معادلة عملية البناء الضوئي
معادلة عملية البناء الضوئي هو الموضوع الذي سنتطرق إليه في مقالتنا اليوم من مدونة علم حيث سنتعرف على معادلة عملية التمثيل الضوئي.
ولكن في البداية يجب أن نتعرف على مفهوم هذه العملية التي لها أهمية كبيرة على كوكب الأرض.
تعريف البناء الضوئي
يعرف التمثيل الضوئي أو البناء الضوئي بأنه عملية تحول بها النباتات وبعض الكائنات الحية الدقيقة والطحالب الطاقة الضوئية من الشمس إلى الطاقة الكيميائية للغذاء.
مفهوم عملية البناء الضوئي
- تستفيد النباتات خلال عملية البناء الضوئي من طاقة ضوء الشمس وتستخدم هذه الطاقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات عضوية مثل جزيئات السكر، والأكسجين.
- كذلك تتيح هذه العملية للكائنات الحية تغيير الطاقة الضوئية إلى شكل من أشكال الطاقة.
- وهي الطاقة الكيميائية الموجودة في السكريات التي يمكن لخلايا النبات تخزينها واستخدامها للنمو.
- كما يتم نقل الطاقة الكيميائية إلى الإنسان و الحيوانات التي تأكل النباتات وإلى الحيوانات التي تأكل الحيوانات الأخرى وهو ما يسمى بالسلسلة الغذائية .
- يطلق غاز الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي في الغلاف الجوي عند الكائنات البرية، أما في حالة الكائنات المائية، فيطلق غاز الأكسجين في بيئتها المائية.
- تستخدم الكائنات الحية غاز الأكسجين في عملية التنفس الخلوي.
ما هي مراحل عملية التمثيل الضوئي؟
قبل نذكر معادلة عملية البناء الضوئي يجب أن نتعرف على مراحل عملية التركيب الضوئي وهي :
- امتصاص الضوء
- نقل الإلكترونات
- إنتاج جزيئات الطاقة
- تثبيت الكربون
مرحلة امتصاص الضوء
يبدأ النبات بامتصاص الضوء من أشعة الشمس عن طريق مركبات الكلوروفيل التي ترتبط بالبروتينات الموجودة في أغشية الثايلاكويد في النباتات،
وذلك حتى تتخلص من الإلكترونات، وتعمل على تكوين غاز الأكسجين O2.
ويتكون الكلوروفيل من حلقة بورفيرين متصلة بسلسلة هيدروكربونية طويلة جانبية تُساعده على ذلك،
ويُمكن أن نعبر عن ذلك من خلال المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالتالي :
-2H2O→ O2 + 4H+ + 4e
مرحلة نقل الإلكترونات
يتم في هذه المرحلة انتقال الإلكترونات من مستقبل الإلكترون الأولي إلى مستقبل الإلكترون النهائي،
وذلك بوجود الضوء وتتم هذه المرحلة من مراحل عملية البناء الضوئي عبر سلسلة من جزيئات نقل الإلكترون التي توجد في غشاء الثايلاكويد.
يتم عن طريق غشاء الثايلاكويد نقل +NADP إلى NADPH،
أي أنّ نقل الإلكترونات مرتبط بحركة البروتينات لتجويف الثايلاكويد ويتدرج الأُس الهيدروجيني، ويُمكن أن نعبر عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالتالي:
+ 2NADP+→ 2H+ + 2NADPH + O2
مرحلة إنتاج جزيئات الطاقة
في هذه المرحلة من مراحل عملية البناء الضوئي يبدأ إنتاج جُزيئات الطاقة ATP،
حيث تتحرك البروتونات من داخل غشاء الثايلاكويد إلى الخارج ،
فتنتج الطاقة من هذه الحركة، وذلك من تفاعل جُزئيات ADP و Pi لتُصبح ATP،
وهذه المرحلة تحتاج للضوء حتى تتم ويمكن أن نعبر عنها من خلال المعادلة الكيميائية :
ADP+ Pi → ATP
مرحلة تثبيت الكربون
- يتم في هذه المرحلة تثبيت الكربون دون الاعتماد مباشرة على ضوء الشمس
- حيث يمكن لهذه العملية أن تحدث في الظلام، ولكنها تعتمد على جزيئات الطاقة ATP وجُزيء +NADPH الذين نتجوا من مراحل عملية البناء الضوئي السابقة مع وجود ضوء الشمس.
- تتم عملية تثبيت الكربون بالتفاعل بين 6 كربونات من ثاني أكسيد الكربون مع الماء بوجود جزيئات +NADPH و جزيئات الطاقة،
- ويُمكن أن نعبر عن المعادلة الكيميائية المُمثلة لعملية التمثيل الضوئي كالتالي:
+6CO2+ + 12 NADPH+ + 18 ATP-4 + 12 H2O → C6H12O6 + 18 ADP-3 + 18 Pi-2 + 12 NADP+ + 6H
6CO2 + 6H20 + (الطاقة) → C6H12O6 + 6O2
اقرأ أيضاً: عبارات عن الحياة
ما أهمية عملية التمثيل الضوئي؟
تعرفنا في السطور السابقة على معادلة عملية البناء الضوئي، والآن سنتعرف على أهمية عملية التركيب الضوئي حيث تكمن أهمية عملية التمثيل الضوئي في امتصاص ضوء أشعة الشمس، وامتصاص غاز ثاني أُكسيد الكربون والماء من الغلاف الجوي، وهذا ينعكس بالإيجاب على البيئة المُحيطة وعلى النبات نفسه، ويُمكن توضيح هذه الأهمية بالنُقاط الآتية:
- تعد هذه العملية مصدرا أساسيا لعنصر الأكسجين في الغلاف الجوي، لأنها تقوم بإنتاجه من إتمام مراحل العملية وإنتاج الطاقة.
- كذلك تُساهم عملية البناء الضوئي في إتمام دورة عنصر الكربون بين كوكب الأرض والبحار والمُحيطات، والحيوانات، والنباتات، وذلك لأهميتها في تثبيته في مرحلة من مراحلها.
- كما تُسهم هذه العملية بإتمام العمليات التكافلية بين النباتات والإنسان والحيوانات، حيث يقوم كل من الإنسان والحيوانات باستنشاق الأكسجين من الهواء الناتج من النباتات، وتمتص النباتات غاز ثاني أُكسيد الكربون من الهواء لتستخدمه في عملية التركيب الضوئي فتخفف التلوث في البيئة المُحيطة.
- كذلك تُؤثر عملية البناء الضوئي على حياة كوكب الأرض بشكل عام، لأنها تقوم بامتصاص غاز ثاني أُكسيد الكربون، وطرح غاز الأكسجين.
- و تُعتبرعملية التمثيل الضوئي المصدر الأول والأساسي لإنتاج الطاقة في الأشجار والنباتات، الضرورية من أجل نموها و صنع غذائها.
وأخيراً أتمنى أن أكون قد وفقت في مقالتي معادلة عملية البناء الضوئي، أتمنى لك عزيزي القارئ الصحة والسعادة.