التركيب الضوئي وأهميته للنبات ونتائجه وكل ما يتعلق به بشكل علمي مفصل

التمثيل الضوئي أو التمثيل الضوئي، وهِيْ عملية كيميائية معقدة تحدث فِيْ النباتات الخضراء، وخاصة فِيْ خلايا البكتيريا الزرقاء والبلاستيدات الخضراء (الموجودة فِيْ النباتات الخضراء) أو البلاستيدات الخضراء فِيْ الطحالب والنباتات العليا، حيث تلعب البلاستيدات الخضراء دورًا مهمًا فِيْ هذه العملية من عملية التمثيل الضوئي، حيث يتم تحويل الطاقة، تتكون الطاقة الكهروضوئية الشمسية من طاقة كهرومغناطيسية على شكل فوتونات من ضوء الشمس، والتي بدورها تتحول إلَّى طاقة كيميائية مخزنة فِيْ روابط الجلوكوز والسكر التي تُستخدم فِيْ العمليات الحيوية اللازمة لنمو النبات.

نتائج التمثيل الضوئي.

يظهر التمثيل الضوئي فِيْ المعادلة التالية، حيث يدخل الماء والأكسجين والضوء والكلوروفِيْل، وهِيْ مهمة جدًا لعملية التمثيل الضوئي، المعادلة على النحو التالي

6CO2 + 6H2O + ضوء + بلاستيدات خضراء = C6H12O6 + 6O2

أهم ناتج لهذه المعادلة هُو

الأكسجين. لأن كل ذرة من ذرات ثاني أكسيد الكربون فِيْ المعادلة تتوافق مع ذرة أكسجين وهِيْ نتيجة التفاعل. مركبات السكر التي تحتوي على نسب كبيرة تزود النبات لاحقًا بالطاقة.

التمثيل الضوئي ومراحلها.

على الرغم من بساطة هذه المعادلة فِيْ تكوينها ومدخلاتها ومخرجاتها، إلا أنها عملية معقدة وتتكون المعادلة من دورتين الأولى تسمى تفاعلات الضوء التي تحدث بين النبات والضوء. تعتبر أول تفاعلات كاملة فِيْ العملية.

والثاني يسمى تفاعل دورة كلفن، أو ما يسمى بشكل عام رد الفعل الليلي. هِيْ ردود الفعل التي تحدث أثناء فترة الليل، باستخدام الطاقة التي تم الحصول عليها خلال فترات النهار، وهِيْ ليست رد فعل. شريطة أن تحدث هذه التفاعلات فِيْ الليل فقط، ولكن خلال فترات عدم وجود ضوء الشمس، حيث يتم استخدام المنتجات المكونة من التركيبة فِيْ الصباح عَنّْ طريق التمثيل الضوئي.

كانت التفاعلات المظلمة تسمى دورة كالفن فِيْما يتعلق بمكتشفها، العالم كالفن. التفاعلات الليلية، أو كَمْا يطلق عليها تفاعلات دورة كالفِيْن، تعمل فِيْ نباتات ثنائية الفلقة أو مركبات ثلاثية الكربون.

التمثيل الضوئي وتفاصيله.

تبدأ عملية التمثيل الضوئي عَنّْدما يسقط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية فِيْ المجتمع وتبدأ عملية التمثيل الضوئي فِيْ البلاستيدات الخضراء.

يحدث هذا عَنّْدما يصطدم الفوتون بإلكترون من إلكترونات الكلوروفِيْل وتحدث هذه العملية عَنّْدما تصطدم فوتونات الضوء بجزيء الكلوروفِيْل وهذا يتسبب فِيْ دخول الإلكترون إلَّى حالة الإثارة والقفز خارج مساره الأصلي وهذا هُو المكان تبدأ العمليات الأولى لعملية التمثيل الضوئي، ولكن الإلكترون فِيْ هذه الحالة لا يبقى، بل يعود إلَّى حالة الاستقرار وإلَّى مداره. تحدث هذه العملية (فِيْ غضون جزء من الثانية) وأثناء عملية عودة الإلكترون إلَّى وضعه المستقر، يطلق الإلكترون إلَّى مساره الأصلي الطاقة التي اكتسبها على شكل حرارة أو ضوء أو مضان. فِيْ حالة التمثيل الضوئي، تُستخدم هذه الطاقة لإجراء تفاعلات كيميائية.

يتم تخزين الطاقة الكيميائية المنبعثة فِيْ مركبات عضوية وهذه الطاقة هِيْ أساسًا أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ؛ وتتم هذه العملية فِيْ وجود (ADP) والفوسفات كَمْا فِيْ المعادلة ADP + P + Energy = ATP، لأنهما عَنّْاصر مهمة فِيْ هذه التفاعلات. يتم نقل الطاقة الإلكترونية المتولدة بواسطة جزيئات منخفضة الطاقة (NADP +)، مما ينتج عَنّْه طاقة عالية (NADPH)، لذلك تنتج هذه التفاعلات مركبين عاليي الطاقة (ATP) و (NADPH). حيث يرمز NADP إلَّى “ثنائي فوسفات ثنائي النوكليوتيد النيكوتين” و ATP تعَنّْي “ثلاثي فوسفات الأدينوسين” يتم استخدام بعض الطاقة المتولدة فِيْ التفاعلات لتقسيم جزيئات الماء (H2O) إلَّى أيونات الهِيْدروجين وأيونات الأكسجين. فِيْ العمليات البيولوجية، يدخل أيون الهِيْدروجين ويؤدي إلَّى أيون الأكسجين. الأكسجين المنتج فِيْ عملية التمثيل الضوئي هُو نتيجة انقسام جزيئات الماء، أي أنه الأكسجين من الماء بعد إزالة الهِيْدروجين منه، ويمثل جزيء الماء بـ H2O، حيث يمثل الأكسجين الموجود فِيْ انقسام الماء. الماء مهم للعمليات الحيوية ليس فقط فِيْ النباتات، ولكن لجميع الكائنات الحية لإكَمْال جميع العمليات الحيوية فِيْ أجسامهم.

العوامل المؤثرة على التمثيل الضوئي.

يتأثر التمثيل الضوئي بعاملين مهمين، جوهري، مرتبط بداخل النباتات، وعامل خارجي مرتبط بالبيئة المحيطة بالنباتات. تأثير داخلي على التمثيل الضوئي.

• تكوين الأوراق وجود الشعر على سطح النبات بما فِيْ ذلك البشرة، سمك اللحاء، أي الشكل الخارجي للنبات، بنية النسيج الوسيط، موضع الجزيئات فِيْ الخلايا.
• حجم المسام وتوزيع الخلايا.

نتاج التمثيل الضوئي.

• تنخفض سرعة العملية مع زيادة معدل تركيز الضوء، خاصة فِيْ عملية نقل المنتج البطيئة.
• حالة المادة الحية الموجودة فِيْه، وهِيْ البروتوبلازم.

التمثيل الضوئي والعامل الخارجي.

وتشمل العوامل الخارجية شدة وقوة الضوء، وتركيز ثاني أكسيد الكربون فِيْ الغلاف الجوي، ودرجة الحرارة، والمياه والعَنّْاصر المعدنية. وكل عامل يؤثر على عملية التمثيل الضوئي ويتأثر بعوامل خارجية أخرى أو البيئة الخارجية للنبات.