معادلة عملية البناء الضوئي

معادلة البناء الضوئي هي :

6CO2 + 12H2O + ضوء الشمس → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

يمكن اختصار معادلة البناء الضوئي إلى:

6CO2 + 6H2O + ضوء الشمس → C6H12O6 + 6O2.

معادة البناء الضوئي باللغة العربية هي :

ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة من ضوء الشمس = سكر + أكسجين

أي نحتاج ل6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون و12 جزيء من الماء، ويتم إنتاج بهذه العملية جزيء واحد من الجلوكوز، و6 جزيئات من الأكسجين، و6 جزيئات من الماء، عملية البناء الضوئي هي العملية التي تستعمل فيها النباتات ضوء الشمس، والماء، وثاني أكسيد الكربون، من أجل تشكيل الأكسجين والطاقة على شكل سكاكر.

تعتمد الحياة في الأرض على عملية التركيب الضوئي، يقوم بعملية التركيب الضوئي النباتات، والطحالب وبعض أنواع البكتريا، هذه الكائنات الحية تقوم بأخذ الطاقة من ضوء الشمس من أجل إنتاج الأكسجين والطاقة المخزنة في الجلوكوز (السكر).

خلال عملية التركيب الضوئي، يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O) من الهواء والتربة، ويحدث داخل الخلية النباتية أكسدة الماء، أي فقدانه الكترونات، على عكس ثاني أكسيد الكربون الذي يكسب الكترونات، وهذه العملية تؤدي لتحويل الماء إلى أكسجين، وثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز، وهذا العملية تؤدي لتحويل الماء إلى أكسجين وثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز، ويتم إطلاق غاز الأكسجين في الجو، أي تعتبر هذه العملية من العمليات الضرورية من أجل إنتاج الأكسجين وتبديل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين، ويتم تخزين الطاقة في جزيئات الجلوكوز.

تحتاج عملية البناء الضوئي إلى عضيات صغيرة هي

البلاستيدات الخضراء

، وبما أن الحيوانات لا تملك صباغ الكلوروفيل الموجود في البلاستيدات الخضراء في خلاياها، فإنها تكون غير قادرة على القيام بعملية البناء الضوئي، في البلاستيدات الخضراء يتم تخزين الطاقة من ضوء الشمس، ويحوي أغشية تسمى التيلاكويد في البلاستيدات تملك صباغ يقوم بامتصاص الضوء هو صباغ الكلوروفيل، وله الدور الأساسي في إعطاء النباتات لونها الأخضر، وخلال عملية التركيب الضوئي، يمتص الكلورفيل الطاقة من أشعة الشمس والموجات باللون الأزرق والأحمر، ويقوم بعكس الموجات باللون الأخضر، وهذا ما يجعل النبات يبدو باللون الأخضر. [1] [2]

الناتج النهائي لعملية البناء الضوئي هو

عملية التركيب الضوئي هي عملية يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية إلى

طاقة كيميائية

، ويتم فيها الحصول على نواتج كيميائية أساسية هي السكر والأكسجين من ثاني أكسيد الكربون، والماء وأشعة الشمس، وتتم عملية البناء الضوئي بشكل رئيسي في البلاستيدات الخضراء في أوراق النبات، وتفاعلات البناء الضوئي تقسم إلى نوعين: تفاعلات مبنية على الضوء، وتفاعلات الظلام أو تفاعلات دورة كالفن، التفاعلات الضوئية تقوم بتحويل الضوء إلى طاقة (ATP و NADHP) بينما تفاعلات الظلام تقوم باستعمال الطاقة وثاني أكسيد الكربون من أجل إنتاج السكر.

تقسم تفاعلات البناء الضوئي بالتفصيل إلى مرحلتين:

تفاعلات الضوء
تفاعلات الظلام أو دورة كالفن

تفاعلات الضوء:

تحدث في أغشية التيلاكويد الموجودة في البلاستيدات الخضراء، ومن خلالها يتم تحويل ضوء الشمس إلى مواد كيميائية على شكل ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) و NADPH (فوسفات ثنائي نيوكليوتيد الأدينين وأميد النيكوتين)، يقوم الكلورفيل بامتصاص الطاقة وتحويلها إلى هذه الجزيئات الكيميائية بالإضافة إلى الاكسجين، ويتحرر الأكسجين من مسام النباتات، بينما يبقى ATP و NADPH ليتم استعمالهم في تفاعلات الظلام أو حلقة كالفن من أجل إنتاج السكر.

تفاعلات الظلام:

تحدث تفاعلات الظلام في السداة، ويتم تحويل في ثاني أكسيد الكربون إلى سكر من خلال استعمال جزيئات الATP و NADPH، هذه العملية تعرف باسم حلقة كالفن، ولها ثلاث مراحل، المرحلة الأولى تعرف باسم تثبيت الكربون (Carbon Fixation)، المرحلة الثانية: الاختزال (Reduction)، المرحلة الثالثة: إعادة تصنيع مستقبل ثاني أكسيد الكربون(regeneration)، ومن خلال هذه الخطوات الثلاث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكر. [2]

الاحتياجات الضرورية لعملية البناء الضوئي

عملية البناء الضوئي التي تكتب بالمعادلة التالية:

6CO2 + 6H20 + (الطاقة ) → C6H12O6 + 6O2
ثاني أكسيد الكربون + الماء+ طاقة = سكر + أكسجين

تحتاج عملية التركيب الضوئي كما رأينا من المعادلة الكيميائية مواد متفاعلة، وهذه المواد المتفاعلة هي ثاني أكسيد الكربون الموجود في الجو، والماء وتحصل على الماء بالامتصاص من التربة، والطاقة من ضوء الشمس، ويتم الاستفادة من ضوء الشمس من خلال البلاستيدات الخضراء الموجودة في النبات، واحتوائها على صباغ اليخضور الضروري لعمليات التركيب الضوئية.

بعد اكتمال عملية البناء الضوئي، يتم إنتاج الجلوكوز، بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج غاز الأكسجين الذي يتم إطلاقه عبر النباتات إلى الغلاف الجوي لنستنشقه وتكتمل الدورة من جديد، وهذه العملية تتم على مرحلتين، المرحلة الأولى تسمى المرحلة المعتمدة على الضوء، بينما المرحلة الثانية هي المرحلة التي تعتمد على الظلام أو حلقه كالفن. [4]

أهمية البناء الضوئي

عمليات البناء الضوئي تعتبر من العمليات الهامة للغاية للأسباب التالية:

تقوم عملية البناء الضوئي بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية
عملية التركيب الضوئي أساسية للعمليات الاستقلابية
إنتاج المركبات العضوية
زيادة تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي

تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية

: يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء معًا إلى السكر والأكسجين، ويتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي لهذه العملية، ويتم تخزين الطاقة في جزيئات السكر.

ضرورة للعمليات الحيوية الاستقلابية:

قد يظن الشخص المبتدئ أن عملية التركيب الضوئي الهدف منها فقط هو إنتاج غاز الأكسجين، لكن هذا الأمر هو واحد من الفوائد فقط، فعملية التركيب الضوئية ضرورية من أجل إمداد الطاقة للبشر، لأن البشر والحيوانات لا يمكنهم أن يقوموا بأنفسهم بعملية التركيب الضوئي، وتحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية يمكن الاستفادة منها، بالتالي نحن نحتاج للنباتات، ونأخذ منها الجلوكوز، ومنه نحصل على الطاقة، وعلى جزيئات ال ATP، ونستفيد من هذه الطاقة في القيام بعملياتنا الحيوية، مثل هضم الأطعمة أو الإصلاح الخلوي.

إنتاج المركبات العضوية:

تؤدي عملية التركيب الضوئي التي تقوم بها النباتات، والطحالب وبعض أنواع البكتريا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية، مثل السكر، ولا يمكننا أن نقوم نحن بهذه العملية، لذلك نلجأ إلى تناول النباتات للحصول على السكر والطاقة.

زيادة الأكسجين في الغلاف الجوي:

من الأهداف الرئيسية لعملية البناء الضوئي، وتعتبر النباتات من العوامل الأساسية لاستمرارية الحياة على الأرض والتوازن، وهي تنتج الأكسجين كناتج ثانوي عن عملية البناء الضوئي، وعندما نقوم باستنشاق الأكسجين وطرح ثاني أكسيد الكربون عبر الزفير، يتم تكرار العملية مجددًا. [3]