بدأت أبحاث التمثيل الضوئي منذ حوالي 300 سنة ، حيث أجرى الطبيب البلجيكي والكيميائي يناير بابتيستا فان هيلمونت العديد من التجارب ذات الصلة بالتمثيل الضوئي ، وفي وقت لاحق ، وجدت تجارب أخرى علي النباتات حيث يمتص من الهواء ثاني أكسيد الكربون من خلال أوراقها ، وكانت جميع هذه التجارب هي الجهود الأولية التي مهدت الطريق لمزيد من اكتشاف ظاهرة التمثيل الضوئي .حيث كشفت ان عملية التمثيل الضوئي تتم من خلال النباتات الخضراء وهي قادرة على أمتصاص المواد الغذائية التي تبدأ بسلسلة لتغذية جميع الكائنات الحية .
والتمثيل الضوئي هي العملية التي تتم من خلال الخلايا النباتية لتحويل الطاقة الشمسية والطاقة الكيميائية إلى الأكسجين والجلوكوز ، والأكسجين هو واحد من أهم العناصر للحياة ، ويتم تخزين الجلوكوز في شكل نشا ويستخدم كغذاء للكائنات الحية .
حيث أن جزء من المصنع يأخذ الضوء من مكان مرتفع بكثافة إلي الورقة ، ثم تتناول الورقة من قبل البشرة التي توفر لها الحماية ، حيث أن هناك خلايا على الوجه الخلفي للورقة ، أو السفلي ، ومن خلال الثغور ، تتلقى carbondiocsit، والطاقة الكيميائية والطاقة الشمسية إلى ورقة .
وهناك خلايا تحت البشرة تسمى السور حمة التي تحتوي على الكثير من البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على حزم الكلوروفيل ، ويتكون الضلع المركزي من السفن الخشبية ، التي تنقل المياه والمعادن ، والسكر نتاج عملية التمثيل الضوئي ، لتصل إلى جميع أجزاء النبات .العوامل التالية ضرورية لأداء عملية التمثيل الضوئي :
أشعة الشمس:
تحتاج النباتات إلى الضوء لأداء عملية التمثيل الضوئي القادم من أشعة الشمس .
الكلوروفيل :
الكلوروفيل هو الصبغة الخضراء التي يتم العثور عليها في البلاستيدات الخضراء من الأوراق الحمة . الكلوروفيل هو العنصر الضروري لامتصاص الأشعة الضوئية ، وتحويلها إلى طاقة ، والمصنع دون الكلوروفيل سيكون غير قادر على إنتاج المواد الغذائية وسيكون بحاجة إلى أن يعيش كطفيلي أو رمامة .
ويتم الحصول على الأملاح المعدنية والماء من خلال جذور الشعر المتصله بالنبات ، وتستخدم هذه المعادن ، في تشكيل الكلوروفيل كمادة خام لتشكيل السكريات ، والتي هي من المنتجات الأساسية لعملية التمثيل الضوئي .
ويتم الحصول على غاز ثاني أكسيد الكربون من قبل النباتات من الهواء عن طريق عملية الانتشار من خلال أغشية الخلايا الورقية حيث يشارك ثاني أكسيد الكربون مباشرة في تكوين الجلوكوز .
الطاقة:
والنباتات تحتاج إلى الطاقة لتنفيذ تفاعلات التمثيل الضوئي ، وتتم الطاقة عن طريق جزيئات تسمى إقبال الطاقة .
الإنزيمات:
الإنزيمات هي مواد عضوية التي من شأنها تعمل على تسريع التفاعلات الكيميائية في التمثيل الضوئي .
وتنقسم ردود الفعل الضوئي إلى مرحلتين :
المرحلة الخفيفة
المرحلة المظلمة ” الكيميائية”
وتنطوي هذه العملية على المرحلة الخفيفة لجزيئات الماء بسبب الضوء والكلوروفيل ، لتشكل الأكسجين والهيدروجين . وبالتالي يتشكل الأكسجين ليخرج وليتم تحريره من قبل المصنع ، لتأتي ردود فعل الهيدروجين وليدخل في المرحلة المقبلة .
المرحلة المظلمة أو الضوء الكيميائي هي المرحلة التي ليست بالضروري أن تقوم بشكل مباشر . فقد يتفاعل ثاني أكسيد الكربون من الجو مع المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في البلاستيدات الخضراء ، مثل ريبولوز ، لتشكيل الجلوكوز ، ويتم كل ذلك مع مساعدة الإنزيمات في سلسلة معقدة من التفاعلات .
ولم يتم تنفيذ البناء الضوئي الدائم بنفس الشدة ، فهناك بعض العوامل التي يمكن أن تتجاوز أو تتم بالتعجيل ، وهناك العوامل التي تؤثر على وظيفة التمثيل الضوئي للنباتات ، وهي :
شدة الإضاءة
درجة الحرارة
مدى تركيز ثاني أكسيد الكربون علي الغلاف الجوي
والأنزيمات المشاركة في عملية التمثيل الضوئي هي العطوب الحرارية ” التي توقفت عن العمل في درجات حرارة عالية” ، بحيث تصل إلى درجات الحرارة فوق 40 درجة مئوية ليختفي البناء الضوئي .
ثاني أكسيد الكربون هو المادة الخام التي تقوم على تشكيل الجلوكوز ، وبالتالي ، يجب أن تكون بتركيزات مناسبة في الغلاف الجوي .
المواد المصنعة من قبل الخضروات الخضراء تستهلك جزئيا لأداء الوظائف الحيوية ، بينما يتم تخزين الأجزاء المتبقية في الأجزاء المختلفة من النباتات وتستخدم التغذية في الكائنات الحية الأخرى .
وبالإضافة إلى ذلك ، فإن خلال عملية التمثيل الضوئي يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي ، وهذا عنصر ضروري للتنفس .
رد مع اقتباس
