عملية البناء الضوئي - علم الاحياء GB

عملية البناء الضوئي : عملية تستخدم بها النباتات الطاقة الضوئية لتحويل ثنائي اوكسيد الكاربون co2 والماء الى سكر ومركبات عضوية اخرى البناء الضوئي (بالإنكليزي: Photosynthesis) أو التمثيل الضوئي هي عملية تقوم من خلالها النباتات والطحالب وبعض الكائنات الحية الدقيقة بتحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى الطاقة الكيميائية للغذاء. تقوم النباتات في أثناء عملية البناء الضوئي بالاستفادة من طاقة ضوء الشمس واستخدامها لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات عضوية، وهي جزيئات السكر، والأكسجين. تتيح هذه العملية للكائنات الحية الضوئية تغيير الطاقة الضوئية إلى شكل من أشكال الطاقة - الطاقة الكيميائية في السكريات - التي يمكن لخلاياها تخزينها واستخدامها للنمو. يتم نقل هذه الطاقة الكيميائية إلى الحيوانات التي تأكل النباتات وكذلك الكائنات الحية الأخرى التي تقوم بعملية البناء الضوئي، وإلى الحيوانات التي تأكل الحيوانات الأخرى (انظر السلسلة الغذائية). يتم إطلاق الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي في الغلاف الجوي في حالة الكائنات البرية، أما في حالة الكائنات المائية، فيكون إطلاق الأكسجين في بيئتها المائية وتستخدمه الكائنات الحية للتنفس الخلوي. يُعدُّ البناء الضوئي ذو أهمية بالغة جدًا للحياة على الأرض، إذ يؤدي دورًا مباشر وغير مباشر في الطعام الذي نتناوله والهواء الذي نتنفس، وفي حال غياب البناء الضوئي لن تتجدد الإمدادات الغذائية الأساسية للأرض. وفي ندرة الطعام تختفي معظم الكائنات الحية ويصبح الكوكب خاليًا من الأكسجين. (انظر أيضا النظام البيئي). معادلة البناء الضوئي يحدث البناء الضوئي عن طريق الطاقة الضوئية من الشمس التي تُسبب سلسلة من التفاعلات الكيميائية بين ثاني أكسيد الكربون والماء، مكونة الجلوكوز (السكر البسيط) والأكسجين كنواتج نهائية للبناء الضوئي. يمكن التعبير عن العملية الشاملة على النحو التالي: ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة ضوئية ← غلوكوز + أكسجين يتطلب التفاعل وجود مادة اليخضور (الكلوروفيل)، وهو مادة صبغية خضراء توجد في جميع الكائنات الحية التي يمكن أن تخضع لعملية البناء الضوئي. ويؤدّي اليخضور دورًا مهمًا في التقاط الطاقة من ضوء الشمس الوارد ونقلها إلى المركّبات الكيميائية المشاركة في عملية البناء الضوئي. يوجد اليخضور في الخلايا النباتية في عُضيّات تُسمى البلاستيدات الخضراء. وتتم جميع عمليات البناء الضوئي في النباتات داخل البلاستيدات الخضراء التي تتركز في الخلايا الحاجزية الأوراق. يستمر البناء الضوئي من خلال سلسلة من الخطوات، حيث يدخل الماء إلى النبات من خلال الجذور وينتقل إلى الأوراق. ويدخل ثاني أكسيد الكربون إلى الأوراق من خلال مسام صغيرة تُسمى الثغور، ثم يلتقط اليخضور الطاقة من أشعة الشمس داخل البلاستيدات الخضراء وتؤدي هذه الطاقة بعد ذلك إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية بين ثاني أكسيد الكربون والماء وتحويلها إلى غلوكوز وأكسجين. يعد ذلك يتم إطلاق الأكسجين الناتج عن عملية البناء الضوئي في الهواء كمنتج نفايات وقد يحرق النبات بعض الغلوكوز على الفور للحصول على الطاقة لتشغيل الأنشطة الخلوية. يمكن تحويل بعض جزيئات الغلوكوز إلى سكريات أخرى مثل الفركتوز أو السكروز أو يتم ربطها معًا لتكوين السليلوز، وهو كربوهيدرات ضرورية لبناء وإصلاح جدران الخلايا. يرتبط معظم غلوكوز المنتج في عملية البناء الضوئي معًا لتكوين النشاء، وهو كربوهيدرات معقدة أيضًا تخزنه النباتات في أنسجتها وتقسمه إلى جزيئات غلوكوز عندما تحتاج إلى طاقة. التفاعل الضوئي تحتوي جميع الكائنات التي تخضع للبناء الضوئي، باستثناء مجموعة صغيرة من البكتيريا، على أشكال مختلفة من اليخضور، وهو أمر بالغ الأهمية في نقل الطاقة من الضوء إلى المركبات الكيميائية، وقد تؤدي أصباغ أخرى أيضًا دورًا في عملية النقل هذه وفقًا لنوع الكائن الحي. ويقوم النبات بتجميع الضوء لعملية البناء الضوئي من الطيف المرئي للضوء، وتمتص الأصباغ المختلفة الضوء من نطاق معين داخل هذا الطيف. التحلل الضوئي يتم خلال تفاعل الضوء امتصاص أو التقاط الطاقة الضوئية الواردة بواسطة أصباغ اليخضور في الخلية ويخضع كل فوتون أو "جسيم" من الضوء لعملية تسمى فصل الشحنات الحرة. في هذه العملية يتم فصل الإلكترون عن جزيء اليخضور ويتم تمريره بطاقة أعلى إلى جزيء حامل، وبالتالي يتم تحويل طاقة الفوتون إلى طاقة كيميائية. يتم استبدال الإلكترونات التي فقدتها جزيئات اليخضور بإلكترونات تنفصل عن الماء. التفاعل اللاضوئي يتم أثناء هذا التفاعل تكوين السكريات باستخدام ثاني أكسيد الكربون ونواتج التفاعلات المعتمدة على الضوء والعديد من المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في النبات فيما يُسمى بـ"دورة كالفين". وينتشر ثاني أكسيد الكربون في النبات جنبًا إلى جنب مع المواد الكيميائية الموجودة في البلاستيدات الخضراء ويتم إنتاج الغلوكوز ونقله حول النبات عن طريق عملية النقل الصبغي. مراحل عمليّة البناء الضوئي: تتم عملية البناء الضوئي من خلال دورتين: دورة النهار (تفاعلات الضوء) ودورة الليل (تفاعلات الظلام). تفاعلات الضوء، وهي التفاعلات التي تحدث خلال فترة النهار، وتعتمد على وجود الضوء خلالها. وتفاعلات الظلام، وهي التفاعلات التي تحدث خلال فترة الليل. يحصل النبات على الضوء، بامتصاص الضوء إلى الخلايا بمساعدة مادة الكلوروفيل التي تساعد على امتصاص الضوء وتحويله إلى طاقة كيميائيّة. وتحصل النباتات على ثاني أكسيد الكربون الموجود في الجو عن طريق المسامات الموجودة في أوراق النباتات. يتّحد ثاني أكسيد الكربون مع الماء والمواد الغذائيّة التي تحصل عليها النبات من الجذور فيتمّ تحويل المواد المتّحدة والضوء إلى أكسجين وسكر، وينتج الأكسجين عن طريق تفكيك الماء إلى هيدروجين وأكسجين. ينطلق الأكسجين إلى الجو عن طريق مسامات أوراق النبات، بعد أن تأخذ حاجتها من الأكسجين، ويتوزّع السكر على أنحاء النبتة بعد أن يتحلل في الماء الذي تحصل عليه من جذور النبات.

Category