عملية البناء الضوئي
عملية البناء الضوئي هي عملية حيوية يقوم بها النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا لتحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة كيميائية مخزنة في جزيئات الجلوكوز.
تحدث عملية البناء الضوئي في عضيات خضراء تسمى البلاستيدات الخضراء، وتتكون هذه العضيات من غشاءين خارجيين وغشاء داخلي يحيط بسائل يسمى السدى.
يحتوي السدى على صبغة خضراء تسمى الكلوروفيل قادرة على امتصاص الضوء من الشمس.
مراحل عملية البناء الضوئي
تنقسم عملية البناء الضوئي إلى مرحلتين رئيسيتين، المرحلة الضوئية والمرحلة الظلمية، تحدث المرحلة الضوئية في أغشية الثايلاكويد، وهي أغشية داخلية معبأة بالكلوروفيل، وتحدث المرحلة الظلمية في سدى البلاستيدات الخضراء.
المرحلة الضوئية
تتضمن المرحلة الضوئية امتصاص ضوء الشمس بواسطة الكلوروفيل، مما يؤدي إلى تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، ويحدث هذا التحويل في سلسلة من التفاعلات التي تؤدي إلى إنتاج الأكسجين وإلكترونات عالية الطاقة وأيونات الهيدروجين.
تنتقل الإلكترونات عالية الطاقة إلى سلسلة نقل إلكترون، والتي تخلق تدرجًا للبروتون عبر غشاء الثايلاكويد، ويُستخدم هذا التدرج لدفع تخليق الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) وهو جزيء يحمل الطاقة.
كما تستخدم الإلكترونات وأيونات الهيدروجين الناتجة عن المرحلة الضوئية في المرحلة الظلمية.
المرحلة الظلمية (دورة كالفين)
تتضمن المرحلة الظلمية استيعاب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتثبيته في جزيئات الجلوكوز، وهذا التثبيت مدفوع بالطاقة من ATP والإلكترونات عالية الطاقة الناتجة عن المرحلة الضوئية.
تحدث المرحلة الظلمية في سدى البلاستيدات الخضراء، وتبدأ بثلاثي فوسفات الريبوز (RuBP) وهو جزيء ذو خمس كربونات.
يتفاعل RuBP مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين جزيئين من 3-فوسفوغليسيريك أسيد (3-PGA) وهو جزيء ذو ثلاث كربونات.
التجديد
{
|}
بعد تكوين 3-PGA يمر الجزيء بسلسلة من التفاعلات لإعادة تكوين RuBP واستخدام هذا الجزيء في تثبيت المزيد من جزيئات ثاني أكسيد الكربون.
تتطلب هذه التفاعلات استخدام ATP والإلكترونات عالية الطاقة الناتجة عن المرحلة الضوئية.
تؤدي إعادة تكوين RuBP إلى استمرار دورة كالفين وتمكين النبات من تثبيت كميات متتالية من ثاني أكسيد الكربون.
{
|}
العوامل المؤثرة على عملية البناء الضوئي
تتأثر عملية البناء الضوئي بعدد من العوامل، ومنها:
1- شدة الضوء: يؤثر الضوء بشكل مباشر على معدل عملية البناء الضوئي، فكلما زادت شدة الضوء زاد معدل التفاعلات التي تحدث في عملية البناء الضوئي.
2- درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة أيضًا على معدل عملية البناء الضوئي، فعند درجات الحرارة المثلى يكون معدل عملية البناء الضوئي في أقصى معدل له، وتقل عملية البناء الضوئي عند درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة للغاية.
3- توافر الماء: الماء ضروري لعملية البناء الضوئي حيث يستخدم في تكوين الجلوكوز، كما يوفر البروتونات لتفاعلات المرحلة الضوئية.
4- توافر ثاني أكسيد الكربون: ثاني أكسيد الكربون هو المادة الخام لعملية البناء الضوئي، ويتأثر معدل عملية البناء الضوئي بتوافر ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
{
|}
أهمية عملية البناء الضوئي
تعتبر عملية البناء الضوئي عملية حيوية لها أهمية كبيرة للحياة على الأرض، ومن أهميتها:
1- إنتاج الأكسجين: تعد عملية البناء الضوئي المصدر الرئيسي للأكسجين في الغلاف الجوي، حيث ينتج الأكسجين كمنتج ثانوي لعملية البناء الضوئي.
2- إنتاج الغذاء: عملية البناء الضوئي هي المصدر الرئيسي للغذاء لجميع الكائنات الحية على الأرض، حيث ينتج الجلوكوز وهو المصدر الرئيسي للطاقة لجميع الكائنات الحية.
3- تنظيم المناخ: تساعد عملية البناء الضوئي في تنظيم مناخ الأرض عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مما يساعد في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري.
خاتمة
عملية البناء الضوئي هي عملية معقدة وضرورية للحياة على الأرض، فهي توفر الغذاء والأكسجين وتساعد في تنظيم مناخ الأرض، وتتأثر عملية البناء الضوئي بعدة عوامل مثل شدة الضوء ودرجة الحرارة وتوافر الماء وثاني أكسيد الكربون، ومن خلال فهم عملية البناء الضوئي يمكننا تقدير أهميتها والحفاظ عليها لضمان مستقبل مستدام للأجيال القادمة.
