ابحث عن أي موضوع يهمك
تحتاج جميع الكائنات الحية للغذاء حتى تتمكن من البقاء على قيد الحياة، ومن المعروف أن النباتات تُعرف بالمنتجات، وذلك لقيامها بصناعة غِذائها بنفسها عن طريق عملية البناء الضوئي، حيث تقوم النباتات بامتصاص الماء وثاني أكسيد الكربون حتى يتحولوا إلى غذاء والذي يكون في صورة جلوكوز، وتلك العملية هي التي تنتج الأكسجين، ولحدوث عملية التمثيل الضوئي فإن النباتات تحتاج إلى طاقة على هيئة ضوء، وهو ما تستمده من ضوء الشمس، ويذكر أّن النباتات تحتوي على صبغة الكلوروفيل، وهي ما تقوم بامتصاص الضوء لكي يستطيع النبات استخدامها بعملية التمثيل الضوئي.
تصنع النباتات غذاءها عن طريق عملية التمثيل الضوئي، والمعروفة باسم البناء الضوئي (Photosynthesis)، وتلك العملية تحدث عبر التقاط الطاقة الضوئية بواسطة أوراق النبات للطاقة التي تكون أشعة الشمس هي مصدرها، حيث تمتص جذور النبات من الهواء كل من الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون وتتحول عبر الطاقة الشمسية جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون لسكريات الغلوكوز، والتي تشكّل بدورها مصدر الغذاء للنباتات.
ويذكر أنّ كافة مراحل عمليّة البناء الضوئي تتم بأجزاء محددة، والتي تكون على هيئة عضيّات متخصصة معروفة بالبلاستيدات الخضراء (Chloroplast) تحتوي أغشيتها على مادة الكلوروفيل (Chlorophylls)، وفيما يلي سنذكر مراحل حدوث عمليّة البناء الضوئي في النبات بالترتيب:
والتي تتم بواسطة صبغة الكلوروفيل الخضراء المتصلة ببروتينات أغشية الثايلاكويد؛ تلك الأغشية الموجودة بالبلاستيدات الخضراء، إذ يتم استخدام ضوء الشمس بإزالة الإلكترونات من جزيء الماء ومن ثم إنتاج الأكسجين وذلك وفق المعادلة الكيميائيّة التالية: ⁻2H2O→O2 + 4H⁺ + 4e
حيث تنتقل الإلكترونات عبر سلسلة متخصصة في نقل الإلكترونات بغشاء الثايلاكويد، إذ يُختزل جزيء +NADP لمركب NADPH، ويذكر أنّ انتقال الإلكترونات يرتبط بحركة البروتونات من منطقة السدى ( stroma)؛ والتي تعد هي الحيز الذي يحيط بأغشية الثايلاكويد لداخل غشاء الثايلاكويد، وفيما يلي نعرض المعادلة الكيميائيّة التي توضح ما يحدث من تفاعل بمرحلة نقل الإلكترونات ومرحلة امتصاص الضوء معًا عن طريق ضوء الشمس:
2H2O + 2NADP⁺→2H⁺ + 2NADPH + O2
إن جزيئات الطاقة تنتج من حركة البروتونات تحت مناطق تركيزها من غشاء الثايلاكويد للسدى عن طريق مركب F0F1؛ الذي يعمل على ربط حركة البروتون مع عملية إنتاج جزيئات ATP من جزيئات أدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) وPi.
إذ توفر جزيئات ATP⁻⁴ وNADPH الإلكترونات والطاقة التي تحتاج إليها عمليّة تكوين البوليمرات السكريّة المكونة من ثاني أكسيد الكربون الماء ، ومن ثم تتم مرحلة تثبيت الكربون، وذلك وفق المعادلة الكيميائيّة التالية:
⁺6CO2 + 18ATP⁻⁴ + 12NADPH + 12H2O→ C6H12O6 + 18ADP⁻³ + 18Pi⁻² + 12NADP⁺ + 6H.
إن عملية البناء الضوئي تنقسم إلى نوعين رئيسيين حسب استخدام الأكسجين، وهما عملية البناء الضوئي الأكسجيني والبناء الضوئي غير الأكسجيني، وفيما يلي نعرض تفصيل لكل منهما:
يُنتِج ذلك النوع مركبات الكربوهيدرات بسبب تحوّل جزيئات الماء لثاني أكسيد الكربون باستخدام الطاقة الضوئية، حيث يُختزل ثاني أكسيد الكربون عن طريق كسب الإلكترونات، فضلًا عن تأكسد جزيء الماء من خلال فقد الإلكترونات.
ويعد ذلك النوع هو الأكثر انتشارًا فيما بين النباتات، ويمتاز البناء الضوئي الأكسجيني بما له من دور الهام بموازنة دورة التنفس بالحياة، وذلك عبر امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء ثم إطلاق الأكسجين بالغلاف الجوي، ومن الأمثلة التي يمكن ذكرها على الكائنات الحية ممن تقوم بذلك النوع من البناء الضوئي؛ البكتيريا والزرقاء الطحالب.
يُعرف ذلك النوع باسم البناء الضوئي غير المؤكسد، وهو مختلف عن البناء الضوئي المؤكسد لأنه يكتسب الإلكترونات من مصادر غير الماء، ويمتاز بأنه لا يقوم بإنتاج الأكسجين، حيص يعتمد ما ينتُجه ذلك النوع على المصادر التي تمنح الإلكترونات.
ومن بين الكائنات الحية التي تؤدي ذلك النوع من البناء الضوئي؛ نذكر البكتيريا الأرجوانية، وبكتيريا الكبريت الخضراء والتي ينتُج الكبريت الصلب عنها بسبب استخدامها غاز كبريتيد الهيدروجين بعملية البناء الضوئي غير الأكسجيني.
إن النباتات تتلقى كميات إضافية من وثاني أكسيد الكربون والماء، حيث يكون هنالك زيادة بغذائها والذي يتم تخزينه بالعديد من الأماكن التي تختلف باختلاف أنواع النباتات، وسوف نذكر فيما يلي أبرز أماكن تخزين الغذاء بالنبات:
تعتبر عملية البناء الضوئي ذات أهمية بالغة لجميع أنواع الكائنات الحية بشكل خاص، ولكوكب الأرض بشكل عام، وفيما يلي نذكر أهم استخدامات وفوائد عمليّة التمثيل الضوئي بالنبات:
فيما يلي نعرض الأشياء التي تحتاج النباتات إليها لعملية التمثيل الضوئي:
تُعتبر أوراق النباتات هي الجزء المسؤول عن عملية امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء، الضوء من الشمس ومن ثم حدوث عمليّة البناء الضوئي ليتم إنتاج الغذاء، وفيما يلي نذكر أهم الأسباب التي تجعل أوراق النبات مناسبة لإتمام عملية التمثيل الضوئي:
تحصل النباتات على غذائها عن طريق عملية البناء الضوئي، إذ تحول النباتات الماء وضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون الموجود بالغلاف الجوي لغذاء، ثم تطلق الأكسجين باعتباره منتج ثانوي لذلك التفاعل الكيميائي.
