خط آن طراحی شدهاند و هر یک دارای ده پرسش دو گزینهای است؛ اما آزمونهای فصل، چهار گزینهای هستند و هر یک از آنها دارای بیست پرسش است.
برای تثبیت مطلب در حافظه و یادگیری هر چه بیشتر مطلب، در آزمونهای آنلاین «آیندهنگاران مغز» شرکت کنید.
برای شرکت در این آزمونها بر لینک مربوطه کلیک کنید:
در ادامه خود را بیازمایید:
