التفاعل الضوئي أو تفاعل هيل Hill reaction
التفاعل الضوئي، أو تفاعل هيل، هو عملية نقل الإلكترونات بواسطة الضوء من الماء إلى كواشف التل في اتجاه ضد التدرج الكيميائي المحتمل. اكتشفه روبن هيل في عام 1937.
يحدث التفاعل الضوئي في البلاستيدات الخضراء في النباتات، وفي البكتيريا الخضراء المزرقة، وفي بعض البكتيريا الزرقاء.
مراحل التفاعل الضوئي:
يمكن تقسيم التفاعل الضوئي إلى مرحلتين:
- المرحلة الأولى، وهي مرحلة تحفيزية، يتم فيها استخدام الطاقة الضوئية لفصل إلكترونين من جزيئات الماء.
- المرحلة الثانية، وهي مرحلة توليد الأكسجين، يتم فيها استخدام الإلكترونات المنفصلة لتخفيض كواشف التل، مع توليد الأكسجين كنفايات.
- المرحلة الأولى من التفاعل الضوئي:
في المرحلة الأولى من التفاعل الضوئي، يتم استخدام الطاقة الضوئية لفصل إلكترونين من جزيئات الماء. يحدث هذا في مركز التفاعل الضوئي (P700) في البلاستيدات الخضراء.
يتكون مركز التفاعل الضوئي من جزيء الكلوروفيل a، وهو نوع من الصباغ الأخضر الذي يمتص الطاقة الضوئية. عندما يسقط فوتون من الضوء على مركز التفاعل الضوئي، فإنه يمنح الإلكترون طاقة كافية ليترك جزيء الكلوروفيل.
ينتقل الإلكترون بعد ذلك عبر سلسلة نقل الإلكترون، وهي سلسلة من البروتينات والأصباغ التي تنقل الإلكترون إلى كواشف التل.
- المرحلة الثانية من التفاعل الضوئي:
في المرحلة الثانية من التفاعل الضوئي، يتم استخدام الإلكترونات المنفصلة لتخفيض كواشف التل، مع توليد الأكسجين كنفايات.
كواشف التل هي مواد كيميائية يمكنها أن تستقبل الإلكترونات من الماء. تشمل أمثلة كواشف التل:
- الحديد.
- الكروم.
- الكوبالت.
- النحاس.
عندما يصل الإلكترون إلى كواشف التل، فإنه يخفض كواشف التل إلى شكله المؤكسد.
- في حالة الحديد، يُستخدم الإلكترون لتخفيض الحديد من Fe3+ إلى Fe2+.
- في حالة الكروم، يُستخدم الإلكترون لتخفيض الكروم من Cr3+ إلى Cr2+.
- في حالة الكوبالت، يُستخدم الإلكترون لتخفيض الكوبالت من Co3+ إلى Co2+.
- في حالة النحاس، يُستخدم الإلكترون لتخفيض النحاس من Cu2+ إلى Cu+.
بالإضافة إلى الإلكترونات، يتم أيضًا استخدام الطاقة الضوئية لفصل الأكسجين من جزيئات الماء. ينتج عن هذا تكوين الأكسجين الجزيئي (O2)، والذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي.
نواتج التفاعل الضوئي:
ينتج التفاعل الضوئي أربعة أشياء مهمة:
الإلكترونات، التي تستخدم في تثبيت ثاني أكسيد الكربون.
NADP+، الذي يحمل الإلكترونات إلى تثبيت ثاني أكسيد الكربون.
الأكسجين، الذي يطلق في الغلاف الجوي.
الطاقة، التي تستخدم في تثبيت ثاني أكسيد الكربون.
أهمية التفاعل الضوئي:
يلعب التفاعل الضوئي دورًا مهمًا في عملية التمثيل الضوئي. فهو يوفر الإلكترونات اللازمة للمرحلة الثانية من التمثيل الضوئي، وهي مرحلة تثبيت ثاني أكسيد الكربون.
في مرحلة تثبيت ثاني أكسيد الكربون، يتم استخدام الإلكترونات لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات.
