اهمية ظاهرة التركيب الضوئي
اهمية ظاهرة التركيب الضوئي له دور مهم في انتاج الأكسجين والتخلص من ثاني اكسيد الكريون كما انه يساعد على تبادل الغازاتفي الغلاف الجوي من خلال مقالنا سنتحدث حول هذا الموضوع.
محتويات الموضوع
اهمية ظاهرة التركيب الضوئي
- عملية التركيب الضوئى هى عملية حيوية يقوم بها النبات من اجل الغذاء فالنبات يحتوى على مادة الكلوروفيل التى
- تساهم بمساعدة اشعة الشمس و الماء وغاز ثانى اكسيد الكربون فى حدوث عملية البناء الضوئى
فامتصاص غاز ثانى اكسيد الكربون بفعل النبات يحسن من الهواء و يمده بالاكسجين
والنباتات من اهم مصادر غذائنا - فيجب علينا الاهتمام بها و الحفاظ عليها حتى لا نفقد مصدر هام من مصادر الغذاء.
شروط التركيب الضوئي
- درجة الحرارة
تستخدم جميع المخلوقات الحية الهرمونات والإنزيمات لتحفيز المعادلات الكيميائية التي تحدث بداخلها، وتحتاج هذه الإنزيمات إلى درجة حرارة ملائمة لها حتى تعمل بكفاءة عالية وبشكل صحيح، ويصل متوسط درجات الحرارة الملائمة للنباتات ما بين 10 درجات إلى 20 درجة مئوية، وذلك بالتأكيد يختلف بحسب نوع النبات، وفي درجات الحرارة المنخفضة جدًا لا تستطيع الإنزيمات القيام بعملها، وهذا يؤدي إلى التقليل من معدل البناء الضوئي، وفي درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تتلف هذه الإنزيمات أو تتعطل تمامًا، وهذا يقلل من معدل التمثيل الحيوي بشكل حاد. - مستويات ثاني أكسيد الكربون
وجود ثاني أكسيد الكربون مع الماء هو ما يحتاجه النبات حتى يقوم بصنع الجلوكوز، ولذلك فمن المهم أن يكون مستوى ثاني أكسيد الكربون معتدلًا، ومن الجدير بالذكر أنه كلما زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون يزداد معدل البناء الضوئي، وعلى العكس من درجة الحرارة أو أشعة الشمس فلا تتسبب الزيادة في مستويات ثاني أكسيد الكربون أي أضرار للنبات، فيأخذ النبات منه فقط بقدر ما يحتاجه، ولكنه يمكن فقط أن يتسبب بعدم القدرة على معالجة الجزيئات بشكل أسرع. - شدة الضوء
الضوء هو العامل الأساسي والرئيسي لحدوث البناء الضوئي، إذ يقوم النبات بامتصاص الضوء من خلال صبغات الكلوروفيل الموجودة في الأوراق الخضراء، ومن الجدير بالذكر أنه حين تتعرض أوراق النباتات إلى أشعة الشمس يزداد معدل البناء الضوئي، وعند مستوى معين من شدة إضاءة ضوء الشمس يتوقف معدل البناء الضوئي عن الزيادة، وعند تعرض النباتات إلى ضوء ذو شدة عالية فذلك يمكنه أن يتسبب في تلف خلايا النبات واحتراقها، ولهذا السبب تحتاج بعض أنواع النباتات إلى التعرض إلى أشعة الشمس بنسب مختلفة عن النباتات الأخرى. - معادلة البناء الضوئي
يتم استهلاك ستة جزيئاتٍ من غاز ثنائي أكسيد الكربون (CO 2) واثني عشر جزيئًا من الماء (H 2O) ، بينما يتم إنتاج جزيء واحد من سكر الجلوكوز (C 6H 12O 6) وستة جزيئات من الأكسجين (O 2) وستة جزيئات من الماء (H 2O).
أهمية البناء الضوئي للكائنات الحية
- البناء الضوئي مهم للكائنات الحية لأنه المصدر الأول للأكسجين في الغلاف الجوي، بدون التمثيل الضوئي ، لا يمكن أن تحدث دورة الكربون ، ولن تستمر الحياة التي تتطلب الأكسجين وستموت النباتات ، تستخدم النباتات والأشجار الخضراء عملية التمثيل الضوئي لصنع الطعام من ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء في الغلاف الجوي ، هو المصدر الأساسي للطاقة ، أهمية التمثيل الضوئي في حياة الإنسان هو الأكسجين الذي تنتجه ، بدون عملية
- التمثيل الضوئي ، لن يكون هناك القليل من الأكسجين أو عدم وجوده على هذا الكوكب.
- النباتات والطحالب والبكتيريا هي الكائنات الوحيدة التي يمكنها حصاد ضوء الشمس واستخدام الطاقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد عضوية ، ثاني أكسيد الكربون هو أحد ملوثات الهواء الرئيسية ،
- الكائنات الحية الضوئية تحافظ على نظافة الهواء ، في هذه العملية ، ينتجون الأكسجين ، الذي يشكل جزءًا كبيرًا من الهواء الذي نتنفسه ،
- النباتات الأقل تعني إعادة تدوير أقل لثاني أكسيد الكربون وإنتاج أقل للأكسجين ، تعطينا النباتات أيضًا طعامًا وأليافًا لصناعة الملابس وبدون التمثيل الضوئي ، لن نتمكن من الحفاظ على الحياة التي نعيشها .
مراحل التركيب الضوئي
تُعرف عملية التركيب الضوئي باسم آخر شائع يُدعى التمثيل الضوئي(بالإنجليزية:Photosynthesis)، إذ أنها أحد أهم العمليات التي تحدث لضمان استمرارية حياة النبات بتصنيع جزيئات الطاقة ATP اللازمة لغذائها، كما أنّها تحدث في النباتات الخضراء وتحديدًا في البلاستيدات الخضراء الموجودة في الأوراق. من الجدير بالذكر أنّ عملية التركيب الضوئي تحدث على عدة مراحل متتالية، يُمكن دراستها وتوضيحها تفصيلًا على النحو الآتي:
- امتصاص الضوء (بالإنجليزية: Absorption of Light)
تبدأ النباتات بامتصاص الضوء من أشعة الشمس بواسطة مركبات الكلوروفيل(بالإنجليزية:Chlorophylls) المُرتبطة بالبروتينات الموجود في أغشية الثايلاكويد في النباتات، وذلك لتتخلص من الإلكترونات، وتُكوّن غاز الأكسجين O2.
من الجدير بالذكر معرفة أنّ الكلوروفيل يتكون من حلقة بورفيرين متصلة بسلسلة هيدروكربونية طويلة جانبية تُساعده على ذلك، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له على النحو الآتي: -2H2O→ O2 + 4H+ + 4e نقل الإلكترونات (بالإنجليزية: Electron Transport) تبدأ في هذه المرحلة إنتقال الإلكترونات من مستقبل الإلكترون الأولي إلى مستقبل الإلكترون النهائي بوجود الضوء، كما وأنّها تتم عبر سلسلة من جزيئات نقل الإلكترون المتواجدة في غشاء الثايلاكويد.
يتم من خلاله نقل +NADP إلى NADPH، أي أنّ نقل الإلكترونات مقترن بحركة البروتينات لتجويف الثايلاكويد فيتدرج الأُس الهيدروجيني، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالتالي: 2H2O + 2NADP+→ 2H+ + 2NADPH + O2
- إنتاج جزيئات الطاقة (بالإنجليزية: Synthesis of ATP)
تبدأ في هذه المرحلة إنتاج جُزيئات الطاقة ATP، إذ تتحرك البروتونات من داخل غشاء الثايلاكويد لخارجه، فتتكون من هذه الحركة الطاقة من تفاعل جُزئيات ADP و Pi ،لتُصبح ATP، كما وأنها تحتاج للضوء لتتم، والمعادلة الكيميائية الآتية تُعبر عنه: ADP + Pi → ATP
- تثبيت الكربون (بالإنجليزية: Carbon Fixation)
تقوم هذه المرحلة بتثبيت الكربون دون الاعتماد بشكل مباشر على الطاقة الضوئية، إذ من الممكن أن تحدث في الظلام، إلا أنّها تعتمد على جزيئات الطاقة ATP وجُزيء +NADPH الناتجين من مراحل سابقة كامل اعتمادهما على الضوء، إذ من الممكن أن تحدث في الظلام.
تتم عملية التثبيت بالتفاعل بين 6 كربونات من ثاني أكسيد الكربون مع الماء بوجود جزيئات +NADPH وجزيئات الطاقة، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالآتي: +6CO2+ + 12 NADPH+ + 18 ATP-4 + 12 H2O → C6H12O6 + 18 ADP-3 + 18 Pi-2 + 12 NADP+ + 6H
نواتج عملية البناء الضوئي
ينتج عن عملية البناء الضوئي الأكسجين، حيث يُنتج النبات مقابل كل جزيء يدخله من ثاني أكسيد الكربون جزيء من الأكسجين. وتُنتج عملية البناء الضوئي أيضًا مركبات سكّرية ينتج عنها الكثير من الطاقة
