مكان حدوث التفاعلات الضوئية

تعريف التفاعلات الضوئية

التفاعلات الضوئية تمثل نوع من اثنين ؛ التفاعلات الضوئية ، والتفاعلات اللاضوئية ، ومن أجل التوضيح اكثر يمكن عمل

مقارنة بين التفاعلات الضوئية واللاضوئية

.

في

مراحل عملية البناء الضوئي

المختلفة ، يتم تحويل الطاقة الضوئية الناتجة من الشمس ، والتي تقم اصباغ الاوراق بامتصاصها ، إلى طاقة كيميائية ، في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي ، والتي تشمل سلسة من التفاعلات الكيميائية ، وتعرف باسم التفاعلات الضوئية.

تقوم التفاعلات الضوئية باستخدام الطاقة الضوئية الناتجة عن الشمس ، لتكوين جزيئين أساسيين للمرحلة التالية من التمثيل الضوئي – دورة كالفين – وهما ؛ جزيء تخزين الطاقة ATP وحامل الإلكترون المخفّض NADPH.

[1] ، [2]

اين تحدث التفاعلات الضوئية

هناك مرحلتين رئيسيتين في عملية التمثيل الضوئي ؛ وهما التفاعلات الضوئية ، ودورة كالفين ، والتي تحدث في النباتات.

تحدث التفاعلات الضوئية في أغشية

الثايلاكويد

للعضيات ، والتي تسمى ، البلاستيدات الخضراء ، حيث تقوم الأنظمة الضوئية ، والبروتينات ، والاصباغ المحسنة من أجل جمع الضوء ، بدورا رئيسيا في التفاعلات الضوئية ، ووفقا إلى

خطوات التفاعلات الضوئية

المختلفة.

وتعتبر البلاستيدات الخضراء واحدة من الاختلافات الرئيسية التي تكون بين الخلايا الحيوانية ، والخلايا النباتية ؛ حيث أن الخلايا الحيوانية لا تحتوي على بلاستيدات خضراء ، وبالتالي فهلا يمكنها القيام بعملية البناء الضوئي.[1] ، [2]

كيف تعمل التفاعلات الضوئية

كما ذكرنا أن التفاعلات الضوئية ، تكون مرحلة من مرحلتين تتكون منهما عملية التمثيل الضوئي ، وخلال هذه المرحلة ، تقوم البلاستيدات الخضراء بامتصاص الطاقة الضوئية الصادرة من ضوء الشمس ، مع استخدام الماء ، من أجل إنتاج الأكسجين ، تمهيدا لإنتاج الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون في المرحلة المقبلة.

تشتمل البلاستيدات الخضراء على أكوام من الثايلاكويدات ،  والثايلاكويد عبارة عن أكياس غذائية مسطحة تحتوي على السوائل ، مثل الماء ، والاصباغ مثل الكلوروفيل ، وتشتمل البلاستيدات الخضراء على جزأين منفصلين من البلاستيدات الخضراء ؛ إحداهما يكون داخل البلاستيدات الخضراء نفسها ، والآخر تكون الأجزاء الداخلية للثايلاكويد.

تقوم صبغة الكلوروفيل الموجودة في الثايلاكويد ، بالعمل على امتصاص الطاقة القادمة من ضوء الشمس ، وتكون الأجزاء الداخلية للثايلاكويد هي موقع المرحلة الأولى من عملية البناء الضوئي ، ويكون السدى – سائل يملأ المساحة الداخلية المحيطة بالثايلاكويد – هو المكان الذي يتم فيه استخدام ثاني أكسيد الكربون من أجل إنتاج الجلوكوز ، وهي المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئي.[1] ، [2]

عملية البناء الضوئي وكيفية حدوثها

لحدوث عملية البناء الضوئي ، والتي تسمى ايضا بعملية التمثيل الضوئي ، يكون هناك مرحلتين هما ؛ التفاعلات الضوئية ، ودورة كالفين ، وكلاهما يقوم على خطوات محددة.

وتحتاج عملية البناء الضوئي إلى مواد متفاعلة لإتمامها ، وهذه المواد هي ؛ ثاني أكسيد الكربون ، والماء ، حيث أن هذان هما الجزيئات اللازمة لبدء عملية البناء الضوئي ، وذلك لن يحدث بدون العنصر الأساسي ، وهو ضوء الشمس.

حيث أن الثلاث عناصر السابقة معا ، تكون ضرورية من أجل عملية البناء الضوئي ، والتي تلتقي ثلاثتها في البلاستيدات الخضراء ، المكونة الخلية الورقية للنبات من أجل حدوث التمثيل الضوئي.

صبغة الكلوروفيل ، وهي الصبغة الخضراء الموجودة في اوراق النباتات ، بداخل أغشية الثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء ، حيث تقوم هذه الاصباغ بالتقاط الطاقة الضوئية من ضوء الشمس.

ثم تقوم الأوردة في النباتات بتوصيل الماء من جذور النبات الى الاوراق ، حيث يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون المتواجد في الهواء ، إلى الورقة عن طريق فتحات تسمى ، الثغور ، وهي مسامات خاصة تسمح بمرور الغازات ذهابا وإيابا ، من الورقة.

ينتج من عملية التمثيل الضوئي منتجين عند إتمامها ، وهما ؛ الجلوكوز ، والأكسجين ، حيث أن :

• الجلوكوز ، وهو عبارة عن جزيء سكر بسيط ، يمكن خلطه من غيره من حزيران الجلوكوز ، من أجل تكوين كربوهيدرات كبيرة مثل ، النشا ، ويمكن استخدامه في عملية التمثيل الضوئي كغذاء للنباتات ، من أجل تخزين الطاقة عل هيئة جزيئات كبيرة من الكربوهيدرات.
• الأكسجين ، وهو الغاز الذي تتنفسه الكائنات الحية من أجل البقاء على قيد الحياة ، وغاز الأكسجين يكون عبارة عن نفايات ناتجة عن عملية البناء الضوئي ، يتم إطلاقه في الهواء عن طريق الثغور ، فبدون النباتات التي تقوم بعملية البناء الضوئي ، لن يكون هناك اكسجين لاستمرار حياة الكائنات الحية الأخرى. [1] ، [2]

التفاعل الكيميائي لعملية البناء الضوئي

يتكون التفاعل الكيميائي الكلي اللازم لإتمام عملية البناء الضوئي 6 جزيئات من غاز ثاني أكسيد الكربون ، و6 جزيئات الماء ، بالإضافة إلى الطاقة الضوئية الممتصة من الشمس ، ويقوم هذا التفاعل بإنتاج ؛ جزيء واحد من الجلوكوز ، و6 جزيئات من غاز الأكسجين.

وتكون المعادلة الكيميائية باستخدام الرموز الكيميائية ، كما يلي :

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

حيث أن ؛

ثاني أكسيد الكربون (CO2)

جزيئات الماء (H2O)

الأكسجين (O2)

الجلوكوز (C6H12O6)

قد تبدو المعادلة بسيطة ، إلا أن عملية التمثيل الضوئي ، هي عملية معقدة تتم على مرحلتين ، كما سبق ، وذكرنا ، أحدهما التفاعلات الضوئية ، والاخرى ، دورة كالفين.[2]

ماهي دورة كالفين

وهي المرحلة الثانية من مراحل عملية التمثيل الضوئي ، والتي يتم فيها إنتاج الجلوكوز باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون ، والطاقة المخزنة مؤقتا في ATP و NADPH لإنتاج السكر الجلوكوز ، وحيث أن هذه العملية تحدث مدورة مستمرة ، وتم اكتشافها من قبل العالم كالفين ، فتم إطلاق اسم ” دورة كالفين ” عليها.

تتكون دورة كالفين من اربع خطوات رئيسية ، وهي ؛

1. مرحلة تثبيت الكربون.
2. مرحلة الاختزال.
3. مرحلة تكوين الكربوهيدرات.
4. مرحلة التجديد.

حيث أن في هذه الدورة يتم العمل على توفير الطاقة ، من أجل تغذية التفاعلات الكيميائية في عملية توليد السكر بواسطة ATP و NADPH ، والتي تكون عبارة عن مركبات كيميائية تحتوي على محطات الطاقة التي تم التقاطها من أشعة الشمس.

تعتبر دورة كالفين مهمة لجميع الكائنات الحية ، وليست التي فقط ، حيث تعتمد النباتات على دورة كالفين من أجل الحصول على الطاقة ، والغذاء اللازم للنباتات ، بينما تعتمد عليها الكائنات الحية الأخرى بطريقة غير مباشرة في الغذاء على النباتات ، وكذلك في إتمام عملية التنفس. [1] ، [2]