تُعرف عملية البناء الضوئي أيضًا باسم التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تقوم من خلالها النباتات الخضراء وبعض الكائنات الحية الأخرى بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، وتستخدم النباتات ضوء الشمس والماء والغازات الموجودة في الهواء لإنتاج الجلوكوز، وهو شكل من أشكال السكر الذي تحتاجه النباتات للبقاء على قيد الحياة، وتُجرى بواسطة جميع النباتات والطحالب وحتى بعض الكائنات الحية الدقيقة، ولإتمامها لا بد من وجود ثاني أكسيد الكربون والماء وضوء الشمس.[١][٢]
ناتج عملية البناء الضوئي
فيما يلي نتائج عملية البناء الضوئي:[٣]
- المنتجان الرئيسيان لهذه العملية هما الجلوكوز والأكسجين؛ إذ يتحول الماء الذي تمتصه النباتات إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الطاقة الصادرة من الشمس.
- يتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثنائي في الغلاف الجوي عبر الثغور، وتستخدم النباتات الهيدروجين لصنع طعامها.
- يعد الهيدروجين هو الأكثر فائدة للنباتات، إذ يُستخدم لصنع الغذاء، كما أن الأكسجين الذي يتم إطلاقه كمنتج ثنائي لهذه العملية، يُعد الأكثر فائدة للبشر والكائنات الحية الأخرى، بينما الأكسجين ضروري لعملية التنفس، أما الجلوكوز فيلعب دورًا مهمًا في النظام الغذائي.
أهمية البناء الضوئي
إليك بعض النقاط عن أهمية البناء الضوئي:[٤][٥]
- تتمثل الوظيفة الأساسية لعملية التمثيل الضوئي في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية ثم تخزين تلك الطاقة الكيميائية لاستخدامها مستقبلًا.
- يتم تشغيل الأنظمة الحية للكوكب من خلال هذه العملية، إذ إنها ليست فعالة على نحو خاص وفقًا لمعايير الهندسة البشرية، لكنها تؤدي المهمة.
- الوقود الأحفوري الذي يُستخدم لتشغيل العالم اليوم هو البقايا القديمة للكائنات الحية، وهي مثال لهذه الدورة في العمل؛ إذ لن تكون دورة الكربون ممكنةً من غير عملية التمثيل الضوئي، لأن هذه العملية تمثل جزءًا أساسيًا من الدورة.
معادلات البناء الضوئي
فيما يأتي معادلات البناء الضوئي:
6CO2 + 6H2O + Light energy → C6H12O6 + 6O2
- أي؛ ثاني أكسيد الكربون+ ماء+ طاقة ضوئية---- < كلوكوز+ أكسجين
- من ناحية المواد: توضح المعادلة أن عناصر عملية التمثيل الضوئي هي ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة الضوئية؛ تمتص النباتات والطحالب والبكتيريا ضوء الشمس وجزيئات ثاني أكسيد الكربون من الهواء وجزيئات الماء من البيئة وتجمع هذه المواد المتفاعلة لإنتاج الغذاء (الجلوكوز).
- من الناحية الكيميائية، مدخلات التمثيل الضوئي هي 6 ذرات كربون، و12 ذرة هيدروجين، و18 ذرة أكسجين؛ وبالتالي ينتج الجلوكوز الذي يتكون من 6 جزيئات كربون، و12 هيدروجين، و6 جزيئات أكسجين، وإلى جانب الجلوكوز تتبقى 12 ذرة أكسجين، أو 6 جزيئات أكسجين.
- تُظهر معادلة التمثيل الضوئي المواد المتفاعلة والمنتجات، يشير السهم إلى التغيير الكيميائي الذي يؤدي من المواد المتفاعلة إلى المنتجات، وتجدر الإشارة إلى أن أنواع الذرات وعددها موجودة نفسها على جانبي المعادلة، لكن أنواع المركبات التي تشكلها تتغير.
- المعادلة الثانية (دورة كالفين):[٧]
- تلتقط معظم كائنات التمثيل الضوئي الضوء وتمتصه للمساهمة في نقل الإلكترون، وبعضها الآخر يستخدم الأشعة تحت الحمراء؛ ونتيجةً للتفاعلات ينتج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP)، والنيكوتيناميد مخفض فوسفات الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADPH)، وفي الخلايا النباتية تحدث التفاعلات المعتمدة على الضوء في غشاء ثايلاكويد البلاستيدات الخضراء، وتكون المعادلة كالتالي: 2H2O +2 NADP+ + 3ADP + 3Pi + light → 2NADPH + 2H+ + 3ATP + O2
- يقلل ATP وNADPH من ثاني أكسيد الكربون والجزيئات الأخرى، ويتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون من الهواء ليصبح قابلًا للاستخدام بيولوجيًا، وهو الجلوكوز، وقد تستخدم البكتيريا تفاعلات مختلفة، بما في ذلك دورة كريبس العكسية، ويكون رد الفعل الكلي للتفاعل المستقل عن الضوء للنبات (دورة كالفين) هو:
3CO2 + 9ATP + 6NADPH + 6H+ → C3H6O3-phosphate + 9ADP + 8Pi + 6NADP+ + 3H2O
- أثناء تثبيت الكربون، يتم تحويل ثلاثي الكربون إلى منتج الكربوهيدرات النهائي.
المراجع
- ↑ James Alan Bassham, "Photosynthesis", britannica, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ↑ "What is Photosynthesis", Smithsonian Science Education Center, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ↑ "What are the Products of Photosynthesis?", biologywise, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ^ أ ب Bill Cook, "The important role of photosynthesis", Michigan State University, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ↑ plants, photosynthesis takes place,long folds within the organelle. "Photosynthetic Cells", Nature Education, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ↑ "The Photosynthesis Reaction - Advanced", CK-12 Foundation, Retrieved 4/6/2021. Edited.
- ↑ Anne Marie Helmenstine, "What Are the Products of Photosynthesis?", thoughtco, Retrieved 4/6/2021. Edited.
