1. التفاعلات المعتمدة على الضوء

قراءة في 2 دقيقة

البناء الضوئي هو العملية الحيوية التي تسمح للنباتات الخضراء والطحالب وبعض أنواع البكتيريا بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية [4]. تستخدم هذه العملية مدخلات خام من ثاني أكسيد الكربون والماء وضوء الشمس لإنتاج سكريات تخزن الطاقة الكيميائية لنمو النبات وعمليات التمثيل الغذائي، بينما يطلق الأكسجين كمنتج ثانوي قيم [1].

في النباتات، يحدث البناء الضوئي بشكل أساسي داخل البلاستيدات الخضراء الموجودة في الأوراق الخضراء [3]. وتتم العملية الشاملة على مرحلتين رئيسيتين: التفاعلات المعتمدة على الضوء ودورة كالفن (التفاعلات غير المعتمدة على الضوء) aline.com openstax.org.

1. التفاعلات المعتمدة على الضوء

• الموقع: تحدث هذه التفاعلات في أغشية الثايلاكويد داخل البلاستيدات الخضراء [1].
• العملية: تقوم الصبغات مثل الكلوروفيل بامتصاص ضوء الشمس [5]. وتدفع الطاقة الضوئية الممتصة عملية التحلل الضوئي، وهي تقسيم جزيئات الماء [1].
• المخرجات: تنتج هذه المرحلة حاملات طاقة مؤقتة — وتحديداً ATP و NADPH — وتطلق غاز الأكسجين ($O_2$) كمنتج ثانوي في الغلاف الجوي [2].

2. دورة كالفن (التفاعلات غير المعتمدة على الضوء)

• الموقع: تحدث هذه الدورة في ستروما (لحمة) البلاستيدة الخضراء [1].
• العملية: على الرغم من أن هذه التفاعلات لا تتطلب الضوء بشكل مباشر، إلا أنها تعتمد على ATP و NADPH اللذين تم إنتاجهما خلال المرحلة المعتمدة على الضوء [5]. يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون ($CO_2$) وتثبيته عبر سلسلة من الخطوات لبناء جليسيرالدهيد-3-فوسفات (G3P)، وهو سكر ثلاثي الكربون [1].
• المخرجات: يُستخدم G3P لاحقاً لتخليق الجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى التي تعمل كمصادر للغذاء والطاقة للنبات [1].

المعادلة الكيميائية الملخصة

المعادلة الكيميائية الشاملة والمبسطة للبناء الضوئي هي:

$$6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} + \text{light energy} \rightarrow \text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$$ [1]

من خلال هذا النظام المكون من مرحلتين، تقوم النباتات بفعالية باحتجاز طاقة الشمس، وتخليص البيئة من ثاني أكسيد الكربون، وتوفير المصدر الأساسي للطاقة الأيضية لجميع الأنظمة البيولوجية تقريباً، وتزويد الكائنات الحية بالأكسجين المطلوب www.ncbi.nlm.nih.gov www.sciencefocus.com.