محتويات
ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين
نعم ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين، البناء أو التمثيل الضوئي Photosynthesis، هي عملية خاصة بالنباتات الخضراء وكائنات حية أخرى مثل أنواع محددة من البكتيريا مثل البكتيريا الزرقاء والأرجوانية وغيرها، فيها يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، حيث تقوم النباتات باستخدام ضوء الشمس، بتحويل الماء، ثاني أكسيد الكربون ومعادن أخرى، إلى أكسجين وسكر ومن أنواعه الجلوكوز والفركتوز، ليس ذلك فقط بل مواد عضوية غنية بالطاقة.
شرح عملية البناء الضوئي بالتفصيل
- تستخدم النباتات الخضراء ضوء الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز وأكسجين ومواد عضوية مليئة بالطاقة.
- أوراق النباتات تحتوي على بلاستيدات خضراء Chloroplasts هي عبارة عن عضيات خلوية صغيرة الحجم مجهرية، وهي أجزاء صغيرة داخل الخلايا محاطة بغشاء.
- داخل البلاستيدات الخضراء يوجد صبغة خضراء اللون، يطلق عليها اسم كلوروفيل Chlorophyll .
- تقوم مادة الكلوروفيل هذه بامتصاص الطاقة الضوئية من الشمس.
- أما الماء وثاني أكسيد الكربون ينفذون من خلال المسام أو الثغور الدقيقة الموجودة على سطح الأوراق الخضراء.
- ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر مثل الجلوكوز والفركتوز.
- ثم تستخدم هذه النباتات السكر الناجم عن عملية البناء الضوئي كمصدر للطاقة.
- ترسل السكريات إلى السيقان، الجذور، الأوراق وبقية أجزاء النبات الأخضر.
- تستغل النباتات هذه المواد السكرية في عملية النمو وإنتاج مكونات أكثر تعقيداً مثل النشا والسليلوز، أي نواتج عملية البناء الضوئي من سكر وجلوكوز يتم تحويلها لكربوهيدرات أكثر تعقيداً.
- الجدير ذكره أن السليلوز مادة أساسية في تكوين الهيكل الخارجي للخلايا النباتية.
ماهو الجزء الذي يقوم بعملية البناء الضوئي في النبات
البلاستيدات الخضراء .
تحدث عملية البناء الضوئي داخل البلاستيدات الخضراء، التي تحتوي على مادة الكلوروفيل، التي بدورها تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، ينتج عنها الأكسجين والسكر والمواد العضوية الأخرى.
تتنوع أنواع مادة الكلوروفيل الموجودة داخل البلاستيدات الخضراء، منها A وB، كما إنه ينقسم إلى C1 وC2 وD وF، في أنواع أخرى من الكائنات الحية التي تحصل على غذائها أيضاً من خلال عملية البناء الضوئي.
الجدير ذكره أن أجزاء النبات، الجزء العلوي أو الأخضر، من سيقان وأوراق، تتكون من البلاستيدات الخضراء.
معادلة البناء الضوئي
كما هو موضح بالصورة تقوم عملية التمثيل أو البناء الضوئي، على اثنين من عناصر التفاعل وهم الماء وثاني أكسيد الكربون، بناءً على هذه العناصر وتفاعلاتها باستخدام الطاقة الضوئية من الشمس، ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين، نعبر عن عملية البناء الضوئي من خلال المعادلة الكيميائية التالية:
6CO2 + 6H2O —> C6H12O6 + 6O2
مراحل عملية البناء الضوئي
- مرحلة الضوء أو تفاعلات الضوء Light reaction.
- مرحلة الظلام أو تفاعلات الظلام Dark reaction.
تمر عملية البناء الضوئي بمرحلتين نستعرضهم تالياً خلال السطور التالية، مع ذكر المعادلات الكيميائية الخاصة بكل مرحلة.
مرحلة الضوء أو تفاعلات الضوء Light reaction:
- تحدث مرحلة الضوء بالنهار فقط في وجود الشمس، حيث تمتص البلاستيدات الخضراء الضوء من خلال أغشية الثايلاكويد.
- تعمل هذه الأغشية على امتصاص الطاقة الضوئية وتجميع الضوء، هذه العملية تسمى بالعملية الضوئية Photosystems.
- هذه العمليات الضوئية لها الدور الأساسي في تفاعلات عملية البناء الضوئي، بفضل ما تحتوي عليه من بروتينات وصبغات داخل الخلايا النباتية.
- وبناءً على ذلك يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى عناصر كيميائية مثل NAPDH وهي اختصار لفوسفات ثنائي نيوكلوتيد الأدينين وأميد النيكوتين وأيضاً أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP.
- تحدث هذه النواتج باستخدام الماء والأكسجين، يتم استخدام هذه النواتج في المرحلة الثانية من عملية البناء والتمثيل الضوئي.
- المعادلة الكيميائية الخاصة بمرحلة تفاعلات الضوء لعملية البناء الضوئي هي:
2HO + 2NADP + + 3ADP + 3Pi → O2 + 2NADPH + 3ATP
مرحلة الظلام أو تفاعلات الظلام :Dark reaction تعرف هذه المرحلة من البناء الضوئي، باسم التفاعلات البعيدة عن الضوء ومراحلها كالآتي:
- في هذه المرحلة تقوم جزيئات الكربون والماء بتكوين السكر أو الجلوكوز.
- تحدث مرحلة أو تفاعلات الظلام داخل البلاستيدات الخضراء.
- اعتماداً على نواتج مرحلة الضوء وهي NAPDH وATP.
- ثم تتحول ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز.
- المعادلة الكيميائية الخاصة بمرحلة الظلام وهي ثاني مرحلة في التمثيل الضوئي وفقاً لدورة كالفن هي:
3CO2 + 6 NADPH + 5H2O + 9ATP → G3P + 2H + 6 NADP + + 9 ADP + 8 Pi
العوامل المؤثرة في البناء الضوئي
- تركيز الضوء.
- نسبة تركيز ثاني أكسيد الكربون.
- درجة الحرارة.
- الماء.
- نسبة الملوثات.
تركيز الضوء: كلما زادت نسبة تركيز الضوء من أشعة الشمس، كلما ارتفعت كفاءة عملية البناء الضوئي، وبالتالي ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين، أي نواتج جيدة على عكس كمية الضوء القليلة، تؤدي لعملية تمثيل ضوئي أقل في الكفاءة والنواتج، لأن الضوء هو الذي تمتصه البلاستيدات والكلوروفيل بداخلها، ثم التفاعلات الموضحة سابقاً.
نسبة تركيز ثاني أكسيد الكربون: من العوامل الأساسية الفعالة في عملية المثيل الضوئي، هو تركيز نسبة ثاني أكسيد الكربون، النسبة المناسبة هي تتراوح ما بين 300-400 جزء من المليون، أي أنه كلما توافرت النسبة كلما ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين بنسب أكثر كفاءة ومناسبة، لإحداث العمليات والتفاعلات المترتبة عليها.
الجدير ذكره أن ما يواجه العالم الآن من مشكلة تغير المناخ، وما ترتب عليها من ارتفاع نسبة ثاني أكيد الكربون في الغلاف الجوي، نتيجة حرق الوقود الأحفوري وكثرة المخلفات الصناعية الملوثة للجو، نتيجة لذلك يؤكد العلماء والباحثين إنه يؤثر بشكل سلبي كبير في عملية البناء الضوئي، التي تقوم بها النباتات، لتوفير المغذيات مثل الأكسجين والسكر مثل الجلوكوز والفراكتوز، لاستمرار حياة جميع الكائنات الحية.
درجة الحرارة: تتراوح درجات الحرارة المناسبة لعملية البناء الضوئي ما بين 25-30 درجة مئوية، ذكرنا خلال التقرير أن عملية البناء الضوئي تمر بمراحل ضوئية مختلفة، أي أن درجات الحرارة سواء المرتفعة أو المتوسطة أو المنخفضة، لكلاً منها تأثير على عملية البناء الضوئي، ومراحلها المختلفة التي ترتبط بالضوء أو التي تتم بناء على هذه المرحلة بشكل بعيد عن الضوء.
الماء: نقص الماء في عملية البناء الضوئي، يؤثر على نسبة ثاني أكسيد الكربون، حيث لا تحتفظ به الثغرات الموجودة على سطح ورقة النباتات الخضراء، وبالتالي يتبخر إلى الغلاف الجوي، التي تغلق وتفتح تبعاً لمرحلة البناء الضوئي التي تحدث.
نسبة الملوثات: الملوثات البيئية الناجمة عن المصانع، قد تمنع الثغرات على سطح النباتات من امتصاص الضوء الكاف، وبالتالي قد ينتج عن ذلك خلل في عملية البناء الضوئي التي من نواتجها الأكسجين والسكر، وتكون النواتج نسب زائدة عن الحد أو قليلة.
أهمية عملية البناء الضوئي
- عملية البناء الضوئي مهمة لحياة جميع الكائنات الحية لأنه مسئول عن إنتاج الأكسجين الضروري لاستمرار الحياة.
- البناء الضوئي هي العملية الأساسية التي تحصل النباتات من خلالها على الغذاء.
- منذ ملايين السنين كانت النباتات وما تقوم به من عملية البناء الضوئي سبباً في تكون الوقود الأحفوري.
- هذه العملية التي تقوم بها النباتات هي أساس في دور الكربون الطبيعية. [1] [2] [3]
