ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين صواب خطأ
ينتج عن عملية البناء الضوئي السكر والاكسجين صواب خطأ
يعد البناء الضوئي من الأعمال الحيوية المعقدة التي تحدث في النباتات، وتعد أساس استمرار حياتها. يتم خلال هذه العملية إنتاج السكر والأكسجين من خلال التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الأوراق الخضراء للنباتات. يساهم هذا الإنتاج في تزويد النباتات بالمواد الغذائية الضرورية لحياتها، مثل سكر الجلوكوز وغاز الأكسجين الذي يسهم في استمرار الحياة على الأرض.
مراحل حدوث البناء الضوئي
يعد البناء الضوئي عملية أساسية تعتمد عليها النباتات والطحالب في إنتاج الغذاء، حيث يتم خلالها استخدام الطاقة الشمسية وثاني أكسيد الكربون والماء في عملية تتكون من عدة مراحل متتالية. يتم البناء الضوئي في البلاستيدات الخضراء الخاصة بالنباتات التي تحتوي على صبغة الكلورفيل، ويمكن توضيح تلك المراحل على النحو التالي:
- امتصاص أشعة الشمس: تعد عملية امتصاص الشمس هي الخطوة الأولى في عملية البناء الضوئي، حيث يتم ذلك بمساعدة مركبات الكلوروفيل التي توجد في أغشية الثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء في النباتات. وتقوم هذه المركبات بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال التخلص من الإلكترونات الموجودة في النباتات الخضراء وإطلاق الأكسجين. ومن ثم يتم تحريك الإلكترونات من خلال عمليات أخرى.
- تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كيميائية: بعد امتصاص الأشعة الشمسية، يحدث في المرحلة التالية عملية التحويل إلى الطاقة الكيميائية في المرحلة الضوئية، أو ما يسمى بالتفاعل الضوئي. في هذه المرحلة، يقوم الكلوروفيل بامتصاص الضوء داخل البلاستيدات الخضراء، وهذا يثير الإلكترونات التي تم نزعها في الصبغة إلى مستويات الطاقة، حتى تترك الكلوروفيل. ومن خلال ذلك يتم تكوين إنزيم (NADPH) وجزيئات الطاقة، وإخراج الأكسجين كمنتج ثانوي
- إنتاج سكر الجلوكوز: يتم إنتاج السكر في مرحلة تسمى التفاعل المظلم أو دورة كالفن، حيث لا يحتاج النبات في هذه المرحلة إلى الضوء، ولكن يحتاج إلى إنزيم (NADPH) وجزيئات الطاقة التي تم إنتاجها في المرحلة السابقة.
نواتج عملية البناء الضوئي
كما ذكرنا سابقًا، يتكون البناء الضوئي من عمليتين: عملية تعتمد على الضوء وعملية لا تعتمد على الضوء، ويمكن توضيح نتائج كل منهما كما يلي:
- العملية المعتمدة على الضوء: تسمى عمليات تحويل الطاقة الضوئية من أشعة الشمس إلى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) و(NADPH) بتفاعلات الضوء؛ ويأتي هذا الاسم من الاعتماد على ضوء الشمس في هذه المرحلة. يمكن تخزين هذه المنتجات الكيميائية التي يتم توليدها، وتستخدمها النباتات في المرحلة التالية من عملية التصنيع الضوئي.
- العملية غير المعتمدة على الضوء: تُسمى هذه المرحلة بالتفاعلات المظلمة، وفيها يتم استنفاذ جميع مخرجات المرحلة الأولى، وهي (ATP) و(NADPH)، من أجل تكسير الروابط الكيميائية وتكوين روابط جديدة. وعندما يتم تكسير روابط ثاني أكسيد الكربون، يتمكن ذرات الكربون من الارتباط بجزيئات الماء لتكوين السكر (الجلوكوز)، ومن ثم يتم ارتباط ذرات الأكسجين بذرات الهيدروجين لتكوين الماء، وتتحرر ذرات الأكسجين من جزيئات الماء الأصلية في الغلاف الجوي.
العضيات الأساسية في عملية البناء الضوئي
تعتمد عملية البناء الضوئي على بعض العضيات الموجودة في النبات، وتتضمن هذه العضيات ما يلي:
- البلاستيدات الخضراء: البلاستيدات الخضراء هي أنواع من العضيات التي توجد في النباتات والبكتيريا، وتحتوي على صبغة الكلوروفيل وغشاء مزدوج مع عدة طيات دقيقة. يحيط بالغشاء المزدوج هياكل غشائية تسمى ثايلاكويدات، والتي تحتوي على صبغة الكلوروفيل بشكل كثيف. تتمثل وظيفة البلاستيدات الخضراء الرئيسية في امتصاص الضوء من الشمس وتحويله إلى الطاقة المستخدمة في عملية البناء الضوئي.
- صبغة الكلورفيل: الكلوروفيل هي صبغة خضراء اللون الموجودة في النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي. وتوجد هذه الصبغة أيضًا في البلاستيدات الخضراء. والنوع الأكثر شيوعًا من الكلوروفيل هو الكلوروفيل الموجود في معظم النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا. وهناك أنواع أخرى من البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي دون إنتاج الأكسجين، وتحتوي على نوع من صبغة الكلوروفيل يسمى بكتيريوكلوروفيل، وهذه الصبغة لا تنتج الأكسجين.
أنواع البناء الضوئي
البناء الضوئي يوجد به نوعان، ويمكن عرضهم على النحو التالي:
- البناء الضوئي المؤكسد: الكلوروفيل هو العنصر الأكثر انتشارًا في البناء الضوئي، حيث يعمل على إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي ويتواجد في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، ويساعد على نقل الطاقة الضوئية للإلكترونات من الماء الذي يتم امتصاصه من جذور النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الكربوهيدرات، وتتم عملية تفكيك ثاني أكسيد الكربون أو امتصاص الإلكترونات من خلال الكلوروفيل، ويؤدي هذا إلى أكسدة الماء.
- البناء الضوئي غير المؤكسد: تم اطلاق هذا الاسم لأنه لا يقوم بإطلاق الأكسجين، ويحدث في الغالب في بعض أنواع البكتيريا مثل البكتيريا الخضراء الكبريتية والبكتيريا البنفسجية التي تستخدم الطاقة الضوئية للحصول على الغذاء، ويتم استخدام البناء الضوئي غير المؤكسد ليكون مصدرًا لإلكترونات غير الماء، وبالتالي لا يتم إنتاج الأكسجين.
أهمية البناء الضوئي
يحمل البناء الضوئي أهمية كبيرة بالنسبة لجميع الكائنات الحية، وتتمثل هذه الأهمية فيما يلي:
- الحفاظ على توازن الغازات: يعتبر البناء الضوئي من المصادر الأساسية التي تعمل على توفير الأكسجين في الغلاف الجوي، والذي يحتاج إليه معظم الكائنات الحية للعيش. يقوم النبات في عملية البناء الضوئي بامتصاص ثاني أكسيد الكربون الذي يخرج من الحيوانات والبشر، بالإضافة إلى الماء والطاقة الشمسية، ويستخدمها في إعداد الطعام الذي يحتاجه للعيش. وفي المقابل، يقوم النبات بإطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي، حتى تستطيع باقي الكائنات الحية الاستفادة منه في عملية التنفس الخلوي.
- تغذية النباتات: يعتبر النبات كائنًا ذاتي التغذية، حيث يعتمد على نفسه في الحصول على غذائه من خلال عملية البناء الضوئي، التي يستخدم فيها الماء والطاقة الشمسية وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الطاقة.
- توفير الأكسجين للكائنات الحية الأخرى: بالإضافة إلى أهمية البناء الضوئي في توفير الغذاء للنباتات، فإنه أيضًا مهم في توفير الغذاء لباقي الكائنات الحية، حيث تُعَد النباتات الخضراء المنتج الرئيسي للغذاء في النظام البيئي، وتعتمد عليها جميع الكائنات الحية الأخرى بشكل مباشر أو غير مباشر في غذائها، وإذا توقف البناء الضوئي، فسينخفض توافر الطعام والمواد العضوية الأخرى على الأرض.
معادلة البناء الضوئي
تستخدم المعادلة الكيميائية للإشارة إلى عملية البناء الضوئي التي تتضمن امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O) بوجود الكلوروفيل (Chlorophell) والضوء، سواء كان الضوء الطبيعي المنبعث من أشعة الشمس أو الضوء الصناعي المستخرج من الكهرباء، لتصنيع المواد الغذائية في النبات
- تتفاعل هذه المكونات مع بعضها حتى يتم إنتاج الجلوكوز السكر البسيط C6H12O6 والماء (H2O) والأكسجين (O2) وفقا للمعادلة الكيميائية التالية:):
- CO2 + H2O + Sun Light + Chlorophell → H2o + O2 + C6H12O6
