مراحل عملية التمثيل الضوئي
تحدث عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين سنصفهما بمزيد من التفصيل على النحو التالي:
المرحلة الأولى: النور
- من خلال اسم المرحلة ندرك أن أشعة الشمس عامل أساسي لحدوث تلك المرحلة، لذا فهي تحدث خلال ساعات النهار.
- يستغل النبات أشعة الشمس ويحولها إلى طاقة كيميائية بداخله.
- تمتص أوراق النبات الأخضر ضوء الشمس، مما يسمح لجميع أجزاء النبات بالمرور.
- يتسبب امتصاص النبات للماء في انحلال جزيئات الماء، مما يسمح لغاز الهيدروجين بالتفاعل مع فوسفات الأدينين ثنائي النوكليوتيد نيكوتيناميد (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 مرور الشمس وحلول الليل، حيث يكمل النبات مرحلة التمثيل الضوئي.
- نجد أن ما يميز هذه المرحلة هو تكرار حدوث تفاعلات كيميائية داخل النبات باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون مع أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) المخزن سابقاً في المرحلة الأولى.
- في النهاية ينتج النبات الجلوكوز الذي يتحول إلى مواد أخرى يستفيد منها النبات في الحصول على طعامه المكون من البروتينات أو الكربوهيدرات.
ما هو الغرض من التمثيل الضوئي؟
تتم عملية التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء فقط لاحتوائها على مادة الكلوروفيل التي تساعد النبات على إنتاج غذائه، بالإضافة إلى بعض الفوائد الأخرى للبيئة، وهي كالتالي:
- الحفاظ على نسبة غاز الأكسجين في الغلاف الجوي المحيط بكوكبنا، من خلال عملية التمثيل الضوئي.
- من خلال عملية التمثيل الضوئي، يتم تزويد الكائنات بغاز الأكسجين، لذلك يمكن القول أن العلاقة بين النباتات والكائنات المختلفة تكافلية.
- تحافظ عملية التمثيل الضوئي على استمرارية دورة الكربون بشكل طبيعي، والتي تتمثل نهاياتها في المسطحات المائية من مختلف الأنواع والكائنات والنباتات.
خصائص التمثيل الضوئي
هناك العديد من الخصائص المتعلقة بعملية التمثيل الضوئي، وهي كالتالي:
- تحدث هذه العملية في النباتات الخضراء أو التي تحتوي على الكلوروفيل، حيث تساعد هذه المادة النبات في الحصول على الغذاء دون الاعتماد على الكائنات الحية الأخرى لهذا الغرض.
- الجزء الرئيسي من هذه العملية هو الأوراق الخضراء، بسبب وجود الثغور فيها والتي تسمح لأشعة الشمس بدخول النبات.
- نجد أن جميع أجزاء النبات تعمل بنظام واحد لإنجاح هذه العملية، لذلك نجد الجذر يمتص الماء اللازم من الأرض التي يزرع عليها، ونجد الأوراق المسؤولة عن دعم العملية بالضوء و نشبع.
معادلة التمثيل الضوئي
يمكن فهم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في مراحل عملية التمثيل الضوئي من خلال المعادلة التالية:
- 6CO2 + 6H2O ——> C6H12O6 + 6O2
- من أجل حدوث هذه التفاعلات، يحتاج النبات إلى 6 ذرات من ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى 6 ذرات من مركب الماء لإنتاج ما يعادل ذرة واحدة من الجلوكوز و 6 ذرات من غاز الأكسجين.
العوامل المؤثرة على التمثيل الضوئي
وبالطبع يختلف نجاح التمثيل الضوئي عن نبات نباتي آخر، وذلك لعوامل تؤثر عليه، وهي كالآتي:
1- الانزيمات
- دور هذه المادة مهم جدا حيث تعمل على فصل ذرات غاز الهيدروجين عن الماء ومن اشهر الانزيمات في العالم انزيم روبيسكو الموجود في جميع النباتات الخضراء ويوجد ايضا انزيم الفيروكسين و إنزيم السيتوكروم.
2- عمر ورقة النبات
- تساعد خصائص الورق بشكل كبير على استخلاص ثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس بنسبة عالية في حالة وجود مساحة كبيرة من البلاستيدات على سطح الورقة الذي يتميز باللون الأخضر.
- كلما طالت ورقة النبات، زاد سبب نجاح العملية، حيث أن سمكها ثابت وعدد البلاستيدات الخضراء ثابت أيضًا.
3- مستوى الكلوروفيل
- تؤثر نسبة هذه المادة المهمة على عملية التمثيل الضوئي بقوة، فعند وجود نسبة عالية من تلك المادة تصبح عملية التمثيل الضوئي ناجحة.
4- درجة الحرارة
- والملاحظ أن التمثيل الضوئي يتأثر بدرجة الحرارة المحيطة، لذلك فعند ارتفاع درجة الحرارة يكون هناك تنشيط كبير وعالي للإنزيمات، لذلك نجد أن فصل الشتاء الذي يتميز بانخفاض درجات الحرارة يؤثر على الإنزيمات والجودة مما يجعل النبات غير قادر على إحداث تفاعلات كيميائية تنتج الغذاء. كاف.
5- شدة الضوء
- يساعد تعريض النباتات الخضراء لأشعة الشمس المباشرة في الحصول على الضوء بمستويات عالية، مما يجعل المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي تمتد لفترة طويلة من الزمن.
- لذلك، فإن النبات الذي لا يحصل على ما يكفي من الضوء يجعله غير قادر على إنتاج طعامه بمعدلات عادية.
6- ثاني أكسيد الكربون
- من العوامل المهمة في عملية التمثيل الضوئي، لذا فإن النبات في تريندات يعتمد على حدوثه طوال اليوم.
7- التربة
- عندما ينمو النبات في تربة غنية ببعض العناصر والمعادن مما يساهم بشكل كبير في نجاح عملية التمثيل الضوئي، بما في ذلك الكبريتات والحديد والفوسفات والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والنيتروجين.
8- الأكسجين
- يحتاج النبات إلى نسبة معينة من غاز الأكسجين لإتمام هذه العملية بنجاح، لذلك إذا كان النبات يمتص الأكسجين بمعدل مرتفع، فإن هذا يؤثر سلبًا على كفاءة التمثيل الضوئي.
9- الماء
- عند سقي النبات، يجب أن تكون الكمية التي يتم توفيرها بها معتدلة، بحيث يمكن للثغور الموجودة على سطح ورقة النبات أن تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى إلقاء بخار الماء في الهواء.
تم إلقاء مراحل عملية التمثيل الضوئي بشرح بسيط وسلس، وتجدر الإشارة إلى أن هذه العملية الحيوية مهمة جدًا لجميع الكائنات الحية على سطح الأرض، وليس فقط للنباتات.