مراحل عملية التمثيل الضوئي
تتم عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين سيتم شرحها بمزيد من التفصيل في النص التالي:
المرحلة الأولى: النور
- من خلال اسم المرحلة ندرك أن ضوء الشمس عامل حاسم في تكوين هذه المرحلة ، لذلك فهو يحدث خلال ساعات النهار.
- يستخدم النبات أشعة الشمس ويحولها إلى طاقة كيميائية.
- تمتص ورقة النبات الأخضر ضوء الشمس ، مما يسمح لجميع أجزاء النبات باستقبالها.
- يتسبب امتصاص النبات للمياه في إذابة جزيئات الماء ، مما يسمح لغاز الهيدروجين بالتفاعل مع NADP +.
- بعد حدوث هذا التفاعل ، يطلق النبات غاز الأكسجين من خلال أوراقه.
- يخزن المصنع أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لاستخدامه لاحقًا.
المرحلة الثانية: دورة كالفين
- تكتمل هذه المرحلة بعد غروب الشمس والظلام ، عندما يكمل النبات مرحلة التمثيل الضوئي.
- وجدنا أن ما يميز هذه المرحلة هو تكرار حدوث تفاعلات كيميائية داخل النبات ، باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون مع أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، والذي تم تخزينه سابقًا في المرحلة الأولى.
- وأخيراً ينتج النبات الجلوكوز الذي يتحول إلى مواد أخرى يستفيد منها النبات في الحصول على غذاء مكون من بروتينات أو كربوهيدرات.
ما هو الغرض من التمثيل الضوئي؟
تحدث عملية التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء فقط لاحتوائها على مادة الكلوروفيل التي تساعد النبات على إنتاج غذائه ، بالإضافة إلى بعض الفوائد البيئية الأخرى ، والتي تتمثل في الآتي:
- الحفاظ على نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي المحيط بكوكبنا من خلال عملية التمثيل الضوئي.
- من خلال عملية التمثيل الضوئي ، يتم تزويد الكائنات الحية بغاز الأكسجين ، لذلك يمكن القول أن العلاقة بين النباتات والكائنات المختلفة تكافلية.
- تحافظ عملية التمثيل الضوئي على استمرارية دورة الكربون الطبيعية ، وهي محيط أنواع مختلفة من المسطحات المائية والكائنات الحية والنباتات.
خصائص عملية التمثيل الضوئي
هناك العديد من الخصائص المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي وهي كالتالي:
- تحدث هذه العملية في النباتات ذات اللون الأخضر أو التي تحتوي على الكلوروفيل لأن هذه المادة تساعد النبات في الحصول على الغذاء دون الاعتماد على الكائنات الحية الأخرى في ذلك.
- الأوراق الخضراء هي الجزء الرئيسي من هذه العملية بسبب وجود ثغور فيها تسمح لأشعة الشمس باختراق النبات.
- نجد أن جميع أجزاء النبات تعمل بنظام واحد لإنجاح هذه العملية ، لذلك نجد أن الجذر يمتص الماء اللازم من التربة المزروعة ونجد الأوراق المسؤولة عن دعم العملية بالضوء وثاني أكسيد الكربون.
معادلة التمثيل الضوئي
يمكن فهم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في مراحل التمثيل الضوئي باستخدام المعادلة التالية:
- 6CO2 + 6H2O ——> C6H12O6 + 6O2
- لكي تحدث هذه التفاعلات ، يحتاج النبات إلى 6 ذرات من ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى 6 ذرات من مركب الماء لتكوين ما يعادل ذرة واحدة من الجلوكوز و 6 ذرات من غاز الأكسجين.
العوامل المؤثرة في عملية التمثيل الضوئي
بالطبع يختلف نجاح عملية التمثيل الضوئي من نبات إلى آخر بسبب العوامل التي تؤثر عليه ، وهي كالتالي:
1- الانزيمات
- دور هذه المادة مهم جدا لانها تعمل على فصل ذرات الهيدروجين عن الماء ومن اشهر الانزيمات في العالم انزيم روبيسكو الموجود في جميع النباتات الخضراء وكذلك انزيم الفيروكسين والسيتوكروم إنزيم.
2- حياة الورقة
- تساعد خواص الورقة بشكل كبير على استخلاص ثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس بمعدل مرتفع إذا كان هناك مساحة كبيرة من البلاستيدات على سطح الورقة والتي تتميز باللون الأخضر.
- كلما كانت ورقة النبات أطول ، كانت العملية أكثر نجاحًا ، لأن سمكها ثابت وعدد البلاستيدات الخضراء ثابت أيضًا.
3- مستوى الكلوروفيل
- تؤثر نسبة هذه المادة المهمة بشدة على عملية التمثيل الضوئي ، فمع وجود نسبة عالية من هذه المادة ، تصبح عملية التمثيل الضوئي ناجحة.
4- درجة الحرارة
- ويلاحظ أن التمثيل الضوئي يتأثر بدرجات الحرارة المحيطة ، فعند درجات الحرارة المرتفعة يحدث تنشيط كبير وعالي للإنزيمات ، لذلك نجد أن فصل الشتاء الذي يتميز بانخفاض درجات الحرارة يؤثر على الإنزيمات وجودة عملها ، مما يجعل النبات غير قادر على إحداث تفاعلات كيميائية تنتج الغذاء.
5- شدة الإضاءة
- تتعرض النباتات الخضراء لأشعة الشمس المباشرة ، مما يساعد على الحصول على الضوء بمستويات عالية ، مما يؤدي إلى تمديد المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي لفترة طويلة.
- لذا فإن النبات الذي لا يحصل على ما يكفي من الضوء يجعل من المستحيل عليه إنتاج طعامه بمعدلات عادية.
6- ثاني أكسيد الكربون
- أحد العوامل المهمة في عملية التمثيل الضوئي ، لذلك يعتمد عليه النبات في الصقر ، تتم العملية على مدار اليوم.
7- التربة
- عندما ينمو نبات في تربة غنية ببعض العناصر والمعادن التي تساهم بشكل كبير في نجاح عملية التمثيل الضوئي ، فإن هذه العناصر تشمل الكبريت والحديد والفوسفات والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والنيتروجين.
8- الأكسجين
- يحتاج النبات إلى نسبة معينة من غاز الأكسجين لتحدث هذه العملية بنجاح ، لذلك إذا كان النبات يمتص الأكسجين بمعدل مرتفع ، فإنه يؤثر سلبًا على كفاءة التمثيل الضوئي.
9- الماء
- عند سقي النبات ، يجب أن تكون الكمية الموفرة له معتدلة حتى تتمكن الثغور الموجودة على سطح ورقة النبات من امتصاص ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى إطلاق بخار الماء في الهواء.
تم إلقاء الضوء على مراحل التمثيل الضوئي عملية التمثيل الضوئي في شرح بسيط وسلس ، وتجدر الإشارة إلى أن هذه العملية الحيوية مهمة للغاية لجميع الكائنات الحية على سطح الأرض وليس فقط للنباتات.