اهمبة معادلة عملية البناء الضوئي
معادلة عملية البناء الضوئي تساهم في تحقيق التكافل بين الإنسان والحيوان والنبات، حيث تعد من المعادلات الحيوية الهامة التي تعود على حياة الكائنات الحية بفائدة كبيرة، وتتم هذه العملية في أوراق النباتات الخضراء إذا توافرت الشروط التي تساعد على إتمام هذه العملية، لذا سوف نعرض لكم معادلة عملية البناء الضوئي من خلال موقع ايوا مصر وسنوضح مدى أهميتها وكافة الأمور المتعلقة بها.
معادلة عملية البناء الضوئي
تعتبر معادلة عملية البناء الضوئي من العمليات الهامة التي تحدث في النباتات الخضراء، حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، وتبدأ عملية البناء الضوئي عند التقاط الأوراق الخضراء للطاقة الضوئية وتستخدمها في عملية البناء الضوئي.
يمكنك أيضًا الاضطلاع على: مراحل عملية البناء الضوئي
ما هي عملية البناء الضوئي؟
تتم معادلة عملية البناء الضوئي على أوراق النباتات الخضراء، فقوم النباتات باستخدام ضوء الشمس والماء والغازات المتواجدة في الهواء لإنتاج الجلوكوز، وهذا ما يعرف بعملية البناء الضوئي.
عملية البناء الضوئي أو التركيب الضوئي أو التمثيل الضوئي هي عملية يقوم بها النباتات الخضراء وبعض الكائنات الحية لتحويل الطاقة الضوئية إلى ضوء الشمس، ويتم استخدامها لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين وبعض من المركبات العضوية الأخرى اللازمة لبقاء النباتات حية وتعطيه الطاقة اللازمة لوجوده.
كما أن عملية البناء الضوء لا يقوم بها النباتات فقط إنما تتم أيضًا في الطحالب وأنواع أخرى من البكتيريا، وتنقسم عملية البناء الضوئي إلى نوعين أساسين، هما:
- البناء الضوئي الأكسجيني وهذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الآخر.
- البناء الضوئي غير المؤكسد هو النوع الذي تستخدمه البكتيريا حتى تتمكن من إنتاج الإلكترونات المانحة بدلًا من الأكسجين.
تقوم بعملية البناء الضوئي الغير مؤكسد بعض أنواع البكتيريا مثل: البكتيريا الأرجوانية وبكتيريا الكبريت الأخضر الموجودة بكثرة في الموائل المائية.
يمكنك أيضًا الاضطلاع على: كيف تنمو النباتات وتتكاثر
معادلة البناء الضوئي
حتى يتم حدوث معادلة عملية البناء الضوئي يجب توافر المواد المتفاعلة، وتتمثل معادلة البناء الضوئي في الشكل الآتي:
6)CO2+ 12H2O——> C6H12O6+ 6O2+ 6H2O)
يتم اتخاذ ستة جزيئاتٍ من غاز ثنائي أكسيد الكربون (CO2) واثني عشر جزيئًا من الماء (H2O) ، ويتم إنتاج جزيء واحد من سكر الجلوكوز (C6H12O6 وستة جزيئات من الأكسجين (O2) وستة جزيئات من الماء (H2O)
توضح المعادلة المذكورة بالأعلى أن الماء مادة متفاعلة وناتجة عن التفاعل في وقت واحد، و نظرًا لاستهلاك اثني عشر جزيئًا من الماء، وإنتاج ستة جزيئات من الماء، يمكن تبسيط معادلة البناء الضوئي كما يلي:
(6CO2 + 6H2O ——> C6H12O6+ 6O2)
البراهين المؤكدة لحدوث البناء الضوئي
هناك إثبات على حدوث عملية البناء الضوئي داخل الغلاف الجوي للكرة الأرضية الذي تؤكد إتمام هذه العملية وهي:
- إن وجود الأوكسجين في الجو يعد إثبات قوي على وجود عملية البناء الضوئي، حيث تعد عملية البناء الضوئي هي المصدر الرئيسي لإنتاج الأكسجين في داخل الغلاف الجوي.
- ينتج عن عملية البناء الضوئي تحول لمادة السكر الموجودة في أوراق النباتات إلى مادة نشوية، وهذا دليل على إتمام عملية البناء الضوئي.
- انخفاض نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو.
آلية عمل التمثيل الضوئي
تعتبر عملية البناء الضوئي من العمليات الهامة التي تتم على أوراق النباتات الخضراء، وآلية عملها تتمثل في الآتي:
- يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون من خلال مسامات أوراق النبات، ويتم امتصاص لماء عن طريق جذور النباتات من التربة فينتقل من الشعيرات إلي الأوعية الخشبية ويصل للأوراق.
- تلعب صبغات الكلوروفيل والكاروتينات الموجودة في أغشية الثايلاكويدات في البلاستيدات الخضراء أهم دور في عملية البناء الضوئي، حيث تقوم بامتصاص أشعة الشمس عند طول موجي محدد وتعكس الأشعة الغير ممتصة، فتقوم بانقسام جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين من خلال الطاقة الضوئية الممتصة.
- الهيدروجين الناتج من جزيئات الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون الممتص من الهواء يتم استخدامه في إنتاج الجلوكوز الذي يعتبر مصدر للطاقة اللازمة لنمو وتطور النباتات.
يمكنك أيضًا الاضطلاع على: أنواع النباتات التي تعيش في الصحراء
الشروط الواجب توافرها لحدوث البناء الضوئي
يوجد العديد من العوامل والشروط الواجب توافراها لإتمام حدوث عملية البناء الضوئي، ومن العوامل التي تؤثر على البناء الضوئي نقدمها في الآتي:
درجة الحرارة
تقوم الكائنات الحية باستخدام الهرمونات والإنزيمات لتحفيز المعادلات التي تحدث بداخلها، وهذه الإنزيمات تحتاج إلى درجة حرارة مناسبة لها حتى تعمل بكفاءة عالية وبصورة صحيحة، ودرجات الحرارة المناسبة للنباتات تصل إلى المتوسط من 10 درجات إلى 20 درجة مئوية وتختلف هذه النسبة بحسب طبيعية النباتات.
في درجات الحرارة المنخفضة جدًا لا تستطيع الإنزيمات القيام بعملها، مما يؤدي إلى عدم حدوث عملية البناء الضوئي أو تقليل حدوثة، وأما في درجات الحرارة المرتفعة من الممكن أن تتلف هذه الإنزيمات وتتعطل بشكل كلي والذي بدوره يؤثر على معدل البناء الضوئي.
أشعة الشمس أو الضوء
يختلف احتياج النباتات باختلاف أنواعهم، فكل نبات يحتاج لأشعة الشمس بنسبة مختلفة عن النبات الآخر، حيث يعد الضوء هو عامل من العوامل الأساسية حتى تتم عملية البناء الضوئي، وتقوم النباتات بامتصاص أشعة الشمس عن طريق صبغات الكلوروفيل التي تتواجد في الأوراق الخضراء.
لذا حين تتعرض النباتات الخضراء لضوء الشمس تزيد نسبة إتمام عملية البناء الضوئي، كما أنه إذا تعرض لشدة عالية من أشعة الشمس من الممكن أن يتلف خلايا النباتات وتحترق، لذا تحتاج النباتات أشعة الشمس بنسب مختلفة عن بعضها.
غاز ثاني أكسيد الكربون
تواجد غاز ثاني أكسيد الكربون مع الماء يلبي احتياجات النباتات حتى يقوم بعملية صنع الجلوكوز، لذا فمن الضروري أن تكون نسبة ثاني أكسيد الكربون معتدلة، فكلما زاد مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو زاد معدل عملية البناء الضوئي على عكس العوامل الأخرى حيث إن زيادتهم تؤدي إلى تلف النباتات وتعطيل عملية البناء الضوئي.
لكن زيادة نسبته من الممكن أن تؤثر فقط على قدرة الجزيئات على المعالجة بشكل أسرع.
كمية الماء
الماء هو أساس الحياة للنباتات الخضراء ولجميع الكائنات الحية، فإذا توافر الماء بكميات معتدلة يتم إتمام العملية الضوئية، فانخفاض الماء يؤدي إلى تعطيل إتمام العملية الحيوي للنباتات وتلفها، كما أن زيادة كميات الماء للنباتات تؤدي أيضًا لتلفها.
مراحل عملية البناء الضوئي
تعتبر النباتات من الكائنات الحية ذاتية التغذية في أنحاء العالم، وفي الغالب ما تتم عملية التمثيل الضوئي في أوراق النباتات الخضراء ويتم بالتحديد داخل الطبقة الوسطى من الأوراق (النسيج الوسطي).
كما تنتشر على سطح أوراق النبات مجموعات من المسامات التي تسمح بدخول غاز ثاني أكسيد الكربون حتى تتم عملية البناء الضوئي، وتتم من خلال مرحلتين من التفاعلات وهما:
التفاعلات الغير معتمدة على الضوء
من الممكن أن تحدث عملية البناء الضوئي في غياب الضوء، ويطلق عليها “دورة كالفين” ويتم في هذا التفاعل استخدام جزيئات الطاقة ATP و NADPH التي تنتج من التفاعلات التي تعتمد على الضوء، فتقوم باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون، وتقوم أيضًا بإنتاج جزيئات السكر ثلاثية الكربون.
كما تتحد هذه الجزيئات وتكون الجلوكوز، وعلى هذا يتم عملية البناء الضوئي التي تحول فيها الأكسجين واشعة الشمس إلى غذاء تستفاد منه النباتات.
التفاعلات المعتمدة على الضوء
تتم عملية البناء الضوئي في التفاعل المعتمد على الضوء التي تحدث أثناء النهار من خلال دخول الضوء من النسيج الوسطي “البلاستيدات الخضراء” ويوجد داخل البلاستيدات الخضراء مركبات تشبه الأقراص ويطلق عليها الثايلاكويدات، وداخل هذا الغشاء توجد صبغة الكلوروفيل وهي المختصة في عملية امتصاص ضوء أشعة الشمس.
كما تحدث أغلب التفاعلات الكيميائية داخل البلاستيدات الخضراء وفي جميع أجزائها المختلفة أيضًا، وعندما يدخل الضوء إلى الثايلاكويد في التفاعلات المعتمدة على الضوء تقوم صبغة الكلورفيل بامتصاص وسحبه وتحويله إلى مركبين للطاقة هما:
- الأول مركب ATP وهو الجزء الذي يختص بعملية تخزين الطاقة.
- المركب الثاني NADPH وهو المركب الذي يقوم بحمل الإلكترون ونقله ويتم في هذه المرحلة تحويل الماء إلى أكسجين.
يمكنك أيضًا الاضطلاع على: مراحل الانقسام المتساوي في الخلية النباتية
أهمية عملية التركيب الضوئي
إن عملية البناء الضوئي من أهم العمليات الحيوية التي تقوم بها النباتات لصناعة غذائه بصورة ذاتية بدون مساعدات خارجية، ولا يعتبر أهمية البناء الضوئي مقتصرة على حصول النباتات على غذائها فقط، إنما ينجم عن هذه العملية عدة فوائد من أهمها التالي:
- عملية البناء الضوئي تعتبر المصدر الرئيسي في إنتاج الأكسجين داخل الغلاف الجوي، والذي يساعد كافة الكائنات الحية على العيش.
- عملية البناء الضوئي مهم وضروري لوجود كافة أشكال الحياة وله دور مهم في السلسلة الغذائية المتكافلة بين النباتات والحيوانات والإنسان.
- توفر النباتات التي تعد غذاء عضوي يستخدمه الحيوانات والإنسان.
- تساهم في إنتاج الأخشاب والمطاط والأعشاب والزيوت بواسطة النباتات الخضراء.
- تساعد عملية البناء الضوئي على التوزان من تركيز ثاني أكسيد الكربون والنفايات الصناعية الضارة، والتي تؤثر على صحة الكائنات الحية.
يمكنك أيضًا الاضطلاع على: كيف تصنع النباتات غذائها بنفسها
قدمنا لكم معادلة عملية البناء الضوئي وأهمية حدوثها للكائنات الحية كافة، ومراحل حدوثها وتناولنا الشروط الواجب توافرها أيضًا لإتمام عملية البناء الضوئي، وقد تكلمنا عن كل ما يشمل هذا الموضوع ونتمنى أن نكون أفدناكم.
