فهرس المحتويات
عملية انتقال الطاقة في التركيب الضوئي
تبدأ دورة تحولات الطاقة في عملية التركيب الضوئي عندما تقوم النباتات بامتصاص أشعة الشمس، وتحويلها إلى أشكال متنوعة من الطاقة. هذه العملية تحدث داخل خلايا متخصصة في أوراق النباتات، تعرف بالبلاستيدات الخضراء. هذه البلاستيدات لا تقوم فقط بتحويل الطاقة، بل تخزن أيضاً العناصر الأساسية الضرورية لإتمام عملية التمثيل الضوئي. تحتوي على الماء الذي تمتصه الجذور، وغاز ثاني أكسيد الكربون الذي يتم استخلاصه من الجو المحيط بالنبتة.
التمثيل الضوئي لا يتحقق إلا بوجود الكلوروفيل، وهو عنصر أساسي موجود في هياكل مطوية داخل البلاستيدات تسمى الثايلاكويدات. الكلوروفيل هو المحفز الفعلي لعملية التمثيل الضوئي. لهذا السبب، تعتمد الكائنات الحية مثل البكتيريا الزرقاء، والطحالب، والنباتات على هذا الجزيء الحساس للضوء لإنجاز العملية. تجدر الإشارة إلى أن جزيئات الكلوروفيل لا تمتص الضوء الأخضر، بل تعكسه، وهو ما يفسر اللون الأخضر الذي نراه في معظم أوراق النباتات.
كيفية تحويل الطاقة في التمثيل الضوئي
على الرغم من أن الكلوروفيل لا يمتص الضوء الأخضر، إلا أنه يتميز بقدرته العالية على امتصاص الضوء الأزرق والأحمر. هذه الخاصية تعمل على تنشيط الكلوروفيل وتحفيزه على فقدان الإلكترونات، التي تتحول بدورها إلى أشكال متحركة من الطاقة الكيميائية، وتساهم في نمو النبات.
يستعيد الكلوروفيل الإلكترونات المفقودة عن طريق عملية فصل الماء، حيث يتم استخلاص الإلكترونات من الهيدروجين، ويُترك الأكسجين كمنتج ثانوي. وبما أنّه حُررت الإلكترونات من الكلوروفيل، فإنها تحتاج إلى شيء لنقلها إلى حيث يمكن استخدامها، وهذا هو دور الجزيئين (ATP) و(NADPH)؛ اللذين يجلبان الإلكترونات إلى الفضاء خارج ثنيات الثايلاكويد داخل البلاستيدات الخضراء في منطقة تُسمّى السدى، وهنا تجبر الطاقة التي يجلبها الجزيئين ثاني أكسيد الكربون على الاندماج مع الجزيئات الأخرى، مكونًا الجلوكوز.
بعد إتمام هذه التفاعلات، يعود الجزيئان فارغين من الإلكترونات إلى طيات الثايلاكويد لاستقبال دفعة جديدة من الكلوروفيل الذي تم تنشيطه بواسطة ضوء الشمس. عندما يتوفر للنبات كميات كافية من ضوء الشمس، والماء، والتربة الخصبة، تستمر دورة التمثيل الضوئي في إنتاج المزيد من الجلوكوز، الذي يمثل الغذاء الذي تستخدمه النباتات لمواصلة النمو. تجتمع الآلاف من جزيئات الجلوكوز لتشكيل السليلوز، الذي يبني جدران الخلايا النباتية.
أصناف عملية التركيب الضوئي
تقسم عملية التركيب الضوئي إلى نوعين أساسيين:
التركيب الضوئي التأكسدي
في عملية التركيب الضوئي التأكسدي، تنتقل الطاقة الضوئية الإلكترونات من الماء، الذي تمتصه جذور النبات، إلى ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الكربوهيدرات. خلال هذه العملية، يتم اختزال ثاني أكسيد الكربون، أي أنه يستقبل الإلكترونات، بينما يتأكسد الماء نتيجة لفقدانه للإلكترونات. ينتج عن ذلك الكربوهيدرات بالإضافة إلى الأكسجين. يمكن تمثيل هذه العملية بالمعادلة التالية:
6CO2+ 12H2O + Light Energy → C6H12O6+ 6O2+ 6H2O
التركيب الضوئي غير التأكسدي
يعتمد التركيب الضوئي غير التأكسدي على مبادئ مشابهة لتلك الموجودة في التركيب الضوئي التأكسدي، لكنه يستخدم مانحًا للإلكترونات غير الماء، وبالتالي لا ينتج الأكسجين. يمكن تمثيل هذه العملية بالمعادلة التالية:
CO2+ 2H2A + Light Energy → CH2O + 2A + H2O
الحرف A في المعادلة هو متغير يمثل H2A المتبرع المحتمل للإلكترون. على سبيل المثال، يمكن أن يمثل الحرف A الكبريت في كبريتيد الهيدروجين (H2S) كمادة متبرعة بالإلكترونات.
المراجع
- Andy Carstens,”Photosynthesis Converts Solar Energy Into Chemical Energy “,ask nature, Retrieved 14/1/2022. Edited.
- James Barber (10/11/2008),”Photosynthetic energy conversion: natural and artificial†”,royal society of chemistry, Retrieved 14/1/2022. Edited.
- Daisy Dobrijevic (24/11/2021),”What is photosynthesis?”,live science, Retrieved 14/1/2022. Edited.
