تتم عملية البناء الضوئي في
تتم عملية البناء الضوئي في النباتات الخضراء وبعض الكائنات الحية الأخرى بمساعدة ضوء الشمس لتجميع الأطعمة بمساعدة ثاني أكسيد الكربون والماء وهذه العملية ضرورية لوجود الحياة على الأرض لأنها المصدر الأساسي للأكسجين في الغلاف الجوي وأساس معظم سلاسل الغذاء، ويمكن تقسيم عملية التمثيل الضوئي إلى مرحلتين رئيسيتين، التفاعلات المعتمدة على الضوء والتفاعلات المستقلة عن الضوء.
تتم عملية البناء الضوئي في
- تحدث المرحلة الأولى من التمثيل الضوئي في التفاعلات المعتمدة على الضوء، وفي غشاء الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية.
- البلاستيدات الخضراء هي عضيات داخل الخلايا النباتية مسؤولة عن إجراء عملية التمثيل الضوئي.
- يتم تشغيل التفاعلات المعتمدة على الضوء بواسطة الضوء وتتضمن امتصاص الطاقة الضوئية بواسطة الأصباغ، وخاصة الكلوروفيل.
- عندما يتم امتصاص الطاقة الضوئية، يتم نقلها إلى الإلكترونات الموجودة في جزيء الكلوروفيل، مما يؤدي إلى تحمسها والقفز إلى مستوى طاقة أعلى.
- ثم يتم تمرير هذه الإلكترونات المثارة على طول سلسلة من ناقلات الإلكترون في عملية تعرف باسم سلسلة نقل الإلكترون.
- ومن خلال هذه العملية تستخدم الطاقة من الإلكترونات المثارة لتوليد ATP، وهو جزئ يخزن الطاقة في الخلايا.
- بالإضافة إلى توليد ATP، فإن التفاعلات المعتمدة على الضوء تنتج أيضا جزيئا آخر يسمى NADPH.
- ويستخدم هذا الجزيء في المرحلة التالية من التمثيل الضوئي، وهي التفاعلات المستقلة عن الضوء، لتغذية تركيب السكريات.
اقرأ أيضا: مراحل عملية البناء الضوئي
ردود الفعل الخفيفة المستقلة
- تحدث المرحلة الثانية من التمثيل الضوئي، التفاعلات المستقلة عن الضوء، والمعروفة أيضا باسم دورة كالفين، في سدى البلاستيدات الخضراء.
- خلال هذه المرحلة يتم استخدام ATP وNADPH المنتجين في التفاعلات المعتمدة على الضوء لتغذية تخليق السكريات، الجلوكوز في المقام الأول.
عملية البناء الضوئي
الخطوة الأولى في دورة كالفين هي تثبيت ثاني أكسيد الكربون ويتم التقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء وإرفاقه بجزيء يسمى ريبولوز ثنائي الفوسفات (RuBP) بمساعدة إنزيم يسمى روبيسكو وينتج عن هذا جزيء غير مستقر ينقسم بسرعة إلى جزيئين من 3- phosphoglycerate.
تستخدم جزيئات 3- phosphoglycerate بعد ذلك لبناء سكريات أكبر، وخاصة الجلوكوز، من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تتطلب مدخلات من الطاقة في شكل ATP وNADPH وهذه التفاعلات تحول ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة قابلة للاستخدام، والتي يتم تخزينها في شكل جزيئات السكر.
أهمية التمثيل الضوئي
- التمثيل الضوئي هو عملية حيوية تحافظ على الحياة على الأرض، كما إنها الوسيلة الأساسية التي يتم بواسطتها التقاط الطاقة من الشمس وتحويلها إلى طاقة كيميائية يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية، التمثيل الضوئي مسؤول أيضا عن إنتاج الأكسجين، وهو عنصر حاسم في الغلاف الجوي للأرض.
- لا تقتصر أهمية التمثيل الضوئي على النباتات وكائنات التمثيل الضوئي الأخرى. يعتمد البشر والحيوانات الأخرى أيضا على التمثيل الضوئي بشكل غير مباشر كأساس للسلسلة الغذائية.
- فالنباتات هي المنتج الرئيسي في معظم النظم البيئية، مما يعني أنها تحول ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام والمواد المغذية التي تستهلكها الكائنات الحية الأخرى، مثل العواشب والحيوانات آكلة اللحوم.
- بالإضافة إلى إنتاج الأكسجين وتزويد السلسلة الغذائية بالوقود، يلعب التمثيل الضوئي أيضا دورا مهما في تنظيم مناخ الأرض.
- يتم التقاط وثاني أكسيد الكربون، وهو منتج ثانوي للتنفس والاحتراق، عن طريق التمثيل الضوئي، مما يقلل من تركيزه في الغلاف الجوي ويخفف من آثاره على المناخ.
- يمكن تقسيم عملية التمثيل الضوئي إلى مرحلتين رئيسيتين: المرحلة المعتمدة على الضوء والمرحلة المستقلة عن الضوء.
كما يمكنكم التعرف على: ما هي العملية التي يتم بها توصيل الماء إلى التربة؟
المرحلة المعتمدة على الضوء
في المرحلة التي تعتمد على الضوء، يتم امتصاص الطاقة الضوئية بواسطة أصباغ الكلوروفيل وتحويلها إلى طاقة كيميائية مخزنة في جزيئات ATP وNADPH ويمكن تقسيم هذه المرحلة إلى 3 خطوات:
- امتصاص الضوء: تمتص أصباغ الكلوروفيل الضوء. تحتوي الأصباغ على الكلوروفيل، وهو مركب كيميائي يمكنه امتصاص الضوء وتحويله إلى طاقة.
- نقل الإلكترون: خلال هذه المرحلة، يتم نقل الإلكترونات التي تنتجها الأصباغ إلى جزيء حامل للإلكترون، ثم إلى جزيء آخر. تسمى هذه العملية بسلسلة نقل الإلكترون، وتولد جزيئات ATP.
- الفسفرة الضوئية: في هذه الخطوة، تستخدم الطاقة المخزنة في جزيئات ATP وNADPH لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز.
مرحلة مستقلة عن الضوء
في المرحلة المستقلة عن الضوء والمعروفة أيضا باسم دورة كالفين يتم تصنيع الجلوكوز. تحدث هذه المرحلة في سدى البلاستيدات الخضراء، ويمكن تقسيمها إلى ثلاث خطوات:
تثبيت الكربون
خلال هذه الخطوة، يتم دمج ثاني أكسيد الكربون مع جزيء سكر مكون من خمسة كربون يسمى ريبولوز- 1,5- بيسفوسفات (RuBP)، ويتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة أنزيم Rubisco، وينتج جزيئين من ثلاثة كربون يسمى 3- phosphoglycerate.
الاختزال
يتم تقليل جزيئات 3- phosphoglycerate لتكوين glyceraldehyde- 3- phosphate (G3P) باستخدام الطاقة المخزنة في ATP وNADPH.
التجديد
في هذه الخطوة الأخيرة، تستخدم بعض جزيئات G3P لتجديد RuBP، وهو أمر ضروري لمواصلة الدورة، بينما يستخدم البعض الآخر لتخليق الجلوكوز.
كما يمكنكم الاطلاع على: ما معنى البناء الضوئي
بشكل عام يعتبر التمثيل الضوئي عملية أساسية لبقاء النباتات والكائنات الحية الأخرى التي تعتمد عليها في الغذاء ومن خلال عملية التمثيل الضوئي، تحول النباتات الطاقة من الشمس إلى طاقة كيميائية يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية.