كيف تتم عملية البناء الضوئي، تهدف عملية التمثيل الضوئي، لتوفير الطاقة للنباتات، وتحتاج النباتات إلى ثلاثة أشياء رئيسية : ثاني أكسيد الكربون والماء وأشعة الشمس لإتمام العملية، والتى يتم من خلالها تحويل الطاقة الشمسية لطاقة كيميائية.
كيف تتم عملية البناء الضوئي
عملية البناء الضوئي:
التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا لتسخير الطاقة من ضوء الشمس وتحويلها إلى طاقة كيميائية.
أقرأ أيضا:أفضل أنواع النباتات المنزلية
أنواع التمثيل الضوئي:
هناك نوعان من عمليات التمثيل الضوئي: التمثيل الضوئي الأوكسجين والتمثيل الضوئي غير المؤكسد.
المبادئ العامة لعملية التمثيل الضوئي غير المؤكسدة والأكسجين متشابهة للغاية، لكن التمثيل الضوئي الأكسجينى هو الأكثر شيوعًا ويظهر في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء.
أثناء عملية التمثيل الضوئي للأكسجين، تنقل الطاقة الضوئية الإلكترونات من الماء (H2O) إلى ثاني أكسيد الكربون (CO2)، لإنتاج الكربوهيدرات.
خلال العملية السابقة، يتم “تقليل” ثاني أكسيد الكربون أو استقبال الإلكترونات، ويصبح الماء “مؤكسدًا” أو يفقد الإلكترونات، في النهاية، يتم إنتاج الأكسجين مع الكربوهيدرات.
أقرأ أيضا:بحث عن النباتات الطبيعية
مراحل عملية البناء الضوئي:
تقسيم عملية التمثيل الضوئي في النباتات إلى أربع مراحل، كل منها يحدث في منطقة محددة من البلاستيدات الخضراء: الأولى، امتصاص الضوء بواسطة مركبات الكلوروفيل المرتبطة بالبروتينات الموجودة في أغشية الثايلاكويد .
تتمثل المرحلة الثانية فى، نقل الإلكترون مما يؤدي إلى تقليل NADP + إلى NADPH ، الثالثة، توليد ATP، و الرابعة، تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات (تثبيت الكربون).
يتم ربط جميع مراحل التمثيل الضوئي الأربعة بإحكام والتحكم فيها لإنتاج كمية الكربوهيدرات التي يحتاجها النبات، ويتم تحفيز جميع التفاعلات في المراحل 1-3 بواسطة البروتينات الموجودة في غشاء الثايلاكويد.
الإنزيمات التي تدمج ثاني أكسيد الكربون في مواد كيميائية وسيطة ثم تحولها إلى نشا هي مكونات قابلة للذوبان في سدى البلاستيدات الخضراء.
توجد الإنزيمات التي تشكل السكروز من مركبات وسيطة ثلاثية الكربون في العصارة الخلوية.
أقرأ أيضا:هل تعلم عن النباتات.. تعرف على 42 معلومة مبسطة عن النباتات
مكونات البناء الضوئي:
تستخدم النباتات ضوء الشمس والماء والغازات الموجودة في الهواء لإنتاج الجلوكوز، وهو شكل من أشكال السكر الذي تحتاجه النباتات للبقاء على قيد الحياة.
تسمى هذه العملية بالبناء الضوئي ويتم إجراؤها بواسطة جميع النباتات والطحالب وحتى بعض الكائنات الحية الدقيقة، لإجراء عملية التمثيل الضوئي، تحتاج النباتات إلى ثلاثة أشياء: ثاني أكسيد الكربون والماء وأشعة الشمس.
من خلال امتصاص الماء (H2O) من الجذور وثاني أكسيد الكربون (CO2) من الهواء والطاقة الضوئية من الشمس، يمكن للنباتات إجراء عملية التمثيل الضوئي لصنع الجلوكوز (السكريات) والأكسجين (O2).
المكونات الخلوية الأساسية :
-
أصباغ:
الأصباغ هي جزيئات تضفي اللون على النباتات والطحالب والبكتيريا، ولكنها مسؤولة عن حبس أشعة الشمس بشكل فعال.
-
الكلوروفيل:
هذه الأصباغ ذات اللون الأخضر قادرة على حبس الضوء الأزرق والأحمر، تحتوي الكلوروفيل على ثلاثة أنواع فرعية، الكلوروفيل أ، الكلوروفيل ب والكلوروفيل ج.
يوجد الكلوروفيل أ في جميع نباتات البناء الضوئي، هناك نوع من البكتيريا يسمى بكتيرية الكلوروفيل، والذي يمتص الأشعة تحت الحمراء، يظهر بشكل أساسي في البكتيريا الأرجواني والأخضر، والتي تقوم بعملية التمثيل الضوئي غير المؤكسدة.
-
الكاروتينات:
تمتص هذه الأصباغ ذات اللون الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر الضوء الأخضر المزرق، من أمثلة الكاروتينات الزانثوفيل (الأصفر) والكاروتين (البرتقالي) الذي يستمد منه الجزر لونه.
-
Phycobilins:
تمتص هذه الأصباغ الحمراء أو الزرقاء أطوال موجية من الضوء لا يتم امتصاصها جيدًا بواسطة الكلوروفيل والكاروتينات، يتم رؤيتها في البكتيريا الزرقاء والطحالب الحمراء.
-
البلاستيدات:
تحتوي البلاستيدات بشكل عام على أصباغ أو يمكنها تخزين العناصر الغذائية، تحتوي البلاستيدات الملونة على الكاروتينات والبلاستيدات الخضراء تحتوي على الكلوروفيل .
أقرأ أيضا:الفرق بين الخلية الحيوانية والنباتية .. أوجه التشابه والإختلاف بين الخلايا الحيوانية والنباتية .
نواتج عملية البناء الضوئي:
تعد الكربوهيدرات أهم منتج عضوي مباشر لعملية التمثيل الضوئي في غالبية النباتات الخضراء، يتم إنتاج القليل من الجلوكوز الحر في النباتات، بدلاً من ذلك، ترتبط وحدات الجلوكوز بتكوين النشا أو ترتبط بالفركتوز، وهو سكر آخر، لتكوين السكروز .
كما يتم إنتاج الأحماض الأمينية والبروتينات والدهون والأصباغ والمكونات العضوية الأخرى للأنسجة الخضراء يتم تصنيعها أثناء عملية التمثيل الضوئي.
معادلة عملية البناء الضوئي:
6CO2 + 6H20 + (طاقة) → C6H12O6 + 6O2 ينتج ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة من الضوء الجلوكوز والأكسجين.
توضح المعادلة، العملية التي تنتج بها النباتات وبعض البكتيريا الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة من ضوء الشمس .
في معظم النباتات، يتم توفير الماء من الجذور، حيث تجمع الأوراق ثاني أكسيد الكربون عبر الثغور وضوء الشمس الذي تلتقطه البلاستيدات الخضراء في الأوراق.
أقرأ أيضا:بحث عن النباتات الطبيعية بالعناصر الرئيسية
