الدرس 2الدرس 1 — 2: نشاط 3 متى يُصنَع النشا؟

الورقة التي تعرَّضت لضوء الشمس ست ساعات على الأقلّ ، والورقة التي تعرَّضت لأشعّة ضوء حمراء لليلة كاملة ؛ لأن الكلوروفيل يمتصّ الأطوال الموجية الحمراء (وكذلك البنفسجية والزرقاء) من الطيف المرئي فتمدّ العملية بالطاقة اللازمة ، فتمّ البناء الضوئي وتكوّن الجلوكوز واختُزن في صورة نشا.

الكتاب صفحة 26

لأن أصباغ الكلوروفيل لا تمتصّ الضوء الأخضر بل تعكسه ، فلا تحصل الورقة على الطاقة الضوئية اللازمة لعملية البناء الضوئي ، فلا يتكوّن جلوكوز ولا يُختزن نشا.

الكتاب صفحة 26

لإذابة صبغة الكلوروفيل ونزع اللون الأخضر من الورقة ونقله إلى الإيثانول ؛ لأن بقاء اللون الأخضر يحجب تغيّر لون كاشف اليود فلا يُرى الأزرق الداكن.

الكتاب صفحة 25

يكشف «النشا» . والدليل تحوّل لون محلول اليود من البنّي المصفرّ إلى الأزرق الداكن في موضع النشا على الورقة.

الكتاب صفحة 26

يدلّ على حدوث عملية البناء الضوئي في تلك الورقة ؛ لأن النبات يختزن معظم الجلوكوز عالي الطاقة الناتج عن البناء الضوئي في صورة نشويات (كتاب الطالب ص 37).

الكتاب صفحة 26

غاز الأكسجين O₂ وسكّر الجلوكوز C₆H₁₂O₆ ؛ فهما ناتجا المعادلة ، ومحلول اليود كاشف للنشا وحده لا للسكّريات ولا للغازات.

الكتاب صفحة 26

لا . فمعادلة الكتاب تجعل الناتجين المباشرين سكّر الجلوكوز C₆H₁₂O₆ وغاز الأكسجين O₂ ، ثم تختزن النباتات معظم الجلوكوز لاحقًا في صورة نشويات . وفحص اليود في نهاية التجربة يبيّن وجود النشا أو غيابه فقط ولا يبيّن ترتيب تكوّن النواتج.

الكتاب صفحة 26

الملاحظة المتوقّعة: أصبحت الأوراق طريّة مترهّلة فقدت صلابتها وامتلاءها ، وبدا لونها الأخضر أبهت وأدكن قليلًا ، وامتدّت الورقة وانبسطت بعد أن كانت متماسكة . والسبب أن الماء عند درجة الغليان قتل خلايا الورقة وأتلف أغشيتها فأوقف تفاعلاتها الحيوية وأفقدها ضغط امتلائها.

الملاحظة المتوقّعة: اختفى اللون الأخضر من الأوراق فصارت باهتة بيضاء مصفرّة ، وصارت هشّة قاسية سهلة التكسّر ؛ وفي المقابل تلوّن الإيثانول باللون الأخضر . والسبب أن الإيثانول أذاب صبغة الكلوروفيل ونقلها من الورقة إليه ، وهذا ما تطلب الخطوة السادسة ملاحظته صراحةً: «لاحظ كيف تغيَّر لون الإيثانول».

الملاحظة المتوقّعة: عادت الورقة ليّنة قابلة للبسط على البلاطة البيضاء بعد أن كانت هشّة متقصّفة ، وزالت عنها رائحة الإيثانول وبقاياه ، وبقي لونها باهتًا خاليًا من الأخضر . والسبب أن الماء البارد يُرطّب الورقة ويزيل عنها الكحول فتصير مهيّأة لتغلغل محلول اليود فيها.

الملاحظة المتوقّعة: تلوّنت بالأزرق الداكن ورقتان: الورقة التي تعرَّضت لضوء الشمس ست ساعات على الأقلّ ، والورقة التي تعرَّضت لأشعّة ضوء حمراء لليلة كاملة . وبقيت ورقتان بلون محلول اليود البنّي المصفرّ من غير تغيّر: الورقة المنتزعة في الصباح الباكر قبل شروق الشمس (أو التي كانت مغطّاة بورقة ألمنيوم) ، والورقة التي تعرَّضت لأشعّة ضوء خضراء لليلة كاملة .

للغلي في الماء غرضان: الأول قتل خلايا الورقة وإيقاف جميع تفاعلاتها الحيوية ، فلا يتكوّن فيها نشا جديد بعد بدء الفحص ولا يُستهلك النشا الموجود ، فتكون النتيجة صورة أمينة لحال الورقة لحظة انتزاعها . والثاني تليين أنسجة الورقة وإتلاف أغشية خلاياها ، فتصير منفذة يتغلغل فيها الإيثانول أولًا ثم محلول اليود بعد ذلك.

الكحول (الإيثانول) مذيب لصبغة الكلوروفيل ، فغلي الورقة فيه ينزع منها اللون الأخضر وينقله إلى الإيثانول حتّى تصير الورقة باهتة اللون . وأهمّية ذلك أن اللون الأخضر لو بقي لحجب تغيّر لون كاشف اليود فلا يُرى الأزرق الداكن على الورقة ، فتتعذّر قراءة نتيجة الفحص . ولذلك تنصّ الخطوة السادسة على الاستمرار «حتّى يختفي لون الأوراق الأخضر».

بعد الغلي بالماء الساخن: مات النسيج وتلفت أغشية الخلايا فخرج ماؤها وفقدت ضغط امتلائها ، فبدت الورقة طريّة مترهّلة منبسطة فاقدة لصلابتها . وبعد الغلي بالإيثانول: نُزعت منها صبغة الكلوروفيل وسحب الكحول ما بقي من ماء خلاياها ، فبدت شاحبة بيضاء مصفرّة هشّة متصلّبة سهلة التقصّف عند لمسها ، ولذلك تطلب الخطوة الثامنة غسلها بماء بارد قبل بسطها على البلاطة.

غسل الورقة بالماء البارد يُزيل عنها بقايا الإيثانول ، ويُعيد إليها بعض ليونتها بعد أن صارت هشّة متقصّفة فيمكن بسطها على البلاطة البيضاء من غير أن تتمزّق ، ويجعل نسيجها رطبًا فيتغلغل فيه محلول اليود ويظهر التلوّن واضحًا.

يكشف محلول اليود مادّة «النشا» . والنتيجة التي تظهر بوجودها هي تحوّل لون المحلول من البنّي المصفرّ إلى الأزرق الداكن (الأزرق المسودّ) في موضع النشا على الورقة ؛ أمّا إذا لم يوجد النشا فيبقى لون المحلول على حاله من غير تغيّر.

الورقة المنتزعة من نبتة تعرَّضت لضوء الشمس لمدّة 6 ساعات على الأقلّ ، والورقة التي تعرَّضت لأشعّة ضوء حمراء لليلة كاملة ؛ فكلتاهما تلوّنت بالأزرق الداكن بمحلول اليود.

الورقة المنتزعة في الصباح الباكر قبل شروق الشمس (أو الورقة التي كانت مغطّاة بورقة ألمنيوم عكست أشعّة الشمس) ، والورقة التي تعرَّضت لأشعّة ضوء خضراء لليلة كاملة ؛ فكلتاهما بقيت بلون محلول اليود البنّي المصفرّ.

يدلّ وجود النشا على أن عملية البناء الضوئي قد حدثت في تلك الورقة . فالنبات ينتج بالبناء الضوئي سكّر الجلوكوز ، ثم تختزن النباتات معظم الجلوكوز عالي الطاقة في صورة نشويات لا تُستخدَم مباشرةً لإنتاج الطاقة أو التراكيب المختلِفة (كتاب الطالب ص 37) . فالنشا أثرٌ باقٍ في الورقة يشهد بأن السكّر قد صُنع فيها.

تستلزم عملية البناء الضوئي عدّة عوامل أساسية: الطاقة من الشمس ، الماء ، ثاني أكسيد الكربون ووجود الكلوروفيل (كتاب الطالب ص 37) . وفي هذا النشاط ثُبِّتت هذه العوامل كلّها إلّا الضوء . وأصباغ الكلوروفيل تمتصّ الأطوال الموجية البنفسجية والزرقاء والحمراء من الطيف المرئي لضوء الشمس التي تمدّ العملية بالطاقة اللازمة لها ، ولا تمتصّ الضوء الأخضر بل تعكسه (كتاب الطالب ص 32) . فالورقة التي بقيت في الشمس والورقة التي بقيت تحت الضوء الأحمر امتصّتا طاقة ضوئية ، فتمّ فيهما البناء الضوئي وتكوّن الجلوكوز واختُزن نشا فتلوّنتا بالأزرق الداكن . أمّا الورقة المنتزعة قبل الشروق فلم يصلها ضوء أصلًا ، والورقة التي بقيت تحت الضوء الأخضر وصلها ضوء لا يمتصّه الكلوروفيل بل يعكسه ، فلم تحصل أيّ منهما على الطاقة اللازمة فلم يحدث بناء ضوئي ولم يتكوّن نشا ، فبقيتا بلون اليود البنّي.

لا . والتعليل: لأن أصباغ الكلوروفيل لا تمتصّ الضوء الأخضر بل تعكسه — ولهذا تبدو النباتات خضراء اللون — فلا تحصل النبتة تحت اللمبات الخضراء على الطاقة الضوئية اللازمة لعملية البناء الضوئي ، فتكون كأنّها في الظلام . ونتيجة هذا النشاط نفسها تشهد بذلك: الورقة التي بقيت تحت ضوء أخضر ليلة كاملة لم يظهر فيها نشا . ولو أُريد إفادة النباتات ليلًا لاستُعملت لمبات حمراء أو زرقاء أو بنفسجية ، فهي الأطوال التي يمتصّها الكلوروفيل (كتاب الطالب ص 32).

غاز الأكسجين O₂ وسكّر الجلوكوز C₆H₁₂O₆ ، وهما ناتجا المعادلة التي يطبعها كتاب الطالب: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ . فمحلول اليود كاشف للنشا وحده ، فلا يكشف السكّريات ولا الغازات . والأكسجين ينتشر إلى خارج الأوراق ويصبح جزءًا من الهواء ، والجلوكوز يُنقل من الأوراق على شكل سكّروز إلى بقيّة أجزاء النبات (كتاب الطالب ص 32 و34 و37).

لا تُظهر ذلك . فهذا الفحص يُجرى في نهاية التجربة ويُجيب عن سؤال واحد: أيوجد نشا في الورقة أم لا ، ولا يبيّن ترتيب تكوّن النواتج ولا زمنه . وكتاب الطالب يجعل الناتجين المباشرين لعملية البناء الضوئي سكّر الجلوكوز C₆H₁₂O₆ وغاز الأكسجين O₂ ، ثم تختزن النباتات معظم الجلوكوز في صورة نشويات (ص 32 و37) ؛ فالنشا صورة تخزين تالية للسكّر لا الناتج الأوّل.

بأن نتتبّع بقيّة عناصر معادلة البناء الضوئي وعوامله الأساسية لا النشا وحده ، وفي كلّ مرّة نغيّر عاملًا واحدًا ونُبقي الباقي ثابتًا مع عيّنة ضابطة للمقارنة:(أ) نتتبّع الناتج الآخر وهو الأكسجين ، بأن نضع نباتًا مائيًّا مغمورًا في الماء ونجمع الغاز المتصاعد منه ونقارن كمّيته في الضوء وفي الظلام .(ب) نتتبّع أحد المتفاعلات وهو ثاني أكسيد الكربون ، بأن نحرم نبتة منه ونقارن ورقتها بورقة نبتة تركناها في الهواء العادي . (جـ) نتتبّع عامل الكلوروفيل ، بأن نستعمل ورقة نبات مبرقش ونقارن جزأها الأخضر بجزئها الأبيض .(د) نكرّر التجربة على أطوال موجية مختلفة (بنفسجي وأزرق وأخضر وأصفر وأحمر) لنربط بين ما يمتصّه الكلوروفيل وبين كمّية النشا المتكوّن . فاجتماع هذه النتائج يجعل الاستنتاج قاطعًا لا يحتمل تفسيرًا آخر.