تركيب ضوئي: الفرق بين النسختين

عدل الوصلات
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
JarBot (نقاش | مساهمات)
17٬592٬533 edits
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V5.3
This contribution was added by Bayt al-hikma 2.0 translation project
سطر 1: سطر 1:
[[ملف:Leaf 1 web.jpg|thumb|left|300px|ورقة النبتة هي الموقع الأولي لعملية [[التمثيل الضوئي]] في [[نبات|النباتات]].]]
[[ملف:Leaf 1 web.jpg|thumb|left|300px|ورقة النبتة هي الموقع الأولي لعملية [[التمثيل الضوئي]] في [[نبات|النباتات]].]]
'''التركيب الضوئي''' هو عملية تستخدمها [[نبات|النباتات]] وبعض [[كائن حي|الكائنات الحية]] الأخرى لتحويل [[طاقة إشعاعية|الطاقة الضوئية]] إلى [[طاقة كيميائية]] يمكن، من خلال [[تنفس خلوي|التنفس الخلوي]]، تحريها لاحقًا لتغذية أنشطة الكائن الحي.<ref name="OnlineEtDict">{{cite web
'''التركيب الضوئي''' (أو '''التمثيل الضوئي''' أو '''التخليق الضوئي''' ) عملية كيميائية معقدة تحدث في خلايا النباتات الخضراء، والبكتيريا الزرقاء وفي صانعات [[كلوروفيل|اليخضور]] (الصانعات الخضراء) أو [[صانعات يخضورية|الكلوروبلاست]] في كل من الطحالب والنباتات العليا؛ حيث يتم فيها تحويل [[طاقة شمسية|الطاقة الضوئية الشمسية]] من طاقة [[كهرومغناطيسية]] على شكل [[فوتون|فوتونات]] أشعة الشمس إلى [[طاقة|طاقة كيميائية]] تخزن في روابط سكر [[جلوكوز|الجلوكوز]] وفق المعادلة التالية:
| url = http://www.etymonline.com/index.php?term=photosynthesis&allowed_in_frame=0
| title = photosynthesis
| work = [[Online Etymology Dictionary]]
| archive-url = https://web.archive.org/web/20130307020959/http://www.etymonline.com/index.php?term=photosynthesis&allowed_in_frame=0
| archive-date = 2013-03-07
| access-date = 2013-05-23
| url-status = live
}}</ref><ref name="LSJ1">{{LSJ|fw{{=}}s2|φῶς|ref}}</ref><ref name="LSJ2">{{LSJ|su/nqesis|σύνθεσις|ref}}</ref> تُخزن هذه الطاقة الكيميائية في جزيئات [[سكريات|الكربوهيدرات]]، مثل السكريات والنشويات، والتي تُصنع من [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] و<nowiki/>[[ماء|الماء]] - ومن هنا جاء اسم التركيب الضوئي.<ref name="Schmidt-Rohr_2021">{{cite journal
| vauthors = Schmidt-Rohr K
| title = O2 and Other High-Energy Molecules in Photosynthesis: Why Plants Need Two Photosystems
| journal = Life
| location = Basel, Switzerland
| volume = 11
| issue = 11
| pages =
| date = November 2021
| pmid = 34833066
| pmc = 8621363
| doi = 10.3390/life11111191
}}</ref> في معظم الحالات، يجري إطلاق الأكسجين أيضًا كمنتج ثانوي. تقوم معظم [[نبات|النباتات]] و<nowiki/>[[طحالب|الطحالب]] و<nowiki/>[[بكتيريا زرقاء|البكتيريا الزرقاء]] بعملية التركيب الضوئي. تسمى هذه الكائنات الحية كائنات ضوئية ذاتي التغذية.  يُعتبر التركيب الضوئي مسؤولًا بدرجة كبيرة عن إنتاج محتوى [[أكسجين|الأكسجين]] الموجود في الغلاف الجوي للأرض والحفاظ عليه، ويوفر معظم الطاقة اللازمة للحياة على الأرض.<ref name="bryantfrigaard">{{cite journal
| vauthors = Bryant DA, Frigaard NU
| title = Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated
| journal = [[Trends in Microbiology]]
| volume = 14
| issue = 11
| pages = 488–496
| date = Nov 2006
| pmid = 16997562
| doi = 10.1016/j.tim.2006.09.001
}}</ref>


على الرغم من أن آلية التركيب الضوئي تختلف باختلاف الأنواع، تبدأ العملية دائمًا عندما تُمتص الطاقة الضوئية بواسطة [[بروتين|بروتينات]] تُسمى مراكز التفاعل التي تحتوي على [[يخضور|الكلوروفيل الأخضر]] وأصباغ/كروموفورات ملونة أخرى. في النباتات، تُحفظ هذه البروتينات داخل عضيات تسمى البلاستيدات الخضراء، التي توجد بكثرة في خلايا الأوراق، بينما توجد في غشاء البلازما الخلوي الخاص بالبكتيريا. في هذه التفاعلات المعتمدة على الضوء، تُستخدم بعض الطاقة لانتزاع [[إلكترون|الإلكترونات]] من مواد مناسبة، مثل الماء، بهدف إنتاج غاز الأكسجين. يُستخدم [[هيدروجين|الهيدروجين]] المُحرر بفعل انقسام الماء في تكوين مركبين إضافيين يعملان لتخزين الطاقة على المدى القصير، ما يتيح نقلها لتوليد تفاعلات أخرى: تُختزل هذه المركبات إلى [[فوسفات ثنائي نيوكليوتيد الأدينين وأميد النيكوتين]] (NADPH) و<nowiki/>[[أدينوسين ثلاثي الفوسفات|أدينوزين ثلاثي الفوسفات]] (إيه تي بّي)، «وحدة الطاقة» الخاصة بالخلايا.
<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.britannica.com/science/photosynthesis
| عنوان = photosynthesis {{!}} Definition, Formula, Process, Diagram, Reactants, Products, & Facts
| موقع = Encyclopedia Britannica
| لغة = en
| تاريخ الوصول = 2021-09-14
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210807223509/https://www.britannica.com/science/photosynthesis | تاريخ أرشيف = 7 أغسطس 2021 }}</ref>6CO<sub>2</sub>+ 6[[الماء|H<sub>2</sub>O]] + [[ضوء|light]] + chloroplasts = [[الجلوكوز|C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>]] + 6O<sub>2</sub>


في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، تُخزن الطاقة على المدى الطويل على شكل سكريات من خلال سلسلة لاحقة من التفاعلات المستقلة عن الضوء تسمى دورة كالفين. في دورة كالفين، يُدمج ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي مع مركبات الكربون العضوية الموجودة بالفعل، مثل ريبولوز ثنائي الفوسفات (RuBP). باستخدام إيه تي بّي وNADPH الناتج عن التفاعلات المعتمدة على الضوء، يتم بعد ذلك اختزال المركبات الناتجة وإزالتها لتكوين المزيد من الكربوهيدرات، مثل الجلوكوز. في أنواع البكتيريا الأخرى، تُستخدم آليات مختلفة مثل دورة كريبس العكسية لتحقيق الهدف نفسه.<ref name="isbn0-321-73975-2">{{cite book
ومن أهم نواتج هذه المعادلة هو:
| vauthors = Reece J, Urry L, Cain M, Wasserman S, Minorsky P, Jackson R
| title = Biology
| edition = International
| publisher = [[Pearson Education]]
| location = Upper Saddle River, NJ
| isbn = 978-0-321-73975-9
| pages = [https://archive.org/details/isbn_9781256158769/page/235 235, 244]
| quote = This initial incorporation of carbon into organic compounds is known as carbon fixation.
| year = 2011
| url = https://archive.org/details/isbn_9781256158769/page/235
}}</ref>


من المحتمل أن الكائنات التي تعتمد على التركيب الضوئي قد تطورت في وقت مبكر من التاريخ التطوري للحياة، وعلى الأرجح استخدمت عوامل اختزال مثل الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين، بدلًا من الماء، كمصادر للإلكترونات.<ref name="pmid16453059">{{cite journal
* [[أكسجين|الأكسجين]]، وكل جزيئة من [[ثاني أكسيد الكربون]] تدخل في المعادلة يقابلها جزيئة من [[أكسجين|الأكسجين]] ناتجة من التفاعل.<ref>{{استشهاد ويب| مسار = http://amigo.geneontology.org/amigo/term/GO:0015979 | عنوان = معلومات عن تركيب ضوئي على موقع amigo.geneontology.org | ناشر = amigo.geneontology.org| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200323193639/http://amigo.geneontology.org/amigo/term/GO:0015979 | تاريخ أرشيف = 23 مارس 2020 }}</ref><ref>{{استشهاد ويب| مسار = https://bigenc.ru/biology/text/4734897 | عنوان = معلومات عن تركيب ضوئي على موقع bigenc.ru | ناشر = bigenc.ru| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20201027023454/https://bigenc.ru/biology/text/4734897 | تاريخ أرشيف = 27 أكتوبر 2020 }}</ref><ref>{{استشهاد ويب| مسار = https://d-nb.info/gnd/4045936-6 | عنوان = معلومات عن تركيب ضوئي على موقع d-nb.info | ناشر = d-nb.info| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190519054528/https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&cqlMode=true&query=nid=4045936-6 | تاريخ أرشيف = 19 مايو 2019 }}</ref>
| vauthors = Olson JM
* [[مركب كيميائي|مركبات]] [[سكريات]] حاوية على طاقة عالية.
| title = Photosynthesis in the Archean era
| journal = [[Photosynthesis Research]]
ورغم بساطة هذه المعادلة في وضعها السابق ولكنها تتم في خطوات معقدة، وتتم هذه المعادلة في دورتين:
| volume = 88
| issue = 2
| pages = 109–117
| date = May 2006
| pmid = 16453059
| doi = 10.1007/s11120-006-9040-5
| s2cid = 20364747
}}</ref> ظهرت البكتيريا الزرقاء في وقت لاحق. ساهم الأكسجين الزائد الذي أنتجته هذه الكائنات بشكل مباشر في انتشار الأكسجين على الأرض، ما جعل تطور الحياة المعقدة ممكنًا. اليوم، يبلغ متوسط ​​التقاط الطاقة العالمي عن طريق التركيب الضوئي نحو 130 تيراواط، أي نحو ثماني أضعاف استهلاك الطاقة الحالي للحضارة البشرية.<ref name="pmid9657713">{{cite journal
| vauthors = Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P
| title = Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components
| journal = [[Science (journal)|Science]]
| volume = 281
| issue = 5374
| pages = 237–240
| date = Jul 1998
| pmid = 9657713
| doi = 10.1126/science.281.5374.237
| bibcode = 1998Sci...281..237F
| url = http://www.escholarship.org/uc/item/9gm7074q
| access-date = 2018-04-20
| archive-url = https://web.archive.org/web/20180925215921/https://escholarship.org/uc/item/9gm7074q
| archive-date = 2018-09-25
| url-status = live
}}</ref><ref name="ps">{{cite book
| title = McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology
| publisher = [[McGraw-Hill]]
| location = New York
| year = 2007
| isbn = 978-0-07-144143-8
| volume = 13
| chapter = Photosynthesis
}}</ref> تقوم الكائنات الحية الضوئية أيضًا بتحويل ما بين 100 و115 مليار طن من الكربون إلى كتل حيوية سنويًا. اكتُشفت ظاهرة تسخير النباتات لطاقة الضوء - بالإضافة إلى الهواء والتربة والماء - لأول مرة في عام 1779 من قِبل [[يان إينخنهاوسز]].<ref name="pmid10670014">{{cite journal
| vauthors = Nealson KH, Conrad PG
| title = Life: past, present and future
| journal = [[Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B]]
| volume = 354
| issue = 1392
| pages = 1923–1939
| date = Dec 1999
| pmid = 10670014
| pmc = 1692713
| doi = 10.1098/rstb.1999.0532
}}</ref><ref name="Whitmarsh_Govindjee_1999">{{cite book
| veditors = Singhal GS, Renger G, Sopory SK, Irrgang KD, Govindjee
| vauthors = Whitmarsh J, Govindjee
| title = Concepts in photobiology: photosynthesis and photomorphogenesis
| chapter = The photosynthetic process
| publisher = [[Kluwer Academic Publishers]]
| location = Boston
| year = 1999
| pages = 11–51
| isbn = 978-0-7923-5519-9
| chapter-url = http://www.life.illinois.edu/govindjee/paper/gov.html#80
| quote = {{val|100|e=15}} grams of carbon/year fixed by photosynthetic organisms, which is equivalent to {{val|4|e=18|u=kJ|up=yr}} = {{val|4|e=21|u=J|up=yr}} of free energy stored as reduced carbon.
}}</ref><ref name="Steger_2005">{{cite book
| vauthors = Steger U, Achterberg W, Blok K, Bode H, Frenz W, Gather C, Hanekamp G, Imboden D, Jahnke M, Kost M, Kurz R, Nutzinger HG, Ziesemer T
| title = Sustainable development and innovation in the energy sector
| publisher = [[Springer (publisher)|Springer]]
| location = Berlin
| year = 2005
| page = 32
| isbn = 978-3-540-23103-5
| url = https://books.google.com/books?id=duVJsAqXlkEC&q=photosynthesis%20terawatt&pg=PA32
| quote = The average global rate of photosynthesis is 130 TW.
| access-date = 2016-02-21
| archive-url = https://web.archive.org/web/20160902191543/https://books.google.com/books?id=duVJsAqXlkEC&lpg=PA32&dq=photosynthesis%20terawatt&pg=PA32#v=onepage&q=photosynthesis%20terawatt&f=false
| archive-date = 2016-09-02
| url-status = live
}}</ref>


يعتبر التركيب الضوئي أمرًا مهمًا للعمليات المناخية، إذ يلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء ثم يربط الكربون في النباتات وكذلك في التربة ومنتجات النباتات. يُقدر أن الحبوب لوحدها تربط نحو 3825 تيراجرام من ثاني أكسيد الكربون كل عام، أي 3.825 مليار طن.<ref>{{cite journal
* الأولى تسمى '''تفاعلات الضوء''' {{إنج|'''Light reactions'''}} وهي تفاعلات تعتمد على وجود الضوء وتعمل عليه.
| last1 = Frankelius
* الثانية تسمى '''تفاعلات الظلام''' {{إنج|'''Dark reactions'''}} أو تفاعلات [[دورة كالفن]] وهي تفاعلات تعمل [[ليل|ليلا]] وفي الظلام استغلالاً للمنتجات النهارية التي أنتجت في الضوء.
| first1 = Per

| title = A proposal to rethink agriculture in the climate calculations
وقد سميت تفاعلات الظلام باسم مكتشفها كالفن، وتعمل تفاعلات [[دورة كالفن]] في النباتات [[ثنائيات الفلقة|ذوات الفلقتين]] أو وهي مركبات ثلاثية [[كربون|الكربون]] ولذلك تسمى دورة [[كربون|الكربون]] الثلاثي.
| journal = Agronomy Journal
وهناك دورة [[هاتش سلاك]] (Hatch slak) وهي تعمل في النباتات ذوات الفلقة الواحدة (Monocotyledon) أو (Monocot).
| date = July–August 2020
| volume = 112
| issue = 4
| pages = 3216–3221
| doi = 10.1002/agj2.20286
| doi-access = free
| s2cid = 219423329
}}</ref>


== عملية البناء الضوئي ==
== عملية البناء الضوئي ==
[[File:Photosynthesis equation.svg|400 px|thumb|Overall equation for the type of photosynthesis that occurs in plants]]
[[File:Photosynthesis equation.svg|400 px|thumb|المعادلة العامة لعملية التركيب الضوئي في النباتات.]]
[[ملف:Photosynthesis-ar.gif|تصغير|دورة البناء الضوئي.]]
[[ملف:Photosynthesis-ar.gif|تصغير|دورة البناء الضوئي.]]
* عملية البناء الضوئي تبدأ بسقوط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية المتجاورة مكونة لنظام ضوئي داخل البلاستيدات الخضراء.
* عملية البناء الضوئي تبدأ بسقوط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية المتجاورة مكونة لنظام ضوئي داخل البلاستيدات الخضراء.

نسخة 01:36، 20 ديسمبر 2021

ورقة النبتة هي الموقع الأولي لعملية التمثيل الضوئي في النباتات.

التركيب الضوئي هو عملية تستخدمها النباتات وبعض الكائنات الحية الأخرى لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية يمكن، من خلال التنفس الخلوي، تحريها لاحقًا لتغذية أنشطة الكائن الحي.[1][2][3] تُخزن هذه الطاقة الكيميائية في جزيئات الكربوهيدرات، مثل السكريات والنشويات، والتي تُصنع من ثاني أكسيد الكربون والماء - ومن هنا جاء اسم التركيب الضوئي.[4] في معظم الحالات، يجري إطلاق الأكسجين أيضًا كمنتج ثانوي. تقوم معظم النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء بعملية التركيب الضوئي. تسمى هذه الكائنات الحية كائنات ضوئية ذاتي التغذية.  يُعتبر التركيب الضوئي مسؤولًا بدرجة كبيرة عن إنتاج محتوى الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض والحفاظ عليه، ويوفر معظم الطاقة اللازمة للحياة على الأرض.[5]

على الرغم من أن آلية التركيب الضوئي تختلف باختلاف الأنواع، تبدأ العملية دائمًا عندما تُمتص الطاقة الضوئية بواسطة بروتينات تُسمى مراكز التفاعل التي تحتوي على الكلوروفيل الأخضر وأصباغ/كروموفورات ملونة أخرى. في النباتات، تُحفظ هذه البروتينات داخل عضيات تسمى البلاستيدات الخضراء، التي توجد بكثرة في خلايا الأوراق، بينما توجد في غشاء البلازما الخلوي الخاص بالبكتيريا. في هذه التفاعلات المعتمدة على الضوء، تُستخدم بعض الطاقة لانتزاع الإلكترونات من مواد مناسبة، مثل الماء، بهدف إنتاج غاز الأكسجين. يُستخدم الهيدروجين المُحرر بفعل انقسام الماء في تكوين مركبين إضافيين يعملان لتخزين الطاقة على المدى القصير، ما يتيح نقلها لتوليد تفاعلات أخرى: تُختزل هذه المركبات إلى فوسفات ثنائي نيوكليوتيد الأدينين وأميد النيكوتين (NADPH) وأدينوزين ثلاثي الفوسفات (إيه تي بّي)، «وحدة الطاقة» الخاصة بالخلايا.

في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، تُخزن الطاقة على المدى الطويل على شكل سكريات من خلال سلسلة لاحقة من التفاعلات المستقلة عن الضوء تسمى دورة كالفين. في دورة كالفين، يُدمج ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي مع مركبات الكربون العضوية الموجودة بالفعل، مثل ريبولوز ثنائي الفوسفات (RuBP). باستخدام إيه تي بّي وNADPH الناتج عن التفاعلات المعتمدة على الضوء، يتم بعد ذلك اختزال المركبات الناتجة وإزالتها لتكوين المزيد من الكربوهيدرات، مثل الجلوكوز. في أنواع البكتيريا الأخرى، تُستخدم آليات مختلفة مثل دورة كريبس العكسية لتحقيق الهدف نفسه.[6]

من المحتمل أن الكائنات التي تعتمد على التركيب الضوئي قد تطورت في وقت مبكر من التاريخ التطوري للحياة، وعلى الأرجح استخدمت عوامل اختزال مثل الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين، بدلًا من الماء، كمصادر للإلكترونات.[7] ظهرت البكتيريا الزرقاء في وقت لاحق. ساهم الأكسجين الزائد الذي أنتجته هذه الكائنات بشكل مباشر في انتشار الأكسجين على الأرض، ما جعل تطور الحياة المعقدة ممكنًا. اليوم، يبلغ متوسط ​​التقاط الطاقة العالمي عن طريق التركيب الضوئي نحو 130 تيراواط، أي نحو ثماني أضعاف استهلاك الطاقة الحالي للحضارة البشرية.[8][9] تقوم الكائنات الحية الضوئية أيضًا بتحويل ما بين 100 و115 مليار طن من الكربون إلى كتل حيوية سنويًا. اكتُشفت ظاهرة تسخير النباتات لطاقة الضوء - بالإضافة إلى الهواء والتربة والماء - لأول مرة في عام 1779 من قِبل يان إينخنهاوسز.[10][11][12]

يعتبر التركيب الضوئي أمرًا مهمًا للعمليات المناخية، إذ يلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء ثم يربط الكربون في النباتات وكذلك في التربة ومنتجات النباتات. يُقدر أن الحبوب لوحدها تربط نحو 3825 تيراجرام من ثاني أكسيد الكربون كل عام، أي 3.825 مليار طن.[13]

عملية البناء الضوئي

المعادلة العامة لعملية التركيب الضوئي في النباتات.
دورة البناء الضوئي.
  • عملية البناء الضوئي تبدأ بسقوط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية المتجاورة مكونة لنظام ضوئي داخل البلاستيدات الخضراء.
  • عندما تسقط فوتونات الضوء على جزيئة الكلوروفيل يصطدم الفوتون بإلكترون من الكترونات الكلوروفيل عندها يصبح الإلكترون في حالة تهيج ويقفز من مداره الأصلي، وهذه حالة غير ثابتة فيميل للعودة إلى مداره الأصلي (خلال جزء من الثانية) وأثناء عودته يطلق الطاقة التي اكتسبها، يمكن أن تنطلق طاقة الإلكترون على شكل حرارة أو ضوء أو فلورة، اما في التمثيل الضوئي فإنها تعمل على تسيير تفاعل كيميائي.

ـ الطاقة الكيميائية تختزن في المركبات العضوية الغنية بالطاقة خاصة الادينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، ويتم ذلك بوجود (ADP) والفوسفات كما في المعادلة: ADP + P + Energy = ATP

ـ تنتقل بعض هذه الطاقة الإلكترونية عبر جزيئات (+NADP) منخفضة الطاقة ليعطي (NADPH) مرتفع الطاقة وبذلك يتكون مركبان مرتفعا الطاقة هما (ATP) و(NADPH).

ـ يستغل جزء من الطاقة الضوئية المنتقلة من الالكترونات في شطر جزيئات الماء (H2O) إلى ايونات الهيدروجين وأيونات الأكسجين.

ـ يدخل أيون الهيدروجين في العمليات الحيوية التالية، وينطلق الأكسجين.

ـ ولذلك فإن مصدر الأكسجين الناتج في عملية البناء الضوئي ناتج من الماء المشطور، أي أنه أكسجين الماء بعد نزع الهيدروجين منه.

ـ حيث أننا نتنفس أكسجين الماء، وتتنفسه الكائنات الحية هوائية التنفس (Aerobic respiration) علاوة على وظائف الماء الحيوية الأخرى في أجسام الكائنات الحية.

العوامل التي تؤثر في التمثيل الضوئي

يتأثر معدل البناء الضوئي بعوامل عديدة، داخلية تتعلق بالنبات وخارجية تتعلق بالبيئة.

العوامل الداخلية:

  • تركيب الورقة: ويشمل سمك القشيرة والبشرة، وجود الأوبار على سطحها، تركيب النسيج المتوسط، موضع الجسيمات في الخلايا، حجم المسام وتوزعها.
  • نواتج التمثيل الضوئي: عندما يزداد تركيز نواتج التمثيل الضوئي في الخلايا الخضراء يقل معدل العملية وبخاصة إذا كان انتقال تلك النواتج بطيئا.
  • حالة المادة الحية البروتوبلازم والانزيمات وبخاصة جفاف البروتوبلازم واضطراب عمل الإنزيمات.

العوامل الخارجية:

عمليات حلقة كالفن

حلقة كالفن هي إحدى الخطوات الحيوية المهمة في عملية تثبيت الطاقة خاصة في النباتات ذوات الفلقتين (Dicot plants) وفيها يتم تثبيت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون لتكوين أول مركب كربوهيدرات ثابت يمكن فصله يسمى 3-فوسفوغليسيرات.

ـ وفيها يتم استغلال الطاقة سابقة التخزين في التفاعلات الضوئية في عملات الطاقة من جزيئات (ATP) و(NADPH).

ـ يبدأ ذلك باتحاد ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع ريبوليز ثنائي فوسفات وإنتاج مركب وسطي يتفكك تلقائيا إلى جزيئتي حمض فوسفوغليسيرك ويتوسط هذه الخطوة أنزيم ريبيولوز ثنيائي الفوسفات كاربوكسيلاز.

ـ يمكن استخدام (PGAL) لتخليق الجزيئات العضوية مثل الجلوكوز (Glucose) ويتحول (NADPH) إلى (NADP+).

ـ كما يتحول (ATP) إلى (ADP).

ـ وبذلك تخزن الطاقة الضوئية في الروابط الكيميائية بين ذرات المركبات الكربوهيدرائية الناتجة، ويثبت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون الجوي، كما يثبت الهيدروجين الموجود في الماء، وفي النهاية يتكون الجلوكوز (Glucose) الذي ينتقل إلى دورات تحرير الطاقة لتعاد دورة العناصر والمركبات والطاقة من جديد.

ـ أهم شيء في هذه الدورات هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون لتكوين الجلوكوز، وهذه العملية تتم في عمليات معقدة يمكن تيسيرها فيما يلي.

ـ تتفاعل كل ست جزيئات من ريبولوز-5،1-مضاعف فوسفات (RUBP) مع ست جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (CO2) وست جزيئات من الماء (H2O) لتكوين 12 جزيء (PGA) وبذلك يثبت الكربون.

ـ تستغل طاقة (12) جزيء (ATP) والكترونات وهيدروجينات (12) جزيء NADPH2 لتحويل (12) جزيء من (PGA) إلى (12) جزيء (PGALs).

ـ تستغل طاقة (6) جزيئات (ATP) لإعادة ترتيب (10) جزيئات (PGALs) ليتكون (6) جزيئات (RUBPs)، وبذلك تتم دورة واحدة من دورات كالفن (أي دورة تثبيت الكربون الثلاثي).

ـ وبذلك تتم أهم عملية على سطح الكرة الأرضية وهي عملية تكوين المواد الكربوهيدراتية من ثاني أكسيد الكربون والماء وتخزن الطاقة الشمسية في الروابط الكيميائية في تلك المواد الكربوهيداتية وينطلق الأكسجين إلى الجو بعملية التمثيل الضوئي.

ـ بعد ذلك يحول النبات المواد الكوبوهيدراتية إلى مواد دهنية، ومواد بروتينية، والمركبات النباتية الأخرى.

ـ يتغذى الحيوان والكائنات الحية الدقيقة الفطرية والبكتيريا على المنتجات النباتية.

ـ ويتغذى الإنسان على المنتجات النباتية والمنتجات الحيوانية، ومنتجات الكائنات الحية الدقيقة الصالحة للأكل البشري.

وهذه أضخم عملية في الطبيعة حيث أنها أنتجت كل كربوهيدرات ودهون ونفط وفحم العالم. إضافة إلى ذلك، تنتج هذه العملية الأكسجين وتستهلك ثاني أكسيد الكربون الذي يعد أحد الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

طرق التمثيل الضوئي

أهمية البناء الضوئي

عملية البناء الضوئي ظاهرة بيولوجية هامة تؤثر في حياة جميع المخلوقات الحية، وهي المصدر الرئيسي لتكوين الأوكسجين، كما تستعمل نواتج البناء الضوئي المباشرة في تصنيع مركبات عضوية أخرى تدخل في تكوين الأحماض النووية، والدهنيات، والبروتينات، والهرمونات، وغيرها.

مراجع

  1. ^ "photosynthesis". Online Etymology Dictionary. مؤرشف من الأصل في 2013-03-07. اطلع عليه بتاريخ 2013-05-23.
  2. ^ φῶς. هنري جورج ليدل; روبرت سكوت; A Greek–English Lexicon في مشروع بيرسيوس
  3. ^ σύνθεσις. هنري جورج ليدل; روبرت سكوت; A Greek–English Lexicon في مشروع بيرسيوس
  4. ^ Schmidt-Rohr K (نوفمبر 2021). "O2 and Other High-Energy Molecules in Photosynthesis: Why Plants Need Two Photosystems". Life. Basel, Switzerland. ج. 11 ع. 11. DOI:10.3390/life11111191. PMC:8621363. PMID:34833066.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  5. ^ Bryant DA، Frigaard NU (نوفمبر 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends in Microbiology. ج. 14 ع. 11: 488–496. DOI:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID:16997562.
  6. ^ Reece J، Urry L، Cain M، Wasserman S، Minorsky P، Jackson R (2011). Biology (ط. International). Upper Saddle River, NJ: Pearson Education. ص. 235, 244. ISBN:978-0-321-73975-9. This initial incorporation of carbon into organic compounds is known as carbon fixation.
  7. ^ Olson JM (مايو 2006). "Photosynthesis in the Archean era". Photosynthesis Research. ج. 88 ع. 2: 109–117. DOI:10.1007/s11120-006-9040-5. PMID:16453059. S2CID:20364747.
  8. ^ Field CB، Behrenfeld MJ، Randerson JT، Falkowski P (يوليو 1998). "Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components". Science. ج. 281 ع. 5374: 237–240. Bibcode:1998Sci...281..237F. DOI:10.1126/science.281.5374.237. PMID:9657713. مؤرشف من الأصل في 2018-09-25. اطلع عليه بتاريخ 2018-04-20.
  9. ^ "Photosynthesis". McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. New York: McGraw-Hill. ج. 13. 2007. ISBN:978-0-07-144143-8.
  10. ^ Nealson KH، Conrad PG (ديسمبر 1999). "Life: past, present and future". Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B. ج. 354 ع. 1392: 1923–1939. DOI:10.1098/rstb.1999.0532. PMC:1692713. PMID:10670014.
  11. ^ Whitmarsh J، Govindjee (1999). "The photosynthetic process". في Singhal GS، Renger G، Sopory SK، Irrgang KD، Govindjee (المحررون). Concepts in photobiology: photosynthesis and photomorphogenesis. Boston: Kluwer Academic Publishers. ص. 11–51. ISBN:978-0-7923-5519-9. 100×1015 grams of carbon/year fixed by photosynthetic organisms, which is equivalent to 4×1018 كـجول/yr = 4×1021 جول/yr of free energy stored as reduced carbon.
  12. ^ Steger U، Achterberg W، Blok K، Bode H، Frenz W، Gather C، Hanekamp G، Imboden D، Jahnke M، Kost M، Kurz R، Nutzinger HG، Ziesemer T (2005). Sustainable development and innovation in the energy sector. Berlin: Springer. ص. 32. ISBN:978-3-540-23103-5. مؤرشف من الأصل في 2016-09-02. اطلع عليه بتاريخ 2016-02-21. The average global rate of photosynthesis is 130 TW.
  13. ^ Frankelius، Per (يوليو–أغسطس 2020). "A proposal to rethink agriculture in the climate calculations". Agronomy Journal. ج. 112 ع. 4: 3216–3221. DOI:10.1002/agj2.20286. S2CID:219423329.

انظر أيضا

مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=تركيب_ضوئي&oldid=56220109»