تحدث عملية البناء الضوئي في تراكيب تسمى

تحدث عملية البناء الضوئي في تراكيب تُسمى

البلاستيدات الخضراء.

تحدث عملية البناء الضوئي وهي من العمليات الداخلية للنبات، والتي تقوم بها حتى تحول الطاقة الضوئية إلى غذاء وتتم العملية في الأوراق بشكل كبير بما أنها من أكثر أجزاء النبات عُرضة للضوء، فتقوم بتحويل ضوء الشمس إلى مواد كيميائية يتم استخدامها فيما بعد تقوم الأوراق بمتصاص ضوء الشمس من خلال البلاستيدات الخضراء الموجودة بكثرة على سطح الأوراق، وتحتا أيضًا إلى توفر غاز ثاني أكسيد الكربون حتى تقوم بإجراء العمليات الأولية للقيام بعملية البناء الضوئي والتي يتم امتصاصها من خلال المسام الموجودة على سطح الأوراق والسيقان ولكن يظل الجزء المهم المسؤول عن تلك العملية هي البلاستيدات الخضراء والتي يتم فيها الجزء الأكبر والأهم، يتم فرز الصبغة الخضراء المسؤولة عن عملية البناء الضوئي وهي مادة الكلوروفيل داخل أغشية البلاستيدات الخضراء، فيقوم الكلوروفيل بمتصاص قدر كبير جدًا من ضوء الشمس مما يكسب النبات قدر كبير من الطاقة لإتمام تفاعلاته، عادًة ما نلاحظ ظهور ظل أخضر وهذا الظل يكون ناتج من الانعكاس الحادث بسبب عدم قدرة الكلوروفيل على امتصاص الطيف الأخضر المنبعث.

تتواجد البلاستيدات الخضراء في الجزء الداخلي من الأوراق وتقوم بحماية البشرة وتتكون من عدد كبير من الأقراص المسطحة والتي تُسمى ثايلاكويدات، تكون متواجدة بشكل متكدس فوق بعضها البعض حتى تُشكل الجرانا وهي الأنسجة الداعمة للبلاستيدات الخضراء، وتلك الأنسجة الداعمة أو الجرانا هي التي يتم تصنيع الكلوروفيل فيها، ويتم التصنيع في الأوراق بشكل معتاد وقليل جدًا ما نجد الكلورفيل في أجزاء أخرى من النبات وأن وجد فالطبع لا يقارن بالأوراق لأنها أكبر جزء معرض لضوء الشمس، ولكم من الممكن حدوث بناء ضوئي في أجزاء أخرى وتكون تلك العملية المظلمة والتي تحتاج إلى الطاقة الكيميائية التي تم اكتسابها من قبل من خلال ضوء الشمس والتي تم إنشاؤها في الأصل من الثايلاكويدات، ثم بعد ذلك تم تحويلها إلى سكريات بسيطة التركيب يمكن للنبات استخدامها في الحال أو تخزينها لوقت لاحق، وذلك يكون معتمد على مدى احتياج النبات للطاقة في الوقت الراهن، تحدث تلك التفاعلات أيضًا في أجزاء أخرى تُسمى السُدى، سوف نرى أن عملية البناء الضوئي تختلف في طبيعتها من نبات إلى أخرى فنجد أنه في نباتات الصحراء نادرًا ما تخزن العناصر المطلوبة مثل ثاني أكسيد الكربون أو مكون أخر ضروري لعملية البناء الضوئي وهذا الذي يسمح لهم باتباع أنظمة مختلفة حتى يتمكنوا من إتمام العملية بنجاح وذلك حتى في الحالات التي لا يستطيعون فيها فتح المسام لكي يمتصوا ضوء الشمس. [1]

أنواع عمليات البناء الضوئي

البناء الضوئي الأكسجيني.
البناء الضوئي الغير مؤكسد.

كما ذكرنا من قبل أن عملية البناء الضوئي هي عملية يقوم بها النبات أو الطحالب وبعض من البكتيريا بهدف اكتساب الطاقة وتصنيع الغذاء، وذلك من خلال تحويل ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكريات، وأكسجين، وهناك نوعان من عمليات البناء الضوئي وهما

البناء الضوئي للأكسجين والبناء الضوئي الغير مؤكسد، كلًا من العمليتين يتم اتباعهم بنظام متشابه ولكن العملية الأكثر شيوعًا هي عملية البناء الضوئي الأكسجيني والتي تكون في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، وفيها يتم نقل الطاقة الضوئية للإلكترونات من خلال الماء الذي تم أخذه من جذور النبات إلى ثاني أكسيد الكربون بهدف إنتاج الكربوهيدرات اللازمة للنباتات وفي ظل هذه العملية يتم تقليل غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج واستقبال الإلكترونات أو فقدها، وتأكسد الماء، وبعد ذلك يتم إنتاج غاز الأكسجين والكربوهيدرات معًا. [2]

نواتج عملية البناء الضوئي

من نواتج عملية البناء الضوئي

الجلوكوز

وهو السكر المطلوب للحصول على الطاقة.

الجلوكوز هو السكر الذي تقوم النباتات والحيوانات وحتى الفطريات والطحالب باستخدامه لكي تحصل على الطاقة ويتم تخزينة في صور مختلفة على حسب كل كائن، فيتم إنتاج الجلوكوز في النباتات نتيجة لعملية البناء الضوئي، والتي تقوم بها النباتات للحصول على السكر حتى تستطيع أن تنمو وتتكاثر كما أن الجلوكوز مهم لعمليات التنفس الخلوي داخل خلايا النبات، ومهم أيضًا للحصول على الأكسجين بالنسبة للإنسان والحيوان حيث تقوم النباتات بتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتحويله إلى أكسجين يستفيد منه الجميع، فبدون النباتات ينقص جزء كبير من الأكسجين ونكاد نكون لا نستطيع التنفس والتعايش، أما بالنسبة للنباتات وأهمية الجلوكوز بالنسبة لها فتقوم بتحويلة إلى طاقة تستعين بها في حالة غياب الضوء فتقوم النباتات بتخزين الجلوكوز في خلاياها على شكل نشا في عضيات تُسمى amyloplasts، فبدون الجلوكوز، لن تستطيع النباتات النمو أو التكاثر أو إجراء عمليات التنفس، أي أنه بدون الجلوكوز لا يمكن أن يكون هناك نباتات.

وبشكل عام كل كائن حي يحتاج إلى الطاقة ويحصل عليها بشكل أو بأخر بطرق مختلفة وخصائص مختلفة على حسب تكوينة ويكون لتلك العمليات نواتج يتم من خلالها اكتساب طاقة تفيد الجسم فمن الممكن أن تكون تلك الطاقة عبارة عن سكريات أو كربوهيدرات أو معادن أو أي نوع من الطاقة التي يحتاجها الكائن، فتحصل النباتات على الطاقة من خلال ضوء الشمس والقيام بعملية البناء الضوئي، ويحصل الإنسان على الطاقة من خلال تناول الطعام والحيوانات كذلك، ولكن دائمًا ما نجد النباتات تحصل على الطعام من خلال امتصاص الجذور للمعادن الموجودة بالأرض ولكن العملية الرئيسية تكون من خلال ضوء الشمس لإنتاج الجلوكوز، على شكل جلوكوز، يتم حصول النباتات على الطاقة من خلال عمليتين وهما البناء الضوئي و التفاعل المستقل للضوء والتي تقوم فيه بإنتاج الجلوكوز وهو السكر الذي تقوم النباتات باستخدامه للحصول على الطاقة.

تختلف الخلايا النباتية عن الخلايا الحيوانية في بعض الأشياء الطفيفة فعلى سبيل المثال تحتوي خلايا النباتات أو بعضها بمعنى أصح على عضيات تُسمى البلاستيدات الخضراء وهي الموجود بها صبغة الكلوروفيل المسؤولة عن امتصاص الضوء، وبشكل عام تتم عملية البناء الضوئي على مرحلتين مرحلة تعتمد على وجود الضوء والأخرى تعتمد على الطاقة المكتسبة، في مرحلة البناء الضوئي المعتمد على الضوء يتم امتصاصه من خلال البلاستيدات الخضراء ثم تقوم بحبسها وتحويلها إلى طاقة كيميائية بعد ذلك يتم تحويل تلك الطاقة إلى جزئين يتم استخدامهم في مرحلة الطاقة المكتسبة، وهما جزء النيكوتيناميد للأدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات، ويُسمى NADPH، والجزء الأخر هو الأدينوزين ثلاثي الفوسفات أي ATP، أما المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئي فتُسمى بعملية رد الفعل المستقل عن الضوء، وذلك لأن ضوء الشمس ليس مطلوب بشكل ضروري لحدوث العملية، وفي هذه المرحلة يتم تشكيل الجزيئات أثناء التفاعل لإنتاج الجلوكوز، كما تساعد ذرات الهيدروجين من النوع NADPH، على تكوين الجلوكوز، بينما تقوم جزيئات ATP، بتوفير الطاقة اللازمة لتكوينه. [3]

معادلة البناء الضوئي

معادلة البناء الضوئي للأكسجين.
معادلة البناء الضوئي غير المؤكسد.

على الرغم من أن عمليات البناء الضوئي معقدة وصعبة الشرح بشكل يُرى إلا أن يمكن تلخيصها بشكل مبسط من خلال المعادلات الكيميائية، وإليك هي:

معادلة البناء الضوئي للأكسجين

: تقوم جزيئات ثاني أكسيد الكربون الستة بالاتحاد مع 12 جزئ من الماء وذلك يكون من خلال ضوء الشمس، حتى يتم إنتاج جزء واحد فقط من الكربوهيدرات أو الجلوكوز، مع وجود ست جزيئات من الأكسيجين والماء، كما هو موضح بالمعادلة الآتية

6CO2 + 12H2O + طاقة خفيفة → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

معادلة البناء الضوئي غير المؤكسد:

هنا يحدث بالمثل كما في المعادلة الأولى باختلاف أن الصيغة تكون واحدة ومعممة فنجد أن الحرف A في المعادلة الآتية هو المتغير بينما يمثل H2A المتبرع الحامل للإلكترونات، وإليك التوضيح بالمعادلة الآتية: [2]

ثاني أكسيد الكربون + 2H2A + طاقة خفيفة ← [CH2O] + 2A + H2O