مراحل عملية التمثيل الضوئي
تتم عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين سنشرحها بالتفصيل 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 للماء في إذابة جزيئات الماء الخاصة به ، مما يسمح لغاز الهيدروجين بالتفاعل مع فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADP +).
- بعد حدوث هذا التفاعل ، يطلق النبات الأكسجين من خلال أوراقه.
- يخزن المصنع أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لاستخدامه لاحقًا.
المرحلة الثانية: دورة كالفين
- تكتمل هذه المرحلة بعد أن تغادر أشعة الشمس ويحل الليل 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.
- أخيرًا ، ينتج النبات الجلوكوز ، والذي يتم تحويله إلى مواد أخرى يستخدمها النبات للحصول على طعام مكون من البروتينات أو الكربوهيدرات.
ما هو الغرض من التمثيل الضوئي؟
تتم عملية التمثيل الضوئي فقط في النباتات الخضراء لاحتوائها على الكلوروفيل الذي يساعد النبات على إنتاج طعامه بالإضافة إلى بعض الفوائد البيئية الأخرى وهي كالتالي:
- الحفاظ على نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي المحيط بكوكبنا من خلال عملية التمثيل الضوئي.
- من خلال عملية التمثيل الضوئي ، يتم تزويد الكائنات الحية بالأكسجين ، لذلك يمكن القول أن العلاقة بين النباتات والكائنات المختلفة تكافلية.
- تحافظ عملية التمثيل الضوئي بشكل طبيعي على استمرارية دورة الكربون ، وهي حواف المسطحات المائية بأنواعها المختلفة والكائنات الحية والنباتات.
خصائص عملية التمثيل الضوئي
هناك العديد من الخصائص المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي وهي كالتالي:
- تحدث هذه العملية في النباتات الخضراء أو التي تحتوي على الكلوروفيل لأن هذه المادة تساعد النبات في الحصول على الغذاء دون الاعتماد على الكائنات الحية الأخرى في ذلك.
- تعتبر الأوراق الخضراء جزءًا رئيسيًا من هذه العملية لأنها تحتوي على ثغور تسمح لأشعة الشمس بدخول النبات.
- نجد أن جميع أجزاء النبات تعمل بنظام واحد لإنجاح هذه العملية ، لذلك نجد أن الجذر يمتص الماء اللازم من الأرض التي يزرع فيها ، 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
- ولكي تحدث هذه التفاعلات يحتاج النبات إلى 6 ذرات من غاز ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى 6 ذرات من مركب الماء لتكوين ما يعادل ذرة جلوكوز و 6 ذرات من غاز الأكسجين.
العوامل المؤثرة على 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 جدًا لأنها تعمل على فصل ذرات الهيدروجين عن الماء ، ومن أشهر الإنزيمات في العالم إنزيم الروبيكو الموجود في جميع النباتات الخضراء ، وكذلك الفيروكسين وإنزيم السيتوكروم.
2- عمر ورقة النبات
- خصائص الورقة وهي مفيدة جدًا في 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 النسبة المئوية لهذه المادة المهمة بشدة على عملية التمثيل الضوئي ، لذلك عندما تكون النسبة المئوية لهذه المادة عالية ، تصبح عملية التمثيل الضوئي ناجحة.
4- درجة الحرارة
- يمكن ملاحظة أن التمثيل الضوئي يتأثر بدرجات الحرارة المحيطة ، فعند درجات الحرارة المرتفعة يوجد تنشيط كبير وعالي للإنزيمات ، لذلك نجد أن فترة الشتاء التي تتميز بدرجات حرارة منخفضة تؤثر على الإنزيمات وجودة عملها ، بسبب عدم قدرة النبات على إحداث تفاعلات كيميائية تكون نتيجتها غذاء.
5- شدة الإضاءة
- يساعد تعريض النباتات الخضراء لأشعة الشمس المباشرة في الحصول على الضوء بمستويات عالية ، مما يطيل المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي لفترة طويلة.
- لذا فإن النبات الذي لا يحصل على ما يكفي من الضوء سيجعله غير قادر على إنتاج الطعام بالطريقة العادية.
6- ثاني أكسيد الكربون
- إنه أحد العوامل المهمة في عملية التمثيل الضوئي ، لذلك يعتمد عليه النبات في الصقر للحفاظ على استمرار العملية طوال اليوم.
7- التربة
- عندما ينمو نبات في تربة غنية ببعض العناصر والمعادن التي تساهم بشكل كبير في نجاح عملية التمثيل الضوئي ، وتشمل هذه العناصر الكبريتات والحديد والفوسفات والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والنيتروجين.
8- الأكسجين
- لكي تنجح هذه العملية ، يحتاج النبات إلى نسبة معينة من غاز الأكسجين ، لذلك إذا كان النبات يمتص الأكسجين بمعدل مرتفع ، فإنه يؤثر سلبًا على كفاءة التمثيل الضوئي.
9- الماء
- عند سقي النبات ، يجب أن تكون الكمية المتوفرة معتدلة حتى تتمكن الثغور الموجودة على سطح أوراق النبات من امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى إطلاق بخار الماء في الهواء.
شرح بسيط وسلس يلقي الضوء على مراحل عملية التمثيل الضوئي. من الجدير بالذكر أن هذه العملية الحيوية مهمة جدًا لجميع الكائنات الحية على سطح الأرض ، وليس فقط للنباتات.