عملية التمثيل الضوئي هي عملية تنتج من خلالها النباتات مواد عضوية من الماء والكربون في وجود ثاني أكسيد الكلوروفيل (الطاقة الشمسية الكاسحة). تم اكتشاف عملية التمثيل الضوئي على هذا النحو من قبل العلماء منذ أكثر من 200 عام. نشر جوزيف بريستلي (كيميائي وعالم فيزيائي ولاهوتي بريطاني) في عام 1772 عملاً يشير فيه إلى دور تنقية الغطاء النباتي في الطبيعة: " بهذه الاكتشافات نحن على يقين من أن النباتات لا تنمو بلا جدوى ولكنها تنظف وتطهر غلافنا الجوي ".
ما هو التمثيل الضوئي
جدول المحتويات
هذه الكلمة مأخوذة من اليونانية وتتكون من مصطلح "الصورة" ، الذي يعادل الضوء ، وبواسطة "التركيب" ، والتي تعني التكوين المركب. في مجال علم الأحياء ، يشير التمثيل الضوئي إلى قدرة النباتات على تحويل الطاقة من ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية. تسمح هذه العملية للنباتات بتوليد طعامها.
عملية التمثيل الضوئي
تتم هذه العملية في الأوراق الخضراء وسيقان النبات ، في هياكل خاصة من الخلايا النباتية: البلاستيدات الخضراء. تحتوي هذه العضيات على الكلوروفيل ، وهو صبغة خضراء حساسة للطاقة الضوئية وتستخدمها بكفاءة لبدء عملية التمثيل الضوئي.
لكي تتم هذه العملية ، من الضروري أن تتحقق مراحل التمثيل الضوئي ؛ من ناحية توافر الضوء ووجود الكلوروفيل ، يحدث هذا أثناء استقبال النبات للضوء سواء كان طبيعيًا أو من مصدر اصطناعي ، ومن ناحية أخرى يكون مظلمًا لأنه لا يعتمد على الضوء.
مرحلة الضوء
يتلقى طور الضوء هذا الاسم لأن جميع التفاعلات التي تحدث خلالها تعتمد على وجود الضوء. يتم التقاط هذا بواسطة الكلوروفيل مما يسمح بالتحلل الضوئي ، وهو تفاعل يتحلل فيه الماء إلى هيدروجين وأكسجين. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم إطلاق الأكسجين في البيئة ويستخدم الهيدروجين في التفاعلات الأخرى التي تحدث في نفس العملية.
المرحلة المظلمة
تلقى المرحلة المظلمة هذا الاسم لأن التفاعلات التي تحدث فيها لا تعتمد بشكل مباشر على الضوء ، لكن هذا لا يعني أنها تحدث في الليل. وتجدر الإشارة إلى أن هذه المرحلة تعرف أيضًا بدورة كالفين أو تسمى أيضًا مرحلة تثبيت الكربون.
تتطلب هذه المرحلة مركبات تكونت خلال مرحلة الضوء ، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون المأخوذ من البيئة. يتحد الأخير مع الهيدروجين المنطلق في التحلل الضوئي ومركبات أخرى لتكوين الجلوكوز ، وهو كربوهيدرات بسيط.
ومع ذلك ، لكي تتحقق العملية ، هناك معادلة التمثيل الضوئي:
ثاني أكسيد الكربون + ماء (+ ضوء الشمس) → جلوكوز + أكسجين
هنا ، العناصر التي تتدخل في البداية هي ثاني أكسيد الكربون والماء ، والتي يتم تحويلها لاحقًا إلى جلوكوز وأكسجين ، وصيغة التمثيل الضوئي هي كما يلي:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
يحدث تفاعل التمثيل الضوئي هذا بفضل حدوث ضوء الشمس ، والذي يسمح للنبات بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى العناصر الغذائية التي يحتاجها (الجلوكوز) وإلى الأكسجين الذي يتم إطلاقه كنفايات.
العناصر التي تؤثر على التمثيل الضوئي
يتأثر نشاط التمثيل الضوئي أو سرعة عملية التمثيل الضوئي بعوامل مختلفة ، مثل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ودرجة الحرارة ، وتوافر الماء والضوء.
فيما يلي العناصر التي تؤثر داخليًا وخارجيًا:
العوامل الداخلية
تعتمد العوامل الداخلية بشكل أساسي على تكوين الأوراق. وتشمل هذه سماكة البشرة ، والبشرة ، وعدد الثغور ، والمساحة المتاحة بين الخلايا المرتبة في الطبقة الوسطى. تؤثر هذه العناصر بشكل مباشر على انتشار O2 و CO2 بالإضافة إلى فقد الماء.
عندما يكون عمل التمثيل الضوئي مرتفعًا ، يتم تكوين الكثير من الجلوكوز. يتم تخزينه كنشا في البلاستيدات الخضراء ، مما يثبط تفاعلات التمثيل الضوئي.
عوامل خارجية
العوامل الخارجية المشاركة في هذه العملية هي كما يلي:
- الضوء: يعتمد هذا العنصر على ثلاثة عوامل تؤثر خلال عملية التمثيل الضوئي: الكمية والمدة والجودة. تتمتع الطاقة الشمسية بالجودة والرؤية اللازمتين لتحفيز عملية التصبغ.
- الماء: عامل مهم وندرته تخلق اختلالات خطيرة في خلايا التمثيل الضوئي. و الماء يمتص من خلال الجذور.
- درجة الحرارة: عادة ما تكون العوامل البيئية متنوعة للغاية ويمكن أن تختلف على مدار اليوم والسنة. هناك خضروات تتكيف مع المناطق الباردة حيث يمكن إجراء العملية حتى عند 0 درجة وأخرى في المناطق الساخنة حيث يكون لعملية التمثيل الضوئي هامش أكبر يصل إلى 35 درجة.
أهمية التمثيل الضوئي
تسمح مجموعة التفاعلات التي يتم إجراؤها ، بفضل هذه العملية ، للنباتات الخضراء بتوليد تلك الطاقة والأكسجين في النظم البيئية المتوازنة. إذا تأثرت البيئة ، ستتأثر أيضًا كمية الأكسجين. يجب أن نتذكر أن هناك العديد من الكائنات الحية التي تحتاج إلى هذا الأكسجين للبقاء على قيد الحياة ، وإذا فقدت الحياة النباتية ، فمن السهل استنتاج ما يمكن أن يحدث.
إلى كل هذا ، يجب أن نضيف الزيادة في الطلب على جميع المستويات من قبل البشر. لذلك ، تتعرض الحياة النباتية للاضطراب بشكل متزايد.
إن التمثيل الضوئي الذي يعطي الحياة للمملكة النباتية ويسمح لها بالحصول على الطاقة من أشعة الشمس هو أيضًا سمة مميزة للبشر ، اكتشف الدكتور أرتورو سوليس هيريرا ، مدير مركز دراسة التمثيل الضوئي البشري ، أن الميلانين موجود في البشر. البشر يعادل الكلوروفيل في النباتات ولكنه أكثر كفاءة.
يولد الميلانين الطاقة ، ويمتص أشعة الشمس باستمرار وبهذه الطاقة يكسر جزيء الماء. (هيريرا للطبيب أرتورو سوليس).
مخطط وصور التمثيل الضوئي
البناء الضوئي هو عملية إنتاج الغذاء بواسطة النباتات. للقيام بذلك ، تحتاج النباتات إلى الكلوروفيل ، وهو مادة خضراء موجودة في أوراقها ، ولكي يكون واضحًا ، يتم تقديم الرسم الضوئي ورسم التمثيل الضوئي للأطفال
الأسئلة المتداولة حول التمثيل الضوئي
ما هو التمثيل الضوئي؟
إنها عملية تقوم بها النباتات لصنع طعامها من عناصر مختلفة موجودة في بيئتها: الضوء والشمس وثاني أكسيد الكربون والماء الذي يتم الحصول عليه من التربة أو البيئة. تقوم النباتات والأشجار بعملية التمثيل الضوئي هذه للتغذية والنمو والتطور.ما هو التمثيل الضوئي ل؟
إنه يعمل على تغذية النبات وإنتاج المواد العضوية ، ونتيجة لهذه العملية تقوم النباتات بتجديد الهواء. إنها تسمح لنا بالأكسجين ، وهو ما نهتم به ، وتزيل ثاني أكسيد الكربون.ما هي وظيفة التمثيل الضوئي؟
أهم وظيفة لها هي:- تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية ، والتي تتحول إلى مغذيات مهمة مثل: السكريات والكربوهيدرات.
- تحول ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين ، والذي يحدث في وقت تجميع ثاني أكسيد الكربون الذي تطرده الأجسام الحية وتحوله إلى أكسجين لمواصلة الدورة.
ما هو التمثيل الضوئي للأطفال؟
بالنسبة للأطفال ، يجب أن تأكل جميع الكائنات الحية ؛ النباتات والأشجار والطحالب والحيوانات والبشر وجميع الكائنات الحية ، ولكن فقط تلك النباتات قادرة على إنتاج طعامها من خلال عملية تسمى "التمثيل الضوئي". يحتاجون إلى مغذيات خارجية مثل ؛ تمتص الشمس وثاني أكسيد الكربون وجذوره الماء والمعادن من التربة لإجراء عملية التمثيل الضوئي بشكل صحيح.ما هي مراحل البناء الضوئي؟
مضيئة: تعتمد على طاقة الضوء للحصول على الطاقة الكيميائية على شكل ATP و NADPH ، من تفكك جزيئات الماء ، وتشكيل الأكسجين والهيدروجين.الظلام: يرتبط الهيدروجين الذي يتبقى من المرحلة الضوئية (تحلل جزيء الماء) بثاني أكسيد الكربون (CO2) ، الذي ينتج الجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى.
