السكر يعد من المواد الناتجة في معادلة البناء الضوئي

نعم

السكر يعد من المواد الناتجة في معادلة البناء الضوئي .

حيث تقوم النباتات بهذه العملية عن طريق مرحلتين وهما مرحلة معتمدة على الضوء وأخرى مستقلة عنه، في التفاعلات المستقلة عن الضوء يتم تحويل الجلوكوز فيها إلى سكريات أكبر في التركيب مثل السكروز أو الكربوهيدرات مثل النشا أو السليلوز، بعد ذلك سوف تترك السكريات الورقة من خلال لحاء النباتات وتنتقل إلى جذورها من أجل أن يتم تخزينها أو يمكنها أيضًا الانتقال إلى أجزاء أخرى من النباتات حيث يتم استخدامها كمصدر طاقة للتغذية وأنشطة النبات المختلفة، وكسائر الكائنات الحية سوف تحتاج النباتات إلى الطاقة من أجل القيام بالعمليات التي تبقيها على قيد الحياة، ومن هنا يمكن اعتبار النباتات ذاتية التغذية مما يعني أنها تخلق طعامها الخاص، بينما البشر ومعظم الحيوانات الأخرى هي كائنات غيرية التغذية، وهي أنها يجب عليها الاعتماد على الكائنات الحية الأخرى كمصدر للغذاء، وتستخدم النباتات ضوء الشمس من أجل أن يتم تحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلي جلوكوز وأكسجين في عملية تسمى التمثيل الضوئي.[1]

أهمية التمثيل الضوئي

قاعدة الشبكات الغذائية.
مصدر أساسي للأكسجين.

يعتبر التمثيل الضوئي أمر بالغ الأهمية من أجل استمرار الحياة على كوكب الأرض، فهو الطريقة الأساسية التي ينتج عنها كل الطاقة الموجودة حولنا لتكون متاحة للكائنات الحية ومن هنا تكمن أهميته في سببين رئيسيين وهما:

قاعدة الشبكات الغذائية

: تشكل النباتات عن طريق كونها الكائنات الحية الضوئية قاعدة شبكات الغذاء على سطح كوكب الأرض، بحيث يتم استهلاكها بشكل مباشر أو غير مباشر من قبل جميع الكائنات الحية الأخرى.

مصدر أساسي للأكسجين

: يعتبر معظم الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي راجع إلى عملية التمثيل الضوئي، كناتج من نواتج عملية التمثيل الضوئي، ولذلك في حالة توقفها يصبح الغلاف الجوي للأرض في النهاية خاليًا تقريبًا من الأكسجين اللازم لبقاء الحياة.[2]

مواقع التمثيل الضوئي في النباتات

البلاستيدات الخضراء .

تعتبر

البلاستيدات الخضراء

هي المواقع التي يحدث بها عملية التمثيل الضوئي في النباتات وكذلك الطحالب الخضراء المزرقة، وبشكٍل أساسي جميع الأجزاء الخضراء للنبات مثل السيقان الخضراء والأوراق الخضراء والسبال وكذلك الأجزاء الزهرية الموجودة في أطراف النباتات تتكون من البلاستيدات الخضراء،وهناك كذلك العضيات الخلوية والتي توجد فقط في الخلايا النباتية وتقع بداخل خلايا الأوراق المتوسطة.

العوامل المؤثرة في التمثيل الضوئي

شدة الضوء.
تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون.
درجة الحرارة المحيطة.
كمية الماء.
التلوث البيئي.

هناك العديد من العوامل التي من شأنها أن تؤثر على معدلات عملية البناء الضوئي ومن ضمنها:

شدة الضوء

: تؤثر الإضاءة بصورة مباشرة على معدلات التمثيل الضوئي وكفاءته حيث نجد أن شدة الضوء المتزايدة تؤدي إلى معدل أعلى من التمثيل الضوئي، وفي المقابل الإضاءة المنخفضة ينتج عنها معدل أقل من التمثيل الضوئي.

تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون

: يساهم التركيز العالي من غاز ثاني أكسيد الكربون في زيادة معدلات التمثيل الضوئي حيث يعتبر واحدًا من أهم العناصر التي تساعد في عملية التمثيل الضوئي، وفي أغلب الأمر يكون ثاني أكسيد الكربون في حدود 300 – 400 جزء في المليون مناسبًا لإتمام عملية البناء الضوئي.

درجة الحرارة المحيطة

: تستطيع النباتات أن تقوم بعملية التمثيل الضوئي في نطاق درجة حرارة بين 25 درجة إلى 35 درجة مئوية من أجل التنفيذ الفعال لعملية التمثيل الضوئي.

كمية الماء

: يعتبر الماء هو أساس جميع العمليات الحيوية للكائنات الحية لذلك فهو عامل مهم في عملية التمثيل الضوئي بحيث يؤدي نقصه إلى العديد من المشاكل في عملية التمثيل الضوئي ومن ضمنها قدرة النباتات على تناول ثاني أكسيد الكربون وعدم وصوله بصورة سليمة إليها.

التلوث البيئي

: بصورة عامة التلوث البيئي يؤثر بشكل سلبي على الحياة لجميع الكائنات الحية حيث يؤدي ترسبات الملوثات الصناعية والجسيمات الأخرى على سطح أوراق النباتات إلى سد مسام الثغور مما يجعل من الصعب عليها امتصاص ثاني أكسيد الكربون.

خطوات التمثيل الضوئي

أثناء عملية التمثيل الضوئي سوف يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون من خلال الثغور الموجودة على سطح أوراق النباتات، ويتم امتصاص الماء بواسطة شعيرات الجذور الموجودة في التربة ثم يتم نقله بعد ذلك إلى الأوراق وذلك من خلال أوعية نسيج الخشب.
ستعمل أصباغ الكلوروفيل على امتصاص الطاقة الضوئية القادمة من الشمس من أجل أن يتم تكسير جزيئات الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين.
سيتم استخدام غاز الهيدروجين الناتج من عملية التكسير من جزيئات الماء بجانب غاز ثاني أكسيد الكربون الممتص من الهواء في إنتاج مادة الجلوكوز، وبجانب ذلك سيتم إطلاق غاز الأكسجين في الغلاف الجوي من خلال أوراق النباتات كمنتج أساسي من عملية البناء الضوئي.
يعتبر الجلوكوز هو مصدر الغذاء الأساسي للنباتات الذي يستطيع أن يوفر الطاقة اللازمة للنمو والتطور، ويتم تخزين الباقي منه في الجذور والأوراق والفواكه لاستخدامها في وقٍت لاحق، ومن الممكن كذلك أن يتحول إلى سكريات معقدة أخرى.
هناك كذلك الأصباغ وهي واحدة من المكونات الخلوية الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، وهي عبارة عن جزيئات تستطيع أن تنقل اللون وتمتص بعد ذلك الضوء عند بعض الأطوال الموجية المحددة للضوء وتعكس بعد ذلك الضوء غير الممتص.
من المعروف أن جميع النباتات الخضراء تحتوي بشكٍل أساسي على مادة الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب و الكاروتينات الموجودة في الثايلاكويدات في البلاستيدات الخضراء، وتستخدم هذه الأصباغ من أجل أن يتم التقاط الطاقة الضوئية، حيث الكلوروفيل-أ وهو الصباغ الرئيسي في البلاستيدات الخضراء.[3]

الخلايا والعضيات التي تشارك في التمثيل الضوئي

الكلوروفيل.
الصبغات الحمراء والبنية والأزرق.

وكما تم الإشارة سابقًا أن الأصباغ الموجودة داخل البلاستيدات الخضراء هي العامل الأساسي في قدرة النباتات على القيام بعملية البناء الضوئي، وذلك من خلال أصباغ خاصة تمتص الطاقة الضوئية وتستجيب أصباغ أخرى لأطوال موجية مختلفة من الضوء المرئي ويوجد العديد من أنواع الأصباغ ومنها:

الكلوروفيل

: يعتبر نوع الصباغ الأساسي المستخدم في عملية التمثيل الضوئي، حيث يستطيع أن يعكس الضوء الأخضر ويقوم بامتصاص الضوء الأحمر والأزرق بعد ذلك بصورة كبيرة، تحدث عملية التمثيل الضوئي في النباتات وتحديدًا في البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على مادة الكلوروفيل، هذه البلاستيدات الخضراء محاطة بغشاء مزدوج بينهما غشاء ثالث يسمى غشاء الثايلاكويد والذي يظهر تحت الميكروسكوب مثل أكوام من العملات المعدنية، سوف يقع الصباغ الأخضر الكلوروفيل داخل غشاء الثايلاكويد، وكذلك الكلوروفيل أ وهو نوع آخر من الأصباغ الرئيسية الأخرى التي تستخدم في عملية التمثيل الضوئي وله نفس

خصائص الكلوروفيل

.

الصبغات الحمراء والبنية والأزرق

: هي واحدة من الأنواع الأخرى من الأصباغ التي تستجيب للضوء، وتساعد هذه الأصباغ بصورة كبيرة في توجيه الطاقة الضوئية إلى الكلوروفيل أ وكذلك لها القدرة على حماية بعض الخلايا من التلف.[4]