العلاقة بين التنفس والتركيب الضوئي: تبادل الغازات ودورة الكربون مع تمارين بكالوريا محلولة — علوم الطبيعة والحياة — الثانية ثانوي — المنهاج الجزائري

أهداف الدرس

• فهم آليات التنفس الخلوي والتركيب الضوئي
• إدراك العلاقة التكاملية بين العمليتين
• تحليل دورة الكربون في الطبيعة
• تطبيق المعارف في تمارين بكالوريا محلولة

1. التركيب الضوئي (Photosynthèse)

عملية حيوية تقوم بها النباتات الخضراء والطحالب وبعض البكتيريا، حيث تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

المعادلة العامة:

6CO₂ + 6H₂O + énergie lumineuse → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

مكان الحدوث: البلاستيدات الخضراء (Chloroplastes) في الأوراق.

شروط حدوثه: ضوء، كلوروفيل، CO₂، H₂O، درجة حرارة مناسبة.

مرحلتان:

• المرحلة الضوئية: تحويل الطاقة الضوئية إلى ATP و NADPH+H⁺ (تحدث في الغشاء الثايلاكويدي)
• المرحلة الكربونية (دورة كالفن): تثبيت CO₂ وتحويله إلى سكريات (تحدث في السدى)

2. التنفس الخلوي (Respiration cellulaire)

عملية حيوية تقوم بها جميع الكائنات الحية (نباتات وحيوانات) لتحرير الطاقة المخزنة في الجزيئات العضوية.

المعادلة العامة:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + énergie (ATP + chaleur)

مكان الحدوث: الميتوكوندريا (Mitochondries) في الخلايا.

مراحله:

• التحلل السكري (Glycolyse): في السيتوبلازم
• دورة كريبس (Cycle de Krebs): في مصفوفة الميتوكوندريا
• السلسلة التنفسية (Chaîne respiratoire): في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا

3. العلاقة بين التركيب الضوئي والتنفس

وجه المقارنة	التركيب الضوئي	التنفس الخلوي
الغاية	تخزين الطاقة (بناء)	تحرير الطاقة (هدم)
المواد الداخلة	CO₂ + H₂O	C₆H₁₂O₆ + O₂
المواد الخارجة	C₆H₁₂O₆ + O₂	CO₂ + H₂O
مكان الحدوث	البلاستيدات الخضراء	الميتوكوندريا
يحدث في	النباتات والطحالب فقط	جميع الكائنات الحية

4. دورة الكربون في الطبيعة

تضمن دورة الكربون التوازن بين CO₂ الجوي والكربون العضوي:

• تثبيت الكربون: عبر التركيب الضوئي (CO₂ → مركبات عضوية)
• إطلاق الكربون: عبر التنفس والتحلل والاحتراق (مركبات عضوية → CO₂)
• هذه الدورة تحافظ على توازن CO₂ في الغلاف الجوي

5. تمارين بكالوريا محلولة

التمرين 1 (بكالوريا):

نص التمرين: وضعت نباتات خضراء في وعاءين معزولين (A و B). الوعاء A معرض للضوء والوعاء B في الظلام. تم قياس تركيز CO₂ في كل وعاء لمدة 24 ساعة.

النتائج: في A ينخفض CO₂ نهاراً ويرتفع ليلاً. في B يرتفع CO₂ باستمرار.

1. فسر النتائج المحصلة.
2. لماذا يرتفع CO₂ في الوعاء B مع النبات؟
3. ماذا تستنتج حول العلاقة بين الضوء والتركيب الضوئي؟

الحل:

1. في الوعاء A: نهاراً يحدث التركيب الضوئي فيستهلك CO₂ ويرتفع O₂ → انخفاض CO₂. ليلاً يتوقف التركيب الضوئي ويبقى التنفس فقط → ارتفاع CO₂.

2. في الوعاء B: لا يوجد ضوء → لا يحدث تركيب ضوئي → يبقى التنفس الخلوي فقط → استهلاك O₂ وإطلاق CO₂ باستمرار.

3. الضوء شرط أساسي للتركيب الضوئي. في غياب الضوء، تتنفس النباتات فقط مثل باقي الكائنات الحية.

التمرين 2:

نص التمرين: يمثل الشكل المقابل رسماً تخطيطياً لدورة الكربون. حدد العمليات (1) و(2) و(3).

الحل:

• العملية (1): التركيب الضوئي (CO₂ → مواد عضوية)
• العملية (2): التنفس الخلوي (مواد عضوية → CO₂ + طاقة)
• العملية (3): التحلل (مواد عضوية ميتة → CO₂ بفعل المحللات)

6. خلاصة

التركيب الضوئي والتنفس الخلوي عمليتان متكاملتان: الأولى تخزّن الطاقة وتطلق O₂، والثانية تحرّر الطاقة وتطلق CO₂، مما يحافظ على توازن الغازات في الطبيعة.

كلمات مفتاحية: تركيب ضوئي، تنفس خلوي، دورة الكربون، بلاستيدات خضراء، ميتوكوندريا، ATP، CO₂، O₂