المراحل الثلاث لعملية التمثيل الضوئي وخصائصها - مادة الاحياء - 2026

و مراحل عملية التمثيل الضوئي يمكن تقسيمها على أساس كمية من ضوء الشمس يتلقى المصنع. التمثيل الضوئي هو العملية التي تتغذى بها النباتات والطحالب. تتكون هذه العملية من تحويل الضوء إلى طاقة ، وهو أمر ضروري للبقاء.

على عكس البشر الذين يحتاجون إلى عوامل خارجية مثل الحيوانات أو النباتات للبقاء على قيد الحياة ، يمكن للنباتات أن تخلق طعامها من خلال عملية التمثيل الضوئي. وهذا ما يعرف بالتغذية الذاتية التغذية.

تتكون كلمة التمثيل الضوئي من كلمتين: الصورة والتوليف. الصورة تعني مزيج الضوء والتوليف. لذلك ، فإن هذه العملية تحول الضوء حرفيًا إلى طعام. يشار إلى الكائنات القادرة على تصنيع المواد لتكوين الغذاء ، وكذلك النباتات والطحالب وبعض البكتيريا ، على أنها ذاتية التغذية.

يتطلب التمثيل الضوئي الضوء وثاني أكسيد الكربون والماء لأداء. يدخل ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى أوراق النبات من خلال المسام الموجودة فيها. من ناحية أخرى ، تمتص الجذور الماء وتتحرك حتى تصل إلى الأوراق وتمتص أصباغ الأوراق الضوء.

خلال هذه المراحل ، تدخل عناصر التمثيل الضوئي والماء وثاني أكسيد الكربون إلى النبات ومنتجات التمثيل الضوئي والأكسجين والسكر ، وتغادر النبات.

مراحل / مراحل التمثيل الضوئي

أولاً ، تمتص البروتينات الموجودة في الكلوروفيل طاقة الضوء. الكلوروفيل صبغة موجودة في أنسجة النباتات الخضراء. يحدث التمثيل الضوئي عادةً في الأوراق ، وتحديداً في الأنسجة التي تسمى الميزوفيل.

تحتوي كل خلية من نسيج ميسوفيليك على كائنات حية تسمى البلاستيدات الخضراء. تم تصميم هذه الكائنات لإجراء عملية التمثيل الضوئي. في كل تراكيب بلاستيدات خضراء تسمى ثايلاكويدات مجمعة ، والتي تحتوي على الكلوروفيل.

يمتص هذا الصباغ الضوء ، لذلك فهو مسؤول بشكل أساسي عن التفاعل الأول بين النبات والضوء.

توجد في الأوراق مسام صغيرة تسمى الثغور. فهي مسؤولة عن السماح لثاني أكسيد الكربون بالانتشار داخل الأنسجة الوسيطة وهروب الأكسجين إلى الغلاف الجوي. وهكذا ، يحدث التمثيل الضوئي على مرحلتين: مرحلة الضوء والمرحلة المظلمة.

- مرحلة الضوء

مرحلة الضوء والمرحلة المظلمة. مولوتشيوني ، من ويكيميديا ​​كومنز

تحدث هذه التفاعلات فقط عند وجود الضوء وتحدث في غشاء الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء. في هذه المرحلة ، تتحول الطاقة التي تأتي من ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية. سيتم استخدام هذه الطاقة مثل البنزين لتتمكن من تجميع جزيئات الجلوكوز.

يحدث التحول إلى الطاقة الكيميائية من خلال مركبين كيميائيين: ATP ، أو الجزيء الذي يخزن الطاقة ، و NADPH ، الذي يحمل إلكترونات مخفضة. خلال هذه العملية يتم تحويل جزيئات الماء إلى الأكسجين الذي نجده في البيئة.

يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية في مركب من البروتينات يسمى النظام الضوئي. يوجد نظامان ضوئيان ، كلاهما موجود داخل البلاستيدات الخضراء. يحتوي كل نظام ضوئي على بروتينات متعددة تحتوي على خليط من الجزيئات والأصباغ مثل الكلوروفيل والكاروتينات بحيث يكون امتصاص ضوء الشمس ممكنًا.

بدورها ، تعمل أصباغ الأنظمة الضوئية كوسيلة لتوجيه الطاقة ، حيث تنقلها إلى مراكز التفاعل. عندما يجذب الضوء صبغة ، فإنه ينقل الطاقة إلى صبغة قريبة. يمكن لهذه الصبغة القريبة أيضًا أن تنقل تلك الطاقة إلى صبغة أخرى قريبة وتتكرر العملية على التوالي.

تبدأ مراحل الضوء هذه في نظام الصور الثاني. هنا ، تُستخدم الطاقة الضوئية لتقسيم الماء.

تُطلق هذه العملية الإلكترونات والهيدروجين والأكسجين ، ويتم نقل الإلكترونات المشحونة بالطاقة إلى النظام الضوئي الأول ، حيث يتم إطلاق ATP. في عملية التمثيل الضوئي للأكسجين ، يكون الإلكترون المتبرع الأول هو الماء وسيكون الأكسجين الناتج هو النفايات. يتم استخدام العديد من الإلكترونات المانحة في عملية التمثيل الضوئي غير المؤكسدة.

في مرحلة الضوء ، يتم التقاط الطاقة الضوئية وتخزينها مؤقتًا في الجزيئات الكيميائية لـ ATP و NADPH. سيتم تفكيك ATP لإطلاق الطاقة وسوف يتبرع NADPH بالإلكترونات لتحويل جزيئات ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات.

- المرحلة المظلمة

في المرحلة المظلمة ، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي لتعديله عند إضافة الهيدروجين إلى التفاعل.

وبالتالي ، فإن هذا الخليط سيشكل الكربوهيدرات التي يستخدمها النبات كغذاء. يطلق عليه المرحلة المظلمة لأن الضوء ليس ضروريًا بشكل مباشر لحدوثه. ولكن على الرغم من أن الضوء ليس ضروريًا لحدوث هذه التفاعلات ، فإن هذه العملية تتطلب ATP و NADPH التي يتم إنشاؤها في مرحلة الضوء.

تحدث هذه المرحلة في سدى البلاستيدات الخضراء. يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى داخل الأوراق من خلال طبقات البلاستيدات الخضراء. تستخدم ذرات الكربون لبناء السكريات. يتم تنفيذ هذه العملية بفضل ATP و NADPH المتكون في التفاعل السابق.

تفاعلات المرحلة المظلمة

أولاً ، يتم دمج جزيء ثاني أكسيد الكربون مع جزيء مستقبلات كربون يسمى RuBP ، مما ينتج عنه مركب 6 كربون غير مستقر.

ينقسم هذا المركب على الفور إلى جزيئين من الكربون يستقبلان الطاقة من ATP وينتجان جزيئين يسمى BPGA.

ثم يتم دمج إلكترون واحد من NADPH مع كل جزيء من جزيئات BPGA لتشكيل جزيئين من G3P.

سيتم استخدام جزيئات G3P لإنتاج الجلوكوز. سيتم أيضًا استخدام بعض جزيئات G3P لتجديد واستعادة RuBP ، وهو أمر ضروري لاستمرار الدورة.

أهمية التمثيل الضوئي

التمثيل الضوئي مهم لأنه ينتج الغذاء للنباتات والأكسجين. بدون عملية التمثيل الضوئي ، لن يكون من الممكن تناول العديد من الفواكه والخضروات الضرورية لنظام غذائي للإنسان. كما أن العديد من الحيوانات التي يستهلكها الإنسان لا تستطيع البقاء على قيد الحياة دون أن تتغذى على النباتات.

من ناحية أخرى ، فإن الأكسجين الذي تنتجه النباتات ضروري لجميع أشكال الحياة على الأرض ، بما في ذلك البشر ، من أجل البقاء. التمثيل الضوئي مسؤول أيضًا عن الحفاظ على استقرار مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. بدون التمثيل الضوئي ، لن تكون الحياة على الأرض ممكنة.

المراجع

1. افتح Stax. نظرة عامة على التمثيل الضوئي. (2012). جامعة رايس. تم الاسترجاع من: cnx.org.
2. فارابي ، إم جي. البناء الضوئي. (2007). كلية مجتمع جبل إستريلا. تم الاسترجاع من: 2.estrellamountain.edu.
3. "التمثيل الضوئي" (2007). موسوعة ماكجرو هيل للعلوم والتكنولوجيا ، الطبعة العاشرة. المجلد 13. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.
4. مقدمة عن التمثيل الضوئي. (2016). أكاديمية خان. تم الاسترجاع من: khanacademy.org.
5. "عمليات ردود الفعل الخفيفة المعتمدة" (2016). بلا حدود تم الاسترجاع من: boundless.com.
6. بيرج ، جي إم ، تيموكزكو ، جي إل ، وسترير ، إل (2002). "الإكسسوارت صبغات_مراكز الطاقة_التفاعلية" الكيمياء الحيوية. تم الاسترجاع من: ncbi.nlm.nih.gov.
7. كونينج ، ري (1994) "دورة كالفين". تم الاسترجاع من: plantphys.info.
8. التمثيل الضوئي في النباتات. التركيب الضوئي تم الاسترجاع من: photosynthesiseducation.com.
9. "ما الذي سيحدث عدم التمثيل الضوئي؟" جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا. تم الاسترجاع من: scienceline.ucsb.edu.