معلومات عن عملية البناء الضوئي

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٠٦ ، ٣١ أغسطس ٢٠٢٠
معلومات عن عملية البناء الضوئي

عملية البناء الضوئي

عملية البناء الضوئي، أو التمثيل الضوئي أو التركيب الضوئي هي العملية التي تقوم بها النباتات وبعض الكائنات الحية الأخرى لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، حيث يقوم النبات بالتقاط الطاقة الضوئية من ضوء الشمس واستخدامها لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى الأكسجين وعدد من المركبات العضوية الأخرى الضرورية لاستمرار النبات على قيد الحياة وإعطائه الطاقة اللازمة،[١] وليست فقط النباتات التي تقوم بعملية البناء الضوئي، حيث تقوم بها أيضًا الطحالب وبعض أنواع البكتيريا، وبشكل عام فإن عملية البناء الضوئي تنقسم إلى نوعين رئيسيين هما البناء الضوئي الأكسجيني وهو النوع الأكثر شيوعًا، والبناء الضوئي غير المؤكسد، والذي تستخدمه بعض أنواع البكتيريا حي تنتج الإلكترونات المانحة بدلًا من الأكسجين؛ إذ تقوم بهذه العملية بعض أنواع البكتيريا مثل البكتيريا الأرجوانية وبكتيريا الكبريت الخضراء المنتشرة في العديد من الموائل المائية، وسيذكر هذا المقال مجموعة من المعلومات المهمة والمتعلقة بعملية البناء الضوئي.[٢]

شروط حدوث عملية البناء الضوئي

يوجد عدد من العوامل أو الشروط الهامة لحدوث عملية البناء الضوئي، وبدون هذه العوامل لا يمكن أن تتم عملية البناء الضوئي، وهي ثلاثة شروط أساسية لحدوث عملية البناء الضوئي والمتمثلة في؛ شدة الضوء، درجة الحرارة ومستويات غاز ثاني أكسيد الكربون، وفيما يلي تفصيل لهذه العوامل ودورها في عملية البناء الضوئي:[٣]

شدة الضوء

الضوء هو العامل الأساسي والرئيسي لحدوث البناء الضوئي، إذ يقوم النبات بامتصاص الضوء من خلال صبغات الكلوروفيل الموجودة في الأوراق الخضراء، ومن الجدير بالذكر أنه حين تتعرض أوراق النباتات إلى أشعة الشمس يزداد معدل البناء الضوئي، وعند مستوى معين من شدة إضاءة ضوء الشمس يتوقف معدل البناء الضوئي عن الزيادة، وعند تعرض النباتات إلى ضوء ذو شدة عالية فذلك يمكنه أن يتسبب في تلف خلايا النبات واحتراقها، ولهذا السبب تحتاج بعض أنواع النباتات إلى التعرض إلى أشعة الشمس بنسب مختلفة عن النباتات الأخرى.

درجة الحرارة

تستخدم جميع المخلوقات الحية الهرمونات والإنزيمات لتحفيز المعادلات الكيميائية التي تحدث بداخلها، وتحتاج هذه الإنزيمات إلى درجة حرارة ملائمة لها حتى تعمل بكفاءة عالية وبشكل صحيح، ويصل متوسط درجات الحرارة الملائمة للنباتات ما بين 10 درجات إلى 20 درجة مئوية، وذلك بالتأكيد يختلف بحسب نوع النبات، وفي درجات الحرارة المنخفضة جدًا لا تستطيع الإنزيمات القيام بعملها، وهذا يؤدي إلى التقليل من معدل البناء الضوئي، وفي درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تتلف هذه الإنزيمات أو تتعطل تمامًا، وهذا يقلل من معدل التمثيل الحيوي بشكل حاد.

مستويات ثاني أكسيد الكربون

وجود ثاني أكسيد الكربون مع الماء هو ما يحتاجه النبات حتى يقوم بصنع الجلوكوز، ولذلك فمن المهم أن يكون مستوى ثاني أكسيد الكربون معتدلًا، ومن الجدير بالذكر أنه كلما زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون يزداد معدل البناء الضوئي، وعلى العكس من درجة الحرارة أو أشعة الشمس فلا تتسبب الزيادة في مستويات ثاني أكسيد الكربون أي أضرار للنبات، فيأخذ النبات منه فقط بقدر ما يحتاجه، ولكنه يمكن فقط أن يتسبب بعدم القدرة على معالجة الجزيئات بشكل أسرع.

مراحل عملية البناء الضوئي

النباتات هي أكثر المخلوقات الحية ذاتية التغذية شيوعًا حول العالم، وغالبًا ما تتم عملية البناء الضوئي في أوراق النباتات، وتحديدًا بداخل الطبقة الوسطى من الأوراق والتي تسمى بالنسيج الوسطي، وتنتشر على سطح الأوراق مجموعات من الثغور أو المسامات، وتسمح هذه الثغور بدخول ثاني أكسيد الكربون لبدء عملية البناء الضوئي، وفيما يلي مراحل عملية البناء الضوئي مع بعض التفاصيل:[٤]

التفاعل المعتمد على الضوء

الخطوة الأولى من عملية البناء الضوئي هي التفاعل المعتمد على الضوء، ومن المهم توضيح أن أشعة الشمس تدخل من النسيج الوسطي وتذهب تحديدًا إلى جزء يعرف باسم البلاستيدات الخضراء، وفي داخل البلاسيتدات الخضراء توجد تراكيب تشبه الأقراص يطلق عليها اسم الثايلاكويدات، ويحتوي غشاء الثايلاكويد على صبغة الكلوروفيل وهي المختصة في امتصاص الضوء، وتحدث معظم التفاعلات الكيميائية في داخل البلاستيدات الخضراء وفي أجزائها المختلفة، وتبدأ التفاعلات المعتمدة على الضوء حين يدخل الضوء إلى الثايلاكويد، حيث تقوم صبغة الكلوروفيل بامتصاص الضوء وتحويله إلى مركبين للطاقة، فالأول هو مركب ATP وهو الجزء الخاص بتخزين الطاقة، والمركب الثاني هو NADPH وهو المسؤول عن حمل الإلكترون ونقله، وفي هذه المرحلة أيضًا يتم تحويل الماء إلى أكسجين.

دورة كالفين

ويطلق على دورة كالفين أيضًا التفاعلات التي لا تعتمد على الضوء، وفي دورة كالفين يتم استخدام جزيئات الطاقة ATP و NADPH الناتجة من التفاعلات المعتمدة على الضوء، حيث تستخدم في تثبيت ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى أنها تقوم بإنتاج جزيئات السكر ثلاثية الكربون والتي تتحد فيما بعد مكونة الجلوكوز، وبذلك تتم عملية البناء الضوئي والتي فيها يتحول الأكسجين والضوء إلى غذاء تستفيد منه النباتات.

أهمية عملية البناء الضوئي

تعتبر عملية البناء الضوئي من أهم العمليات الحيوية التي يقوم بها النبات لصناعة غذائه بشكل ذاتي ودون أي مساعدة خارجية، ولا تكمن أهمية عملية البناء الضوئي في كونه فقط يساعد النبات على صناعة غذائه بنفسه، وفيما يلي أبرز فوائد عملية البناء الضوئي:[٥]

  • عملية البناء الضوئي تعد المصدر الأساسي للأكسجين داخل الغلاف الجوي للكرة الأرضية.
  • تساهم عملية البناء الضوئي في دورة الكربون الطبيعية بين الأرض والمحيطات والحيوانات والنباتات.
  • تكوّن عملية البناء الضوئي علاقة تكافلية بين الإنسان والحيوان والنبات.

معادلة عملية البناء الضوئي

لحدوث عملية البناء الضوئي يجب توافر عدد من المواد المتفاعلة، والتي ينتج من تفاعلها معًا المواد الناتجة السابق ذكرها، وجميع هذه المركبات يمكن التعبير عنها معًا باستخدام المعادلات الكيميائية،وفيما يلي معادلة عملية البناء الضوئي الكيميائية:

6CO2 + 6H2O ------> C6H12O6 + 6O2

وتعني المعادلة تفاعل ستة ذرات معًا من ثاني أكسيد الكربون CO2 مع ستة ذرات من الماء H2O، وينتج عن هذا التفاعل المواد الناتجة وهي ذرة جلوكوز واحدة C6H12O6، وستة ذرات من الأكسجين O2.[٦]

المراجع[+]

  1. "photosynthesis", www.britannica.com, Retrieved 2020-08-19. Edited.
  2. "What Is Photosynthesis?", www.livescience.com, Retrieved 2020-08-19. Edited.
  3. "Limiting Factors of Photosynthesis", study.com, Retrieved 2020-08-19. Edited.
  4. "Intro to photosynthesis", www.khanacademy.org, Retrieved 2020-08-19. Edited.
  5. "Why Is Photosynthesis Important for All Organisms?", sciencing.com, Retrieved 2020-08-19. Edited.
  6. "photochem", msu.edu, Retrieved 2020-08-19. Edited.