مراحل عملية البناء الضوئي

كتابة Yasmin آخر تحديث: 28 أكتوبر 2020 , 09:56

المادتان الناتجتان عن عملية البناء الضوئي هي

تعرف عملية البناء الضوئي بالتمثيل أو التركيب الضوئي أيضاً وهي أحد أهم العمليات الحيوية الكيميائية الضرورية في نمو كلاً من الطحالب والنباتات وكذلك البكتيريا الزرقاء، وتتم تلك العملية بعضيات خاصة تسمى بالكلوروبلاست أو الصانعات الخضراء، وبها تتحول الطاقة الشمسية الضوئية من الطاقة الكهرومغناطيسية التي تتواجد على هيئة فوتونات ضوء الشمس، إلى طاقة كيميائية.

وهناك اثنان من المواد الأساسية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي وهي (الأكسجين وسكر الجلوكوز) وهو ما يتم عن طريق امتصاص أشعة الشمس بما يتواجد من صبغة كلوروفيل بالصانعات الخضراء، ثم تتحول إلى طاقة كيميائية، وفي الوقت ذاته يتم تثبيت غاز ثاني أكسيد الكربون داخل البلاستيدات الخضراء وهو ما ينتج عنه إنتاج بعض المواد السكرية التي تعرف بالجلوكوز، وانبعاث غاز الأكسجين وخروج جزيئات الماء. [1]

ومن خلال ما سبق ذكره يتضح أن البناء الضوئي هو عملية كيميائية تعتمد عليها النباتات في تحويل كلاً من غاز ثاني أكسيد الكربون والماء والمعادن إلى أكسجين وكربوهيدرات مستخدمة في ذلك ضوء الشمس كطاقة لكي تزود من خلالها النبتة بما يلزمها من غذاء لكي تبقى على قيد الحياة وتستمر في النمو، وعلى ذلك فإن النباتات تعتمد على الجلوكوز الذي تنتجه في البناء الضوئي من أجل غذائها، بينما كلاً من الغازات والماء والمعادن فإنها مجرد مدخلات يتم استخدامها في إنتاج الجلوكوز، مما يشير إلى مدى اختلاف عملية البناء الضوئي عن التنفس الخلوي الذي يجمع بينهما علاقة عكسية. [2]، [3]

مخطط التمثيل الضوئي

كيف تتم عملية البناء الضوئي

كثيراً ما يتم البحث حول كيف تحدث عملية البناء الضوئي والتي تمر بمرحلتين في حدوثها وهما: [4]

دورة كالفين

تعرف دورة كالفين كذلك بالتفاعلات الغير معتمدة في قيامها على الضوء، وخلال حدوث دورة كالفين يتم استعمال جزيئات الطاقة ATP و NADPH التي تنتج عن ما يعتمد على الضوء من تفاعلات، إذ تستعمل في تثبيت غاز ثاني أكسيد الكربون، إلى جانب ما تقوم به من إنتاج جزيئات السكر ثلاثية الكربون ومن ثم تتحد تلك الجزيئات عقب ذلك لتكون الجلوكوز، وبالتالي فإن عملية التمثيل الضوئي  تتم وبها يتحول غاز الأكسجين والضوء أيضاً إلى غذاء تتمكن النباتات من الاستفادة منه.

التفاعلات المعتمدة على الضوء

تسبق تلك الخطوة في عملية البناء الضوئي دورة كالفين والتي يقصد بها التفاعل المعتمد على الضوء، والجدير بالذكر هنا أن أشعة الشمس تنفذ من خلال النسيج الوسطي متجهة إلى جزء يعرف باسم البلاستيدات الخضراء تحديدًا، وبداخل تلك البلاسيتدات الخضراء توجد تراكيب أقرب في الشبه من الأقراص يطلق عليها اسم الثايلاكويدات، ويتضمن غشاء الثايلاكويد على مقدار من صبغة الكلوروفيل والتي تعد أولى المختصين ب امتصاص الضوء وأشعة الشمس.

وفي داخل البلاستيدات الخضراء وما لها من أجزاء مختلفة تحدث الغالبية العظمى من التفاعلات الكيميائية، والتفاعلات المعتمدة على الضوء تبدأ  حين ينفذ الضوء فعلياً إلى الثايلاكويد، إذ تقوم صبغة الكلوروفيل بامتصاص الضوء ثم تقوم بتحويله إلى اثنان من مركبات للطاقة، أولهما هو مركب ATP وهو ما يختص ويعمل على تخزين الطاقة بالنبات، والمركب الثاني هو NADPH والذي يعد مسؤولاً على  نقل الإلكترون وحمله، وفي المرحلة تلك كذلك يتم تحويل الماء إلى غاز الأكسجين.

معادلة عملية البناء الضوئي

 البناء الضوئي أو التركيب الضوئي يقصد به ما يتم من عمليةٍ معقدة كيميائيّة يتمّ بها تحويل الطاقة الضوئيّة والتي تصدر من الشمس حيث تتحول من طاقة كهرومغناطيسيّة إلى طاقةٍ كيميائيّة، ويتم ذلك وفق المعادلة الآتية التالية:
  • غاز ثاني أكسيد الكربون+ الماء +أشعة الشمس+ صبغة الكلوروفيل ← غاز الأكسجين+ الماء+ سكر الجلوكوز.
  • ينتج عن تلك المعادلة التالي: يصدر غاز الأكسجين، إذ أنّ كلّ جزيء من غاز ثاني أكسيد الكربون يقابله جزيءٌ من الأوكسجين ينتج عن تلك العمليّة، وهي مركّبات سكريّة تتضمن طاقةٍ عالية وكبيرة. [5]
Photosynthesis

أهمية البناء الضوئي

يكمن الفرق بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي فيما يمثله البناء الضوئي وما يقوم به من وظائف بالغة الأهمية للنبات حيث يقوم النبات من خلالها بصناعة غذائه بطريقة ذاتية بغير حاجة للمساعدة الخارجية، ولكن الأمر لا يقتصر على ذلك فقط بل إن هناك العديد من الفوائد الأخرى التي تترتب على عملية التمثيل أو التركيب الضوئي وهي: [6]

  • عملية البناء الضوئي تعتبر هي المصدر الأساسي والرئيسي للأكسجين في الغلاف الجوي  للكرة الأرضية وبداخله.
  • تمثل عملية البناء الضوئي وتكون علاقة تكافلية فيما بين كل من الإنسان والحيوان والنبات حيث يحتاج كلاً منهما فيها إلى الآخر وجميعم يستفيد منها خاصة في الغذاء.
  • تساهم عملية التمثيل الضوئي في الدورة الطبيعية للكربون والتي تتحدث وتتم فيما بين المحيطات و الكرة الأرضية، والحيوانات والنباتات.
  • يتم استعمال ما يمنتج عن عملية البناء الضوئي من كربوهيدرات من أجل بناء هياكل الخلايا النباتية، ومن أمثلة تلك الهياكل جدار الخلايا السليلوزية

العوامل المؤثرة على عملية البناء الضوئي

هنالك عوامل أساسية ثلاث تؤثر بشكل بالغ على عملية التمثيل الضوئي وهي: [7]
  • الضوء: تتناسب كثافة ضوء الشمس وما ينبعث منها من أشعة وشدة تلك تلأشعة مع عملية التمثيل الضوئي تناسباً طردياً، بمعنى أنه كلما أصبحت إضاءة أشعة الشمس قوية بزداد معها البناء الضوئي ولكن الأمر يتوقف على حدة معينة من الضوء وإلا انقلب لضرر يلحق بعملية البناء الضوئي.
  • غاز ثاني أكسيد الكربون: هناك تأثير ينتج عن تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الجو بنسبة تبلغ حوالي (0.04%) بعلاقة طردية فيما بينه وبين عملية التمثيل الضوئي، حيث يتم دمج الكربون مع الكربوهيدرات وبالتالي يزيد معدل التمثيل الضوئي بدرجة كبيرة وسريعة.
  • درجة الحرارة: يساهم ارتفاع درجات الحرارة في تسريع عملية التمثيل الضوئي ولكن يتوقف ذلك على حد معين وبعده تتأثر العملية سلباً حين يتن اجتيازه، وهو ما يشير إلى اثار الاحتباس الحراري في عملية البناء الضوئي.

شرح عملية البناء الضوئي للاطفال

من أفضل الطرق التي يتم من خلالها شرح عملية التمثيل الضوئي للأطفال طريقة النقاط وتعريف المقصود من تلك العملية حيث ترجع تسمية البناء الضوئي إلى سلسلة من العمليات الكيميائية الحيوية التي تقوم بدورها في تغيير غاز ثاني أكسيد الكربون والماء إلى غاز الأوكسجين وسكر الجلوكوز، وفيما يلي أهم ما يتعلق بعملية البناء الضوئي من معلومات مبسطة:[8]

  • النباتات لا تعد هي الكائنات الحية الوحيدة فقط التي تقوم بعملية البناء الضوئي.
  • مادة الجلوكوز لا تمثل غذاء للنبات فقط، بل يتم استخدامها من أجل تخزين الطاقة على المدى البعيد.
  • البناء الضوئي عبارة عن عملية عكسية لعملية التنفس الخلوي.
  • مادة الكلوروفيل لا تعد هي المادة الوحيدة الصبغية المشتركة بعملية التمثيل الضوئي.
  • مادة الكلورفيل هي التي تتسبب في اكتساب وق النبات والأشجار ذلك اللون الأخضر.
  • النباتات تقوم بعملية البناء الضوئي بالعضيات التي تعرف بالبلاستيدات الخضراء.
  • هناك العديد من أنواع التمثيل الضوئي وليس نوع أو شكل واحد فقط.
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق