التمثيل الضوئي هو العملية التي تقوم من خلالها النباتات والكائنات الحية الأخرى بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

والتي يتم تخزينها في روابط الجزيئات العضوية مثل السكريات، لذا تقوم النباتات بعملية البناء الضوئي لصنع الغذاء للنبات لأنها عملية حيوية لبقاء النباتات.

تقوم النباتات بعملية البناء الضوئي لصنع الغذاء للنبات

يمكن تقسيم التمثيل الضوئي إلى مرحلتين:

تفاعلات المعتمدة على الضوء

• تحدث في أغشية الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء، والتفاعلات المستقلة عن الضوء، والتي تحدث في سدى البلاستيدات الخضراء.
• في التفاعلات المعتمدة على الضوء، يتم امتصاص الطاقة الضوئية بواسطة أصباغ مثل الكلوروفيل وتحويلها إلى طاقة كيميائية على شكل ATP وNADPH.

تفاعلات في غياب الضوء

تستخدم هذه الجزيئات الغنية بالطاقة بعد ذلك لتشغيل التفاعلات المستقلة عن الضوء، والمعروفة أيضا باسم دورة كالفين، والتي تستخدم ثاني أكسيد الكربون والماء لتجميع الجزيئات العضوية مثل الجلوكوز.

اقرأ أيضا: مراحل عملية البناء الضوئي

التمثيل الضوئي في النبات

• تعتبر النباتات فريدة من نوعها بين الكائنات الحية في قدرتها على إجراء عملية التمثيل الضوئي حيث أنهم قادرون على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.
  • بفضل وجود عضيات متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء، والتي توجد في خلايا الأوراق والسيقان وأجزاء النبات الأخرى.
• تحتوي البلاستيدات الخضراء على نظام معقد من الأصباغ والأنزيمات وناقلات الإلكترون التي تعمل معا لالتقاط وتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

وظيفة الكلوروفيل في التمثيل الضوئي

• الأصباغ المسؤولة عن التقاط الطاقة الضوئية هي الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب، وهي ذات لون أخضر وتوجد في أغشية الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء.
• هذه الأصباغ قادرة على امتصاص الضوء في الأجزاء الزرقاء والحمراء من الطيف المرئي، ولكنها تعكس الضوء في الجزء الأخضر من الطيف، مما يمنح النباتات لونها الأخضر المميز.
• بالإضافة إلى الكلوروفيل، تحتوي النباتات أيضا على أصباغ أخرى مثل الكاروتينات والفيكوبيلينات.
  • والتي تساعد على امتصاص الضوء في أجزاء أخرى من الطيف وحماية الكلوروفيل من التلف الناتج عن الطاقة الضوئية الزائدة.
  • هذه الأصباغ مسؤولة عن الألوان الزاهية للعديد من الفواكه والخضروات، مثل الجزر والطماطم.

تفاعلات التمثيل الضوئي

• تتضمن تفاعلات التمثيل الضوئي المعتمدة على الضوء سلسلة معقدة من الخطوات التي تبدأ بامتصاص طاقة الضوء بواسطة الكلوروفيل والأصباغ الأخرى.
  • ثم يتم استخدام هذه الطاقة لنقل الإلكترونات من جزيئات الماء إلى سلسلة من ناقلات الإلكترون في أغشية الثايلاكويد.
• هذه العملية المعروفة باسم سلسلة نقل الإلكترون، تولد ATP وNADPH، والتي تستخدم لتشغيل دورة كالفين.

كما يمكنكم التعرف على: ما هي العملية التي يتم بها توصيل الماء إلى التربة؟

ما هي دورة كالفين

• دورة كالفين هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في سدى البلاستيدات الخضراء.
• في هذه الدورة، يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون في جزيئات عضوية مثل الجلوكوز، باستخدام الطاقة من ATP وNADPH الناتجة عن التفاعلات المعتمدة على الضوء.
• دورة كالفين هي عملية معقدة تتضمن عددا من الأنزيمات والوسائط، وتخضع للتنظيم بواسطة مجموعة متنوعة من العوامل مثل شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون.
• يعتبر التمثيل الضوئي عملية حاسمة لبقاء النباتات، ويلعب دورا رئيسيا في دورة الكربون العالمية.
  • فمن خلال تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات عضوية مثل الجلوكوز.
  • يساعد التمثيل الضوئي على تقليل تركيز غاز الدفيئة هذا في الغلاف الجوي، مما يخفف من آثار تغير المناخ.
  • بالإضافة إلى ذلك يوفر التمثيل الضوئي أساس السلسلة الغذائية لمعظم النظم البيئية، حيث إنه مصدر الطاقة لجميع النباتات والعديد من الكائنات الحية الأخرى مثل العواشب والحيوانات آكلة اللحوم.

معادلة عملية البناء الضوئي

معادلة عملية البناء الضوئي هي:

6CO2 + 6H2O + الطاقة الضوئية → C6H12O6 + 6O2

• تتمثل هذه المعادلة في عملية البناء الضوئي التي يقوم بها النباتات والأحياء المجهرية الخضراء.
• خلال هذه العملية، تتم تفكيك جزيئات ثاني أكسيد الكربون (CO2) وجزيئات الماء (H2O) باستخدام الطاقة الضوئية المستقبلة من الشمس، ويتمثل الناتج النهائي لعملية البناء الضوئي في إنتاج السكريات (C6H12O6) والأوكسجين (O2).

تعد معادلة عملية البناء الضوئي أساسية لفهم كيفية عمل النباتات والأحياء المجهرية الخضراء، فهي توضح كيف يتم استخدام الطاقة الضوئية من الشمس وتحويلها إلى طاقة كيميائية تستخدم لإنتاج السكريات والأوكسجين.

وهذا ما يجعل النباتات والأحياء المجهرية الخضراء مصدرًا هامًا للطاقة الغذائية والأكسجين اللازم للحياة البشرية والحيوانية.

ماهو الجزء الذي يقوم بعملية البناء الضوئي في النبات

• الجزء الذي يقوم بعملية البناء الضوئي في النبات هو الخضاب الأخضر أو الكلوروفيل، وهو موجود في الخلايا الخضراء لأوراق النبات وأعضائها الخضراء الأخرى مثل السيقان والأزهار والثمار.
• ويتكون الكلوروفيل من عدة جزيئات صغيرة تسمى الكلوروفيلات، وهي تحتوي على ذرة المغنيسيوم التي تلتقط الطاقة الضوئية من الشمس.

كما يمكنكم الاطلاع على: ما معنى البناء الضوئي

في الختام، يعتبر التمثيل الضوئي عملية معقدة تسمح للنباتات والكائنات الحية الأخرى بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية  فمن خلال تسخير قوة الشمس.

تكون النباتات قادرة على تصنيع الجزيئات العضوية التي تحتاجها للنمو والقيام بوظائفها الأيضية، هذه العملية حيوية لبقاء النباتات، ولها آثار بعيدة المدى على دورة الكربون العالمية وبيئة الكوكب.