مراحل عملية البناء الضوئي

عندما تقوم مادة الكلوروفيل بامتصاص أشعة الشمس فإن الإلكترون يكتسب طاقة تعمل على تحفيزه لتساعده على الانتقال إلى جزيء آخر، عندها يسمى هذا الإلكترون المُستقبِل الرئيسي، ويعتبر جزيء الكلوروفيل في هذه الحالة متأكسداً؛ لأنه خسر إلكتروناً ويمتلك شحنة موجبة، وتتسبب عملية التنشيط الضوئي للكلوروفيل في تقسيم جزيئات الماء ونقل الطاقة إلى (ATP)، والحد من نيكوتيناميد الأدينين الفوسفات ثنائي النوكليوتيد (NADP)، وتتضمن العملية الكيميائية على ما يلي:

تفاعلات التكثيف وهي المسؤولة عن تقسيم جزيئات الماء، بما في ذلك الفسفرة (إضافة مجموعة فوسفاتية إلى مركب عضوي).

تفاعلات الأكسدة / الاختزال (الأكسدة) التي تنطوي على نقل الإلكترون.

أما عملية البناء الضوئي فتمر في مرحلتين:

التفاعلات التي تعتمد على الضوء، وهي سلسلة من التفاعلات التي تعتمد على الضوء والتي تحدث في الجرانة، وتتطلب الطاقة المباشرة للضوء لصنع جزيئات ناقلة الطاقة التي تستخدم في العملية الثانية على النحو الآتي:

الطاقة الضوئية المحصورة بالكلوروفيل لصنع الـ ATP.

في الوقت نفسه ينقسم الماء إلى أكسجين وأيون هيدروجين وإلكترونات حرة (2H2O --> 4H+ + O2 + 4e- (photolysis). تتفاعل الإلكترونات بعد ذلك مع الجزيء الناقل فتغيره من حالته المؤكسدة (NADP +) إلى حالته المنخفضة (NADPH) حسب المعادلة (+NADP+ + 2e- + 2H+ --> NADPH + H).

تفاعلات مستقلة غير معتمدة على الضوء المستقل، وهي عبارة عن سلسلة من التفاعلات الخفيفة التي تحدث في سدادة البلاستيدات الخضراء عندما تستخدم منتجات تفاعل الضوء (ATP و NADPH) لصنع الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون، في البداية يتم تكوين جليسرالديهيد 3 فوسفات (جزيء ذرة 3-carbon).

أهمية البناء الضوئي للنبات

جميع النباتات تقوم بعملية التمثيل الضوئي لإنتاج الكربوهيدرات من ركائز غير عضوية؛ وذلك حسب المعادلة التالية: (6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2) من المعلوم أن جميع الكائنات الحية بحاجة للطاقة لتعينها على النمو والتكاثر، والعديد من الكائنات الحية (بما في ذلك جميع النباتات) تستخدم التنفس الخلوي لإنتاج الـ (ATP)، والذي يستخدم للطاقة الخلوية، وعملية التنفس تستخدم الكربوهيدرات مثل الجلوكوز كركيزة أساسية، في حين أن البشر يتناولون الطعام لتوفير الوقود للتنفس، فإن النباتات تصنع غذائها من خلال عملية التمثيل الضوئي، وبدون التركيب الضوئي لن تحتوي النباتات على الكربوهيدرات للتنفس، بالإضافة إلى ذلك يتم أيضاً استخدام الكربوهيدرات الناتجة في عملية التمثيل الضوئي لبناء هياكل الخلايا النباتية، مثل جدار الخلايا السليلوزية.

حقائق عن عملية البناء الضوئي

تعود تسمية البناء الضوئي على سلسلة العمليات الحيوية الكيميائية والتي بدورها تقوم بتغيير ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكر الجلوكوز وغاز الأوكسجين، وفيما يلي أهم الحقائق المتعلقة بعملية البناء الضوئي:

مادة الجلوكوز لا تعتبر غذاء فقط، بل تستخدم لتخزين الطاقة على المدى الطويل.

مادة الكلورفيل هي المسببة في اكتساب أوراق الشجر اللون الأخضر.

مادة الكلوروفيل ليست المادة الصبغية الوحيدة المشتركة في عملية البناء الضوئي.

النباتات تؤدي عملية التمثيل الضوئي في العضيات المسماة بالبلاستيدات الخضراء.

التمثيل الضوئي هو عملية عكسية لعملية التنفس الخلوي.

النباتات ليست هي الكائنات الحية الوحيدة التي تؤدي عملية التمثيل الضوئي.

هناك أكثر من شكل من أشكال التمثيل الضوئي.