معلومات عن عملية التمثيل الضوئي

عملية التمثيل الضوئي أو ما تعرف باسم البناء الضوئي أيضاً، هي عبارة عن تفاعل كيميائي يحدث داخل نبات، لينتج غذاء للنبات ليبقى على قيد الحياة، عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء، والماء من الأرض، والضوء عادةً من الشمس، ليتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أكسجين، وإطلاقه مرة أخرى في الهواء، وجلوكوز وهو مصدر الطاقة للنبات.

حقائق عملية التمثيل الضوئـي

من وجهة نظر بيولوجية، تعتبر عملية التمثيل الضوئي أهم عملية على وجه الأرض، فهي البطارية التي تشغل الحياة، كما يوفر التمثيل الضوئـي أكثر من 99٪ من الطاقة التي تحافظ على الحياة على الأرض، ويعود تاريخ هذه العملية المحورية إلى مليارات السنين، حيث ظهرت بكتيريا التمثيل الضوئي الأولى على الأرض منذ أكثر من 3.4 مليار سنة، ومع ذلك كان التمثيل الضوئي مختلفًا جدًا في ذلك الوقت، بدلاً من استخدام الضوء المرئي، امتصت البكتيريا القديمة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، كما قاموا بإنتاج الكبريت كمنتج ثانوي بدلاً من الأكسجين.

مكان حدوث عملية التمثيل الضوئي

البلاستيدات الخضراء هي مواقع عملية التمثيل الضوئي في النباتات، والطحالب الخضراء المزرقة، حيث أن جميع الأجزاء الخضراء من النبات، بما في ذلك السيقان الخضراء، والأوراق الخضراء، والأجزاء الزهرية تتكون من البلاستيدات الخضراء، وهي عبارة عن عضيات خلوية موجودة فقط في الخلايا النباتية، وتقع داخل خلايا الأوراق المتوسطة.

معلومات عن عملية التمثيل الضوئي

العوامل المؤثرة في عملية التمثيل الضوئـي

تتطلب عملية التمثيل الضوئي عدة عوامل مثل:

  1. شدة الضوء: تؤدي شدة الضوء المتزايدة إلى معدل أعلى من التمثيل الضوئي، من ناحية أخرى، ينتج عن شدة الإضاءة المنخفضة معدل أقل من التمثيل الضوئي.
  • تركيز ثاني أكسيد الكربون: يساعد التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون في زيادة معدل التمثيل الضوئي، وعادةً ما يكون ثاني أكسيد الكربون في حدود 300 – 400 جزء في المليون مناسبًا لعملية التمثيل الضوئـي.
  • درجة الحرارة: من أجل التنفيذ الفعال لعملية التمثيل الضوئي، من المهم أن يكون لديك نطاق درجة حرارة بين 25 درجة مئوية إلى 35 درجة مئوية.
  • الماء: نظرًا لأن الماء عامل مهم في عملية التمثيل الضوئي، فإن نقصه يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في تناول ثاني أكسيد الكربون.
  • التلوث: قد تترسب الملوثات الصناعية والجسيمات الأخرى على سطح الورقة، وهذا يمكن أن يسد مسام الثغور، مما يجعل من الصعب امتصاص ثاني أكسيد الكربون.

الخلايا النباتية التي تشارك في عملية التمثيـل الضوئي

تحتوي خلايا التمثيل الضوئي على أصباغ خاصة تمتص الطاقة الضوئية، وتستجيب أصباغ مختلفة لأطوال موجية مختلفة من الضوء المرئي، ومنها الآتي:

معلومات عن عملية التمثيل الضوئي

الكلوروفيل: الصباغ الأساسي المستخدم في عملية التمثيل الضوئي، وهو يعكس الضوء الأخضر، ويمتص الضوء الأحمر والأزرق بشدة، وتحدث عملية التمثيل الضوئي في النباتات في البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على الكلوروفيل. 

البلاستيدات الخضراء: محاطة بغشاء مزدوج، وتحتوي على غشاء داخلي ثالث، يسمى غشاء الثايلاكويد، والذي يشكل طيات طويلة داخل العضية، وتبدو أغشية الثايلاكويد مثل أكوام من العملات المعدنية.

خطوات حدوث التمثيل الضوئي

تتكون عملية التمثيل الضوئي من تفاعلات تعتمد على الضوء، وتفاعلات مستقلة عن الضوء، في النباتات، تحدث تفاعلات الضوء المزعومة داخل البلاستيدات الخضراء، حيث توجد أصباغ الكلوروفيل، وعندما تصل الطاقة الضوئية إلى جزيئات الصباغ، فإنها تنشط الإلكترونات الموجودة بداخلها، ويتم تحويل هذه الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون في غشاء الثايلاكويد، وكل خطوة في سلسلة نقل الإلكترون تؤدي بعد ذلك إلى وصول كل إلكترون إلى حالة طاقة أقل وتسخير طاقته، وفي الوقت نفسه، يستبدل كل جزيء كلوروفيل الإلكترون المفقود، بإلكترون من الماء، وهذه العملية تقسم جزيئات الماء بشكل أساسي لإنتاج الأكسجين.

وبمجرد حدوث تفاعلات الضوء، تحدث التفاعلات المستقلة عن الضوء أو “الداكنة” في سدى البلاستيدات الخضراء، وهذه العملية معروفة أيضًا باسم تثبيت الكربون، ويستخدم الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، لبناء سكر ثلاثي الكربون يسمى، والفوسفات، ثم تستخدم الخلايا G3P لبناء مجموعة متنوعة من السكريات الأخرى (مثل الجلوكوز) والجزيئات العضوية، وتحدث العديد من هذه التحويلات البينية خارج البلاستيدات الخضراء، ثم يتم نقل نواتج هذه التفاعلات إلى أجزاء أخرى من الخلية، بما في ذلك الميتوكوندريا، حيث يتم تفكيكها لصنع المزيد من الجزيئات الحاملة للطاقة لتلبية متطلبات التمثيل الضوئي للخلية.

أهمية عملية التمثيل الضوئـي

عملية التمثيل الضوئي ضرورية لوجود كل أشكال الحياة على الأرض، فهي تلعب دورًا مهمًا في السلسلة الغذائية، كما تخلق النباتات طعامها باستخدام هذه العملية، والتمثيل الضوئي مسؤول أيضًا عن إنتاج الأكسجين، الذي تحتاجه معظم الكائنات الحية لبقائها على قيد الحياة.

دور الكلوروفيل في عملية التمثيـل الضوئي

دور الكلوروفيل في عملية التمثيل الضوئي أمر حيوي، حيث أن الكلوروفيل الموجود في البلاستيدات الخضراء للنباتات، هو الصباغ الأخضر الضروري للنباتات لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء، باستخدام ضوء الشمس، إلى أكسجين وجلوكوز، وأثناء عملية التمثيل الضوئي، يلتقط الكلوروفيل أشعة الشمس، ويخلق الكربوهيدرات السكرية أو الطاقة، مما يسمح للنبات بالنمو.

تعتبر تلك أهم المعلومات عن عملية التمثيل الضوئي، والتي لها أهمية كبيرة ليست فقط بالنسبة للنباتات، ولكن لجميع الكائنات الحية بشكل عام، لما لها من دور رئيسي في إنتاج الأكسجين اللازم لاستمرار الحياة على سطح الأرض.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى