إن عملية التمثيل الضوئي في النبات يتم فيها امتصاص ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه جميع كائنات الحية وتعيد إدخال الأكسجين إلى الغلاف الجوي .
محتويات
نبذة عن التمثيل الضوئي في النبات
التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا حيث تمتص الطاقة من أشعة الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية ، هنا ، نصنف المبادئ العامة لعملية التمثيل الضوئي ونلقي الضوء على كيفية قيام العلماء بدراسة هذه العملية الطبيعية للمساعدة في تطوير الوقود النظيف ومصادر الطاقة المتجددة .
أنواع التمثيل الضوئي
هناك نوعان من عمليات التمثيل الضوئي التمثيل الضوئي الأكسجيني والتمثيل الضوئي الناتج عن نقص الأكسجين ، إن المبادئ العامة لعملية التمثيل الضوئي بالأكسجين والتكسية الأكسجينية متشابهة جدًا ، لكن التمثيل الضوئي الأكسجيني هو الأكثر شيوعًا و تم اكتشافه في النباتات والطحالب والسيانوبكتيريا .
ماذا يحدث في هذه العملية
خلال عملية التمثيل الضوئي الأكسجيني ، تنقل الطاقة الضوئية الإلكترونات من الماء إلى ثاني أكسيد الكربون ، لإنتاج الكربوهيدرات ، في هذا النقل ، يتم خفض نسبة ثانى أكسيد الكربون ، ويصبح الماء “مؤكسدًا” أو فاقد للإلكترونات ، وفي نهاية المطاف ، يتم إنتاج الأكسجين جنبًا إلى جنب مع الكربوهيدرات .
تعمل عملية التمثيل الضوئي الأكسجين كموازنة للتنفس عن طريق أخذ ثاني أكسيد الكربون الناتج عن جميع الكائنات الحية ، وإعادة إدخال الأكسجين إلى الغلاف الجوي .
من ناحية أخرى ، يستخدم التركيب الضوئي الناتج عن نقص الأكسجين متبرعين إلكترونين أخرين غير الماء ، وتحدث هذه العملية عادة في البكتيريا مثل البكتيريا الأرجوانية والبكتيريا الخضراء الكبريتية ، والتي توجد في المقام الأول في الموائل المائية المختلفة .
ديفيد باوم أستاذ علم النبات بجامعة ويسكونسن ماديسون
و يقول ديفيد باوم استاذ علم النبات بجامعة ويسكونسن ماديسون “لا تنتج عملية التمثيل الضوئي الأكسجين ومن هنا جاء الاسم” حيث يعتمد ما يتم إنتاجه على متبرع الإلكترونات ، على سبيل المثال ، العديد من البكتيريا تستخدم كبريتيد الهيدروجين “الغاز ذو رائحة البيض الفاسد”، وتنتج الكبريت الصلب كمنتج ثانوي”.
على الرغم من أن كلا النوعين من عملية التمثيل الضوئي معقدة ، ومتعددة ، فإن العملية الكلية يمكن تلخيصها بدقة كمعادلة كيميائية .
تتم كتابة معادلة التمثيل الضوئي الأكسجيني على النحو التالي :
6CO2 + 12H2O + Light Energy → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
هنا ، تجتمع 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع 12 جزيء من الماء (H2O) باستخدام الطاقة الضوئية ، والنتيجة النهائية هي تشكيل جزيء كربوهيدرات واحد (C6H12O6 ، أو الجلوكوز) مع ستة جزيئات لكل من الأكسجين القابل للتنفس والماء .
وبالمثل ، يمكن تمثيل التفاعلات المختلفة لعملية التمثيل الضوئي المؤكسدة كصيغة واحدة معممة :
CO2 + 2H2A + Light Energy → [CH2O] + 2A + H2O
الحرف (A) في المعادلة هو متغير و H2A يمثل متبرع الإلكترون المحتمل ، على سبيل المثال ، يمكن أن يمثل (A) الكبريت في كبريتيد الهيدروجين المتبرع بالإلكترونات (H2S) ، و ذلك فسر عن طريق جوفيندجي وجون وايتمارش ، علماء الأحياء النباتية في جامعة إيلينوي في أوربانا شامبين ، في كتاب “المفاهيم في البيولوجيا التصويرية” عن “التمثيل الضوئي والتشخيص الضوئي” في عام (1999) ووضح أيضا أن النباتات تحتاج للطاقة الشمسية حتى يحدث التمثيل الضوئي .
