البناء الضوئي

البناء الضوئي في النبات Photosynthesis

عمليةالبناء الضوئي من أهم العمليات الحيويةالتيتتم على سطح الكرة األرضيةويقوم فيها النبات األخضر وبعض الطحالب تعتبر النباتات ذاتية التغذية Autotrophic بعكس الكائنات الحية األخرى غيرذاتيةالتغذيةHeterotrophic وتشتمل عمليةالبناء الضوئي علىامتصاص الطاقةالضوئيةبواسطةالكلوروفيل الصبغة الخضرة وتحويلها إلى طاقةكيميائيةتستغلها في بناءموادكربوهيدراتية اسم التمثيل الكربوني ويطلق على هذه العمليةأحيانا

تعريف عملية البناء الضوئي مجمل العمليات الحيويةالتي تستطيعمن خاللها النباتات الخضراء والتي تحتوي على صبغ اليخضور من تصنيع موادها العضو ية من مواد العضويةوتترافق العملية عادةمعتحرير األكسجين تمثل عملية البناءالضوئي املصدرالرئيس ي للغذاءوالطاقة

معادلة البناء الضوئي CO2 H2O Sun light Chlorophyll C6H12O6 O2 H2O

البالستيدات الخضراء هي العضيات في الخلية النباتية املسئولة عن عملية البناءالضوئي

أصباغ البناء الضوئي تمثل هذه الصبغات مركبات عضويةتقوم بامتصاص الطاقةالضوئيةوتحويلها إلي طاقة كيميائية للنبات كي يتمكن من إكمال الجزء اآلخر من العملية وهي تكوين املواد الكربوهيدراتية أنواع الصبغات Chlorophylls الصبغاتاليخضورية-1 كلوروفيلأ الذي تعتبر أهم صبغات البناء الضوئي على اإلطالق ويوجد عند جميع النباتات التي تقوم بهذه العملية كلوروفيلب مع كلوروفيل الذي يوجد مترافقا أ لهإنماكميتهأق ومساعدا ل من كمية كلوروفيلأ

2- الصبغات املساعدة Carotenoids - الكاروتينات - الزانثوفيالت

األكسدة واالختزال في عملية البناء الضوئي تشتمل عملية البناء الضوئي على مجموعة من تفاعالت األكسدة واالختزال CO2 2H2O CH2O H2O O2 ما مصدر االكسجين المتصاعد هل من الماء أو من ثاني أكسيد الكربون توجد عدة دالئل توضح أن االكسجين المتصاعد مصدره تأكسد الماء ضوء كلوروفيل

1 تفاعل هل أوضح هل Hill تصاعد غاز االكسجين في غياب ثاني اكسيد الكربون عند تعريض البالستيدات الخضراء للضوء في وجود مادة مستقبلة للهيدروجين مثل أوكساالت الحديديك استنتج أن تصاعد االكسجين يشتمل على أكسدة عنصر الماء واختزال مادة اخرى 2 استخدام الماء الثقيل H2O استخدم الماء الثقيل المحتوي على 18O وذلك للتمييز بين اكسجين الموجود في الماء وغاز ثاني اكسيد الكربون وجد ان االكسجين المتصاعد هو 18O وهذا مايؤكد أن االكسجين المتصاعد مصدره الماء

آلية حدوث عملية البناء الضوئي 1- التفاعالتالضوئية تمثل هذه التفاعالت مجموعات تفاعالت أكسدة و اختزال ويتم خاللها تحويل الطاقة الضوئيةاملمتصةإلى طاقةكيميائيةولذا فهي تتأثر بالضوء بشكل مباشروتحدث في الجرانا يتم تكوين مركبات طاقة خاللها من خالل عملية فسفرة ضوئية وتتم هذه العملية بأحدي الطرقالتالية- فسفرةضوئيةدائريةتنتجخاللهامركباتطاقة على صورة ATP فسفرة ضوئية الدائرية تنتج خاللها مركبات طاقة على صورتي ATP and NADPHH

تابع آلية حدوث البناء الضوئي 2- التفاعالت الالضوئيةحشوة البالستيدة تحدث هذه التفاعالت في حشوة البالستيدة الخضراء دون الحاجة إلي الضوء لكنها تتم متزامنةمع انتهاء التفاعالت الضوئية - يتم خاللها تثبيت ثاني أكسيد الكربون واختزاله لتشكيل سكريات بسيطة وذلك عبر حلقة كيميائية تتضمن 13 تفاعال إنزيميا ويشترك فيها عدد كبير من السكريات الثالثية والرباعية والخماسية والسداسية والسباعية الكربون تدعى هذه الحلقة بحلقةكالفن نسبةإلىمكتشفها

Electron Transport رسم تخيطي للنقل اإللكتروني

تفاعالت الظالم دورة كالفن تحدث في ستروما البالستيدة يشتريك فيها مجموعة من األنزيمات يتم فيها تثبيت ثاني اكسيد الكربون في سكر خماسي ريبولوز 15 ثنائي تتكرر الفوسفات تكوين سكريات ثالثية ورباعية وخماسية وسداسية الدورة 6 مرات لتكوين 1 جزئ من سكر سداسي

توجد العديد من العوامل املحددة ملعدل حدوث عملية البناء الضوئي

1- شدة اإلضاءة لشدة اإلضاءة في البيئة الخارجية للنبات ومدة تعرضه للضوء تأثير على عملية البناء الضوئي ومعدل حدوثهافعندما تكون شدة اإلضاءةمنخفضةفإن سرعة عمليةالبناء الضوئي تتناسب طرديامعها حيث يزدادمعدل البناء الضوئي مع ارتفاع شدة الضوء و لكن إذا زادت شدة اإلضاءة بدرجة كبيرة واستمر تعرض النبات للضوء العادي مدة طويلة فإن ذلك يؤدي إلى انخفاض نشاط البناءالضوئي

2- تركيز ثاني أكسيد الكر بون زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى زيادة سرعة عمليةالبناء الضوئي و إذا زاد تركيز ثاني أكسد الكربون في البيئة الخارجية بدرجة عالية انخفضت سرعة عملية البناء الضوئي ويعزى ذلك ألثرها السام على النبات وإغالقه لثغوره حماية لنفسه من هذا التأثير وعند إغالق الثغور ينخفض تركيز ثاني أكسد الكربون حول الخاليا الخاصة بالبناء الضوئي ومن ثم تتناقصسرعةالعملية

3- درجة الحرارة تتأثر األنزيمات الخاصة بدورات البناء الضوئي بدرجات الحرارة زيا دة ونقصانا حيث ارتفاع درجةالحرارة يسرع من حدوث عمليةالبناء الضوئي ولكن مع الزيادة املفرطة في درجة الحرارة يؤدي ذلك إلى االنخفاض في معدل البناءالضوئي وبذلكتتأثر العملية

4-الماء وجد أن الكميةالالزمةمن املاء الستمرار عمليةالبناء الضوئي تقدر بحوالي 1 فقط من جملةاملاء املمتص بواسطة النبات وقد لوحظ أن معدل البناء الضوئي يرتفع إذا ما حدث جفاف بسيط باألوراق 15 فقد ماء ولكن هذا املعدل ينخفض تماما إذا ماوجد جفاف شديد بهذه األوراق 45 فقد ماء حيث أن فقد املاء يؤدي إلي االنكماش في الخالياوبالتالي قفل الثغور فيقل معدل التمثيل تبعا لذلكويؤدى الجفافأيضا إليقلةقابليةاألغشيةالبالزميةللنفاذيةوجفافاألنزيمات النسبيوقد يؤدي إليقلة سرعةتكوين املواد الكربوهيدارتيةاملتكونةمن عمليةالبناء مما يؤدى إلي تراكمها فياألوراق وبالتاليبطء سرعة عمليةالبناء

1- األنزيمات حيث تتوقف عملية البناء الضوئي على توفر األنزيمات الخاصة بهاو وكفاءتها وحدوثأي خلل بها يؤدي إلى التأثير علىمعدل العملية

2- تركيب الورقة الداخلي تتوقف كفاءة عملية البناء الضوئي على التركيب الداخلي للورقة والذي يختلففيذوات الفلقة عن ذواتالفلقتين

3- تراكم المنتجات إن تراكم املنتجات الكربوهيدراتية الناتجة من عملية البناء الضوئي في األوراق يؤدي إلى بطء العملية أنتهى