ماذا ينتج عن عملية البناء الضوئي

ينتج عن عملية البناء الضوئي مادتين هما

• السكر (الجلوكوز).
• الأكسجين.

البناء الضوئي هو الاسم الذي يطلق على مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تقوم بها النباتات لتحويل الطاقة من الشمس إلى طاقة كيميائية على شكل سكر، وعلى وجه التحديد وقد تستعمل النباتات الطاقة من ضوء الشمس لتفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج كل من السكر و الأكسجين .

تحتفظ النباتات بكمية قليلة جدًا من الجلوكوز للاستعمال الفوري، يتم دمج جزيئات الجلوكوز من خلال تخليق الجفاف لتكوين السليلوز، والذي يستعمل كمواد هيكلية، كما يستعمل وجود الجفاف لتحويل الجلوكوز إلى نشا، والذي يستعمله النباتات لتخزين الطاقة. [1]

السكر يعد من المواد الناتجة في معادلة البناء الضوئي

وهو الذي ينتج من خلال استقلاب أي أحادي السكاريد (السكر البسيط) طاقة تستعملها الخلية، ويتم تخزين الكربوهيدرات الزائدة كنشا في النباتات وكجليكوجين في الحيوانات، وهي تكون جاهزة لعملية التمثيل الغذائي إذا ارتفعت متطلبات الطاقة للكائن الحي فجأة، وحين تزداد متطلبات الطاقة تلك، يتم تقسيم الكربوهيدرات إلى مكونات أحادية السكريات، والتي يتم توزيعها بعد هذا على كل الخلايا الحية للكائن الحي، الجلوكوز (C6H12O6) هو مثال معروف للسكريات الأحادية المستخدمة في إنتاج الطاقة.

داخل الخلية فقد يتم تكسير كل جزيء سكر عن طريق سلسلة معقدة من التفاعلات الكيميائية، فحين يتم إطلاق الطاقة الكيميائية من الروابط المتواجدة في السكاريد الأحادي، يتم تسخيرها لتكوين جزيئات الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) عالية الطاقة، وATP هي عملة الطاقة الرئيسية لكل الخلايا، مثلما يتم استعمال الدولار كعملة لشراء السلع، تستعمل الخلايا جزيئات ATP لأداء عمل فوري وتقوية التفاعلات الكيميائية.[2]

المواد الناتجة من عملية البناء الضوئي

• الكلوروفيل .
• ضوء الشمس.
• الماء.
• ثاني اكسيد الكربون.

الكلوروفيل :

الكلوروفيل هو الصباغ الموجود داخل النباتات التي تجعلها خضراء وهو ضروري لعملية التمثيل الضوئي، ويتم إنتاج هذه المادة الكيميائية بصورة طبيعية من خلال كل النباتات الخضراء ويتمثل دورها في عملية التمثيل الضوئي في امتصاص الضوء، وقد تثير هذه الطاقة الضوئية التفاعل الكيميائي الذي نعرفه بالبناء الضوئي.

ضوء الشمس :

لا يمكن للعملية أن تعمل بدون مدخلات طاقة وهذا يأتي من خلال الشمس، تبدأ الشمس أول رد فعل في عملية البناء الضوئي، والتي تُعرف بالعملية المعتمدة على الضوء، ومن خلال هذه المرحلة من التمثيل الضوئي، حين يثير ضوء الشمس الكلوروفيل، ينقسم الماء إلى أكسجين وهيدروجين، ويتم إطلاق الأكسجين داخل الغلاف الجوي.

الماء :

وكما هو معروف للاغلبية، تأخذ النباتات الماء من الأرض عن طريق جذورها، فينتقل الماء إلى أعلى جذع النبات عن طريق نظام نقل معقد ويصل إلى الأوراق، لاستعماله كمادة خام خلال عملية التمثيل الضوئي.

ثاني اكسيد الكربون :

هذا الغاز متوفر بوفرة في الغلاف الجوي حول النباتات، وتشتمل أغلب النباتات على طبقة شمعية واقية على أوراقها مما يمنعها من الجفاف، وعادةً ما يمنع هذا أيضًا غازًا مثل ثاني أكسيد الكربون من دخول الورقة، لكن للورقة أيضًا فتحات مخصصة تسمى الثغور وهي التي تسمح للغاز بدخول خلايا الورقة، وبمجرد أن تتم عملية البناء الضوئي، يخرج الأكسجين الناتج أيضًا من الخلايا من خلال الثغور، يرتبط ثاني أكسيد الكربون بالهيدروجين المنتج في أول عملية تعتمد على الضوء لإنتاج الكربوهيدرات.

العوامل المؤثرة في التمثيل الضوئي

• شدة الضوء.
• تركيز ثاني أكسيد الكربون.
• درجة الحرارة.
• الماء.
• التلوث.

شدة الضوء :

تؤدي شدة الضوء المتزايدة إلى معدل أعلى من البناء الضوئي، من جانب أخر، ينتج عن شدة الإضاءة القليلة معدل أقل من التمثيل الضوئي.

تركيز ثاني أكسيد الكربون :

يساهم التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون في زيادة معدل التمثيل الضوئي. عادةً ما يكون ثاني أكسيد الكربون في حدود 300 – 400 جزء في المليون مناسبًا لعملية التمثيل الضوئي.

درجة الحرارة :

من أجل التنفيذ الفعال لعملية التمثيل الضوئي، من الهام أن يكون للنبات نطاق درجة حرارة بين 25 درجة إلى 35 درجة مئوية.

الماء :

نظرًا لأن الماء عامل مهم في عملية التمثيل الضوئي، فإن قلتها يمكن أن تتسبب في مشاكل في امتصاص ثاني أكسيد الكربون، وقد تتسبب ندرة المياه إلى رفض فتح الفم للاحتفاظ بكمية المياه المخزنة بالداخل.

التلوث :

قد تترسب الملوثات الصناعية والجسيمات الأخرى على سطح الورقة، وهذا يمكن أن يسد مسام الثغور، مما يجعل من الصعب امتصاص ثاني أكسيد الكربون.[3]

مراحل عملية البناء الضوئي

• دخول ثاني أكسيد الكربون من خلال الثغور.
• يستخدم الهيدروجين من جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون.
• الجلوكوز.
• الأصباغ.

أثناء عملية


مراحل عملية البناء الضوئي


، يدخل ثاني أكسيد الكربون من طريق الثغور، ويكون امتصاص الماء من خلال  شعيرات الجذر من التربة ويتم نقله إلى الأوراق عن طريق أوعية نسيج الخشب، كما يمتص الكلوروفيل الطاقة الضوئية من الشمس لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين.

يستعمل الهيدروجين من جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون الممتص من الهواء بإنتاج الجلوكوز، بالاضافة إلى هذا يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي عن طريق الأوراق كمنتج نفايات.

الجلوكوز يعتبر مصدر غذاء للنباتات التي توفر الطاقة للنمو والتطور وبينما يتم تخزين الباقي داخل الجذور والأوراق والفواكه لاستعمالها لاحقًا.

الأصباغ تعد المكونات الخلوية الرئيسية الأخرى لعملية البناء الضوئي، إنها الجزيئات التي تنقل اللون وتمتص الضوء عند بعض الطول الموجي المحدد وتعكس الضوء غير الممتص، كما تشتمل كل النباتات الخضراء بشكل رئيسي على الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب والكاروتينات المتوفرة في ثايلاكويدات البلاستيدات الخضراء، وتستعمل في المقام الأول لالتقاط الطاقة الضوئية. الكلوروفيل-أ هو الصباغ الرئيسي.[4]

التمثيل الضوئي في الشتاء

في الطقس البارد، يمكن أن يتكون الجليد ما بين خلايا أشجار الشتاء دائمة الخضار، وهذا يمكن أن يتسبب في الجفاف، وفي ظل ظروف الجفاف داخل الشتاء، قد تغلق الثغور لتخفض من فقد الماء للشجرة، وبالرغم من أن هذا سيقلل أيضًا تبادل الغازات ويحد من التمثيل الضوئي.

أسئلة مكررة عن عملية البناء الضوئي

1. ما هو التمثيل الضوئي؟

التمثيل الضوئي يعتبر عملية بيولوجية تستعملها كل النباتات الخضراء لتجميع العناصر الغذائية الخاصة بها، وقد تتطلب عملية التمثيل الضوئي طاقة شمسية وماء وثاني أكسيد الكربون وهذا المنتج الثانوي لهذه العملية هو الأكسجين.

2. ما هي أهمية التمثيل الضوئي؟

التمثيل الضوئي لازم لتوفر كل أشكال الحياة على الأرض، كما إنه يلعب دورًا مهمًا في السلسلة الغذائية، كما تخلق النباتات طعامها باستعمال هذه العملية، وبالتالي تشكل المنتجين الأساسيين، التمثيل الضوئي يعد مسؤول أيضًا عن إنتاج الأكسجين الذي تحتاجه اغلب الكائنات الحية لبقائها على قيد الحياة.

3. قائمة العوامل التي تؤثر على التمثيل الضوئي؟

هناك عدة عوامل تؤثر على معدل التمثيل الضوئي. تعتبر شدة الضوء والماء ودرجة حموضة التربة وتركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة والظروف المناخية الأخرى من العوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل التمثيل الضوئي.

4. ما هي المراحل المختلفة لعملية التمثيل الضوئي؟

يحدث التمثيل الضوئي في مرحلتين، وهما التفاعلات المعتمدة على الضوء والتفاعلات المستقلة عن الضوء، وهي تعرف بالتفاعلات المعتمدة على الضوء أيضًا التفاعلات الخفيفة وتحدث خلال النهار.

5. ما هي دورة كالفن؟

تسمى دورة كالفين أيضًا تفاعل الضوء المستقل، وقد تحدث العملية الكاملة لدورة كالفين داخل سدى البلاستيدات الخضراء.

6. ما هي معادلة التمثيل الضوئي؟

6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2