- المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي
- عملية الجلوكوز
- مركبات كيميائية
- خلايا الأوراق
- أجزاء من الخلية النباتية
- العوامل التي تحد من التمثيل الضوئي
- شدة الضوء
- تركيز ثاني أكسيد الكربون
- درجة الحرارة
- المراجع
و صيغة التمثيل الضوئي توضح الكيفية التي تأخذ بها النباتات الطاقة من الشمس واستخدامها لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جزيئات اللازمة لنموها، وهذا هو، في الغذاء.
هنا ، العناصر التي تتدخل في البداية هي ثاني أكسيد الكربون والماء ، والتي يتم تحويلها لاحقًا إلى جلوكوز وأكسجين.
تتطلب هذه العملية حدوث تفاعلات كيميائية متعددة ، لذلك يمكن التعبير عنها بالصيغة الكيميائية التالية:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
يحدث هذا التحول بفضل حدوث ضوء الشمس ، والذي يسمح للنبات بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى العناصر الغذائية التي يحتاجها (الجلوكوز) وإلى الأكسجين الذي يتم إطلاقه كنفايات.
بدورها ، تدخل العناصر الكيميائية الموضحة في صيغة التمثيل الضوئي الخلايا النباتية وتغادرها من خلال عملية انتشار تُعرف باسم التناضح ، والتي تسمح للنبات بأخذ ثاني أكسيد الكربون من الهواء وإطلاقه. بعد ذلك الأكسجين إليها.
مثلما يتم امتصاص مركبات الهواء وإطلاقها من خلال عملية التناضح ، يتم التقاط ضوء الشمس بفضل وجود صبغة خضراء تسمى الكلوروفيل.
المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي
يمكن قراءة المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي على النحو التالي:
ثاني أكسيد الكربون + ماء (+ ضوء الشمس) → جلوكوز + أكسجين
من المهم أن نلاحظ أن هذا الانتقال ممكن فقط بفضل حدوث ضوء الشمس ، والذي يتم تضمينه في الصيغة بهذه الطريقة ، لأنه لا يشكل مادة في حد ذاته.
من ناحية أخرى ، فإن طريقة صياغة هذه المعادلة كيميائيًا ستكون من خلال التوازن التالي:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
حيث CO2 = ثاني أكسيد الكربون ؛ H2O = ماء ؛ C6H12O6 = الجلوكوز. O2 = أكسجين.
عملية الجلوكوز
يتكون الجلوكوز من خليط من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين. بمجرد تصنيعه من خلال عملية التمثيل الضوئي ، يمكن استخدامه بثلاث طرق مختلفة:
1- يمكن تحويله إلى مواد كيماوية لازمة لنمو الخلايا النباتية مثل السليلوز.
2 - يمكن تحويله إلى نشا وهو جزيء تخزين له القدرة على التحول مرة أخرى إلى جلوكوز في حالة احتياج النبات إليه.
3 - يمكن أن يتحلل أثناء عملية التنفس ويطلق الطاقة المخزنة في جزيئاته.
مركبات كيميائية
تحتاج النباتات إلى تناول العديد من العناصر الكيميائية للبقاء على قيد الحياة وبصحة جيدة. أهمها الكربون والهيدروجين والأكسجين.
يتم أخذ الهيدروجين والأكسجين من الماء والتربة ، ومن ناحية أخرى ، يتم أخذ الكربون والأكسجين من ثاني أكسيد الكربون والأكسجين الموجود في الغلاف الجوي.
يستخدم الماء وثاني أكسيد الكربون لتجميع الطعام أثناء عملية التمثيل الضوئي. الأكسجين ضروري لإطلاق الطاقة من الطعام أثناء عملية تنفس النبات.
بالإضافة إلى هذه العناصر الأساسية الثلاثة المشار إليها في صيغة التمثيل الضوئي ، هناك مركبات معدنية أخرى تحتاجها جميع النباتات لتنمو بشكل صحي.
تمتص هذه الجذور كأيونات مذابة في مياه التربة. اثنان من هذه الأيونات المعدنية هما النترات والمغنيسيوم.
النترات ضرورية لتصنيع الأحماض الأمينية أثناء عملية التمثيل الضوئي. الأحماض الأمينية ، بدورها ، هي التي تسمح بتصنيع البروتينات. المغنيسيوم من جانبه ضروري لإنتاج الكلوروفيل.
من المحتمل أن النباتات التي تتحول أوراقها إلى ألوان غير اللون الأخضر تمر بمرحلة نقص المعادن ولن يتم تنفيذ عملية التمثيل الضوئي بنجاح.
خلايا الأوراق
تحتاج النباتات ، مثل كل الكائنات الحية في العالم ، إلى الغذاء. لهذا السبب ، يستخدمون عملية التمثيل الضوئي لتحويل المركبات الكيميائية مثل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى الجلوكوز الذي يحتاجونه لتنمو خلاياهم وتتطور.
وبنفس الطريقة ، فإن عملية التمثيل الضوئي هذه قابلة للتطبيق فقط بفضل عمل الخلايا الموجودة في أوراق النباتات ، حيث تسمح مادة تسمى الكلوروفيل بتخزين الطاقة من الشمس واستخدامها لتحويل المركبات الكيميائية المأخوذة من الهواء.
الكلوروفيل غني بالبلاستيدات الخضراء والإنزيمات التي تسمح لخلايا الأوراق بالتفاعل أثناء عملية التمثيل الضوئي.
أجزاء من الخلية النباتية
تتكون الخلية من أجزاء متعددة تلعب دورًا أساسيًا في عملية التمثيل الضوئي. بعض هذه الأجزاء كالتالي:
- البلاستيدات الخضراء: تحتوي على الكلوروفيل والإنزيمات اللازمة لحدوث التفاعل الكيميائي لعملية التمثيل الضوئي.
- النواة: يوجد فيها الحمض النووي بالمعلومات الوراثية للنبات الذي تستخدمه الإنزيمات أثناء عملية التمثيل الضوئي.
- غشاء الخلية: هو الحاجز المنفذ الذي ينظم مرور الغازات والماء للدخول والخروج من الخلية.
- فراغ: يسمح للخلية بالبقاء ثابتة.
- السيتوبلازم: هو المكان الذي يتم فيه تصنيع بعض الإنزيمات والبروتينات المستخدمة أثناء العملية الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي.
العوامل التي تحد من التمثيل الضوئي
هناك ثلاثة عوامل يمكن أن تحد من التفاعل الكيميائي لعملية التمثيل الضوئي: شدة الضوء ، وتركيز ثاني أكسيد الكربون ، ودرجة الحرارة.
شدة الضوء
عندما لا يكون هناك ما يكفي من الضوء ، لا يمكن للنبات إجراء عملية التمثيل الضوئي بكفاءة ، بغض النظر عن وجود ما يكفي من الماء وثاني أكسيد الكربون في البيئة.
لذلك ، ستؤدي زيادة شدة الضوء إلى زيادة سرعة عملية التمثيل الضوئي على الفور.
علاقة التمثيل الضوئي وشدة الضوء
تركيز ثاني أكسيد الكربون
في بعض الأحيان تكون العملية الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي محدودة بتركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء. حتى مع وجود الكثير من ضوء الشمس والماء ، لا يمكن للنبات أن يقوم بعملية التمثيل الضوئي بدون وجود ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون في الهواء.
علاقة التركيب الضوئي وتركيز ثاني أكسيد الكربون
درجة الحرارة
عندما تكون درجة الحرارة منخفضة جدًا ، تتم عملية التمثيل الضوئي بشكل أبطأ. وبالمثل ، لا تستطيع النباتات إجراء عملية التمثيل الضوئي عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة للغاية.
العلاقة بين التركيب الضوئي ودرجة الحرارة
المراجع
- (2014). علم. تم الاسترجاع من كيفية صنع النباتات للغذاء: bbc.co.uk.
- هيلمنستين ، إيه إم (13 فبراير 2017). ThoughtCo. تم الاسترجاع من المعادلة الكيميائية المتوازنة لعملية التمثيل الضوئي؟: thinkco.com.
- ماتالون ، س. (2017). كوم. تم الاسترجاع من المعادلة الكيميائية المتوازنة لعملية التمثيل الضوئي: study.com.
- (2017). تعليم التمثيل الضوئي. تم الاسترجاع من التمثيل الضوئي للأطفال: photosynthesiseducation.com.
- فيلوز ، إل (24 أبريل 2017). علم. تم الاسترجاع من ما هي مفاعلات التمثيل الضوئي؟: sciencing.com.