ال البناء الضوئييُعرَّف المصطلح الذي يعني "التخليق باستخدام الضوء" عمومًا على أنه العملية التي يدير بها الكائن الحي الحصول على طعامه. تتم هذه العملية بفضل الطاقة الشمسية ، التي يتم التقاطها وتحويلها إلى طاقة كيميائية ، وتحدث في الأنسجة الغنية البلاستيدات الخضراء ، واحدة من أكثر الأنسجة نشاطًا هي حمة الكلوروفيليان الموجودة في الأوراق.
اقرأ أيضا: تغذية النبات
→ خطوات البناء الضوئي
في النباتات ، التمثيل الضوئي يحدث في البلاستيدات الخضراء وتتميز بالمختلف تفاعلات كيميائية ملاحظ. يمكن تجميع ردود الفعل هذه في عمليتين رئيسيتين.
تفاعلات ضوئية: تحدث في غشاء الثايلاكويد (أنظمة غشاء البلاستيدات الخضراء الداخلية).
تفاعلات تثبيت الكربون: تحدث في سدى البلاستيدات الخضراء (سائل كثيف داخل العضية).
في عملية التمثيل الضوئي ، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون ويتم إطلاق الأكسجين. يحدث تبادل الغازات مع الوسط بفضل وجود الثغور.
→ أنظمة الصور
قبل فهم كل تفاعل يحدث في عملية التمثيل الضوئي ، يجب أن نعرف مكان حدوث بعض هذه التفاعلات. تحدث تفاعلات الضوء ، على سبيل المثال ، في غشاء الثايلاكويد ، وبشكل أكثر دقة في ما يسمى أنظمة الصور.
أنظمة الصور هي وحدات في البلاستيدات الخضراء يتم فيها إدخال الكلوروفيل أ وب والكاروتينات. في أنظمة الصور هذه ، من الممكن إدراك جزأين يسمى معقد الهوائي ومركز التفاعل. في مجمع الهوائي ، تم العثور على جزيئات الصباغ التي تلتقط الطاقة الضوئية وتأخذها إلى مركز التفاعل ، وهو مكان غني بالبروتينات والكلوروفيل.
في عملية التمثيل الضوئي ، من الممكن التحقق من وجود نظامين ضوئيين مرتبطين بسلسلة نقل إلكترونية: o نظام الصور الأول انها ال نظام ضوئي II. يمتص النظام الضوئي I الضوء بأطوال موجية 700 نانومتر أو أكثر ، بينما يمتص Photosystem II أطوال موجية تبلغ 680 نانومتر أو أقل. من الجدير بالذكر أن تسمية نظامي الصور الأول والثاني بترتيب اكتشافاتهم.
→ ردود الفعل الخفيفة
لاحظ الرسم البياني بالنقاط الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي.
في تفاعلات الضوء ، تدخل الطاقة الضوئية مبدئيًا إلى نظام ضوئي II، حيث يتم احتجازه ونقله إلى جزيئات الكلوروفيل P.680 من مركز التفاعل. يتم تحفيز جزيء الكلوروفيل هذا ، ويتم تنشيط إلكتروناته ونقلها من الكلوروفيل إلى متقبل الإلكترون. لكل إلكترون محوّل ، يتم استبداله بإلكترون من عملية التحلل الضوئي للماء.
أزواج من الإلكترونات تغادر نظام الصور الأول من خلال سلسلة نقل الإلكترون ، مما يعزز إنتاج ATP (مصدر كبير للطاقة الكيميائية) من خلال العملية المعروفة باسم الفسفرة الضوئية. يتم نقل الطاقة التي يمتصها النظام الضوئي الأول إلى جزيئات الكلوروفيل P.700 من مركز التفاعل. يتم التقاط الإلكترونات النشطة بواسطة جزيء الإنزيم المساعد NADP + واستبدالها في الكلوروفيل بالإلكترونات من النظام الضوئي الثاني. يتم تخزين الطاقة المتكونة في هذه العمليات في جزيئات NADPH و ATP.
اقرأ أيضا: ما هو ATP؟
الخريطة الذهنية: التمثيل الضوئي
* لتنزيل الخريطة الذهنية بصيغة PDF ، انقر هنا!
→ تثبيت الكربون
في تفاعلات تثبيت الكربون ، يتم استخدام NADPH و ATP المنتجين في وقت سابق في تفاعلات الضوء تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون العضوي. في هذه المرحلة ، تم استدعاء سلسلة من ردود الفعل دورة كالفين. في هذه الدورة ، ثلاثة جزيئات ثاني أكسيد الكربون2 تتحد مع مركب يسمى ribulose-1،5-bisphosphate (RuBP) ، مما يشكل مركبًا وسيطًا غير مستقر يتحلل لإنتاج ستة جزيئات من 3-phosphoglycerate (PGA).
يتم بعد ذلك تقليل جزيئات PGA إلى ستة جزيئات من جليسيرالديهيد 3-فوسفات (PGAL). خمسة جزيئات PGAL تعيد ترتيب نفسها وتشكل ثلاثة جزيئات RuBP. يكون كسب دورة كالفين بعد ذلك من جزيء PGAL ، والذي سيتم استخدامه لإنتاج السكروز والنشا.
→ معادلة التمثيل الضوئي
يمكن وصف المعادلة المتوازنة لعملية التمثيل الضوئي على النحو التالي:
انظر إلى المعادلة المتوازنة لعملية التمثيل الضوئي.
من المهم تسليط الضوء على أنه ، بشكل عام ، لوحظ تكوين الجلوكوز على هيئة كربوهيدرات منتجة في معادلة التمثيل الضوئي. ومع ذلك ، في عملية التمثيل الضوئي ، تتكون الكربوهيدرات الأولى من السكريات المكونة من ثلاثة كربونات فقط.
→ أهمية التمثيل الضوئي للنظام البيئي
التمثيل الضوئي ضروري بلا شك للنظم البيئية ، كونه مسؤولاً ، على سبيل المثال ، عن امدادات الاوكسجين، والذي يستخدمه معظم الكائنات الحية للحصول على عمليات الطاقة (التنفس الخلوي). يجب ألا ننسى أن كائنات التمثيل الضوئي هي جزء من المستوى الغذائي الأول لسلاسل وشبكات الغذاء ، وبالتالي فهي القاعدة في السلسلة الغذائية.
في عملية التمثيل الضوئي ، يمكن للنباتات والكائنات الحية الأخرى في التمثيل الضوئي تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية. عند استهلاكها ، تنتقل الطاقة المتراكمة من قبل المنتجين إلى المستوى الغذائي التالي. وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أنه لكي يعمل النظام البيئي بشكل صحيح ، فإنه يعتمد على التقاط الطاقة الشمسية وتحويلها إلى الكتلة الحيوية للكائنات الحية الضوئية.
اقرأ أيضا: السلسلة الغذائية والويب
→ التمثيل الضوئي والتركيب الكيميائي
التمثيل الضوئي و التخليق الكيميائي اثنان العمليات التي تقوم بها الكائنات ذاتية التغذية. تبرز عملية التخليق الكيميائي لكونها عملية لا تحتاج فيها إلى الطاقة الشمسية. عملية تؤديها العديد من الكائنات الحية التي تعيش في بيئات قاسية ، مثل الفتحات الحرارية المائية في الهاوية محيطي. في التخليق الكيميائي ، يتم تصنيع الجزيئات العضوية باستخدام الطاقة الكيميائية من المركبات غير العضوية. في عملية التمثيل الضوئي ، توجد بدورها عملية يتم فيها تكوين المركبات العضوية باستخدام الطاقة الضوئية التي تمتصها أصباغ خاصة.
→ ملخص التمثيل الضوئي
التمثيل الضوئي هو عملية يتم فيها التقاط الطاقة الشمسية واستخدامها لإنتاج جزيئات عضوية.
يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء.
يتم ترتيب الكلوروفيل والكاروتينات في ثايلاكويدات البلاستيدات الخضراء ، في وحدات تسمى أنظمة ضوئية.
يمكن ملاحظة خطوتين في عملية التمثيل الضوئي: تفاعلات الضوء وتفاعلات تثبيت الكربون.
في نهاية عملية التمثيل الضوئي ، يتم إنتاج الكربوهيدرات.
يضمن التمثيل الضوئي توفير الأكسجين للبيئة.
الكائنات الحية الضوئية منتجة في السلسلة الغذائية.
بقلم أماه فانيسا دوس سانتوس