تعرف على عملية التركيب الضوئي وأهميتها للنباتات والكائنات الحية الأخرى

التمثيل الضوئي ، أو التمثيل الضوئي ، هو عملية تقوم بها النباتات ذاتية التغذية وبعض أنواع البكتيريا ، وفي هذه العملية ، يتم استخدام الطاقة في ضوء الشمس لإنتاج سكر العنب "الجلوكوز" ، وهذا يحدث في وجود ثاني أكسيد الكربون "CO2" و " ماء H2O. يمكن بعد ذلك تحويل سكر البناء الضوئي هذا إلى طاقة لاستهلاك النبات من خلال عملية تعرف باسم "التنفس الخلوي". مما يؤدي إلى إطلاق غاز الأكسجين "O2" في الغلاف الجوي.

يرتبط تحويل طاقة ضوء الشمس الصالحة للاستخدام إلى طاقة كيميائية ، "الدكستروز" ، بعمل الصبغة الخضراء المعروفة باسم الكلوروفيل أو الكلوروفيل.

ما هو الكلوروفيل؟

الكلوروفيل جزيء معقد. هناك العديد من أنواع الكلوروفيل التي تختلف بين النباتات والكائنات الحية الأخرى. تحتوي جميع الكائنات الحية في عملية التمثيل الضوئي على الكلوروفيل ، وهو صبغة تمتص طاقتها من الأطوال الموجية البنفسجي والأزرق المحمر ، ولا تمتص الأطوال الموجية المتوسطة (الأخضر والأصفر والبرتقالي) في الطيف الضوئي.

الأعضاء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي

النباتات هي الكائنات الحية الوحيدة التي لها أوراق (ليس كل النباتات لها أوراق). يمكن اعتبار الورقة جهازًا لامتصاص الطاقة الشمسية وتحتوي على خلايا تقوم بعملية التمثيل الضوئي.

يدخل الماء إلى النبات عن طريق الجذر وينتقل إلى الأوراق من قنوات نباتية متخصصة تعرف باسم نسيج الخشب.

تحمي النباتات البرية نفسها من الجفاف ، لذا فقد طورت هياكل متخصصة تُعرف باسم "المسام" التي تسمح للغاز بالدخول والخروج عبر سطح الورقة. لا يمكن لغاز ثاني أكسيد الكربون أن يمر عبر الطبقة الواقية التي تغطي الورق (البشرة) ، ولكن يمكن أن يدخل الورق من خلال مسام تحيط بها خليتا حراسة. وبالمثل ، لا يمكن للأكسجين الناتج عن عملية التمثيل الضوئي أن ينتقل إلا من الورقة عبر المسام المفتوحة.

بحلول الوقت الذي تدخل فيه الغازات الورقة وتخرج منها ، يفقد المصنع أيضًا قدرًا كبيرًا من الماء. على سبيل المثال ، تفقد نباتات القطن حوالي 100 جالون (حوالي 450 متر مكعب) من الماء خلال الأيام الحارة.

مصاريع خضراء

البلاستيدات الخضراء هي الوحدة الهيكلية لعملية التمثيل الضوئي في الخلية. تحتوي كل من بدائيات النوى الضوئية وحقيقيات النوى الضوئية على هذه الحويصلات المسطحة التي تحتوي على كيماويات التمثيل الضوئي. لكن البلاستيدات الخضراء من حقيقيات النوى محاطة بغشاء يفصلها عن سيتوبلازم الخلية.

ما هو دور الشمس في عملية التمثيل الضوئي؟

التمثيل الضوئي هو الطريقة التي تحول بها النباتات الضوء إلى طعام ، وللشمس دور حيوي في هذه العملية. بدون ضوء الشمس ، لن تكون النباتات قادرة على العيش ولن يكون هناك أكسجين لنا للتنفس.

بدون الشمس ، لا يمكن أن يحدث التمثيل الضوئي. توفر الشمس الطاقة الأولية التي تبدأ فيها دورة التمثيل الضوئي ، والتي تحول هذه الطاقة الشمسية إلى غذاء للنباتات.

ما هي منتجات البناء الضوئي؟

الطاقة

تتمثل الوظيفة الأساسية لعملية التمثيل الضوئي في تحويل الطاقة في ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية للطعام. باستثناء بعض الكائنات الحية فقط ، تعتمد جميع النباتات والحيوانات في النظام البيئي للأرض في النهاية على السكريات والكربوهيدرات التي تنتجها النباتات من خلال عملية التمثيل الضوئي.

غاز الأكسجين

نتيجة ثانوية لعملية التمثيل الضوئي هي إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. لذلك تشكل النباتات مرشحًا للهواء على كوكبنا ، وتأخذ عملية التمثيل الضوئي ثاني أكسيد الكربون الضار ، وهو منتج ثانوي لتنفس الحيوانات ، وتنتج الأكسجين الذي يمكن استخدامه في تنفس الحيوانات.

العوامل المؤثرة على معدل التمثيل الضوئي

العوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل التمثيل الضوئي هي:

  • شدة الضوء.
  • تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون.
  • درجة الحرارة.

تُعرف هذه العوامل باسم "العوامل المحددة".

مع زيادة شدة الضوء ، يزداد معدل التفاعل المعتمد على الضوء ، وبالتالي يزداد معدل التمثيل الضوئي بشكل عام ويتناسب مع زيادة شدة الضوء.

تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة معدل دمج الكربون في الكربوهيدرات في تفاعل الضوء المستقل ، وبالتالي يزداد معدل التمثيل الضوئي بشكل عام مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون.

يعتمد التمثيل الضوئي أيضًا على درجة الحرارة. إنه تفاعل كيميائي تحفزه الإنزيمات. وعندما تقترب الإنزيمات من درجات الحرارة المثلى ، يزداد المعدل الإجمالي لعملية التمثيل الضوئي. عندما ترتفع درجة الحرارة فوق المستوى الأمثل ، يبدأ المعدل في الانخفاض حتى يتوقف.

لماذا يعتبر التمثيل الضوئي مهمًا للبشر والكائنات الحية الأخرى؟

توجد النباتات في كل مكان حولنا ، مما يفيدنا بشكل مباشر وغير مباشر. يحدث التمثيل الضوئي في أي نظام بيئي توجد فيه النباتات. يشكل تكوين الأنواع النباتية الأساس لجميع أشكال الحياة الحيوانية. التمثيل الضوئي هو العملية التي تنمو بها النباتات وتزدهر ، وتنقل طاقتها إلى الحيوانات والبشر.

التمثيل الضوئي هو عملية أساسية تتم في جميع النباتات التي تحتوي على صبغة الكلوروفيل والطحالب والبكتيريا الزرقاء. يستخدم النبات ضوء الشمس والماء وغاز ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغذاء.

توفر هذه العملية وسيطًا لتبادل الغازات مع الغلاف الجوي ، حيث تأخذ النباتات ثاني أكسيد الكربون من أجل التمثيل الضوئي وتطلق الأكسجين كمنتج ثانوي في الهواء.

يتكون التمثيل الضوئي من تفاعلين: أحدهما يحدث في الضوء الذي ينتج الطاقة والآخر يحدث في الظلام الذي يحول ثاني أكسيد الكربون إلى سكر.

بفضل غاز الأكسجين الذي تطلقه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تصبح الحياة على الأرض ممكنة للبشر وجميع الكائنات الأخرى على هذا الكوكب.

استنتاج

التمثيل الضوئي هو عملية تقوم بها الكائنات ذاتية التغذية لإنتاج الجلوكوز من الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون ، باستخدام ضوء الشمس الذي تمتصه صبغة حساسة تسمى الكلوروفيل أو الكلوروفيل.

يحدث التمثيل الضوئي داخل البلاستيدات الخضراء حيث يوجد نوعان من أصباغ الكلوروفيل: الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب ، كل نوع حساس لطول موجي مختلف عن الآخر. يمكن أن يمتص كلا النوعين من الكلوروفيل الضوء الأزرق والأحمر ، بينما لا يستطيعان امتصاص الضوء الأخضر والأصفر ، وهذا هو السبب في أن الخلايا التي تحتوي على الكلوروفيل تكون خضراء.

يمكن تقسيم الآلية التي تتم بواسطتها عملية التمثيل الضوئي إلى مرحلتين (المرحلة الضوئية والمرحلة المظلمة) ، تتكون كل منهما من سلسلة معقدة من التفاعلات التي تحفزها الإنزيمات. ترتبط هذه المراحل ببعضها البعض وتحدث عند نقطتين خضراوين مختلفتين.

في المرحلة الكهروضوئية ، يتم استخدام الضوء الذي تمتصه صبغة الكلوروفيل كمصدر للطاقة لتفكيك جزيئات الماء وخلق الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ATP. بعد انحلال الماء ، يتم إطلاق غاز الأكسجين.

في المرحلة المظلمة ، تستخدم الإنزيمات في التخليق الأخضر الطاقة الكيميائية لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز.

يمكن تدمير الجلوكوز أثناء التنفس الخلوي ، أو يمكن تحويله إلى دهون أو مكونات أخرى تستفيد منها الخلايا ، ويمكن تخزينه على شكل نشا أو تحويله إلى سليلوز.

المصادر

https://sciencing.com

https://www.ecoage.it

https://www.idroponica.it

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى