الرئيسية / أخبار زراعية / البناء الضوئي

البناء الضوئي

تأمل في خلق الله٢٤ :سر الحياة على الأرض : البناء الضوئي Photosynthesis

ا. د. محمد المليجي

تقوم النباتات بعملية حيوية  تحكم  حياتنا وتعمل على بقاء البيئة صالحة للحياة تسمي البناء الضوئي تستهلك فيها ثانيأكسيد الكربون السام الذي يخرج من تنفس الإنسان والحيوان والبكتيريا والفطريات والنباتات والمصانع وعادم السياراتوحرائق قش الأرز ودخان المدخنين ليبني النبات من هذا الغاز الخانق السكر والطاقة التي نعيش بها. يصنع بها النباتالحبوب والثمار والزيوت والعطور ويطلق الأكسجين.

في هذه العملية يستنشق النبات ثاني أكسيد الكربون وفي وجود الماء والضوء يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى سكر  وينطلقالأكسجين.  هذا التفاعل غاية في التعقيد وأخذ من العلماء عشرات السنين حتى يفهمون بعض أسراره ليصبح المخلوق الذييصنع من الفسيخ شربات لكي تستمر الحياة في هذا الكون العجيب.

سأحاول تبسيط فهم  عملية البناء الضوئي والتي تدور في مساحة تقل عن سمك شعرة الرأس بألف مرة تقريبا وفي وعاءمغلق بغشاء رقيق له مواصفات خاصة جدا يحتوي صبغة الكلوروفيل يسمي الثيلا كويد Thylakoid وهو قرص ضمنمجموعة أقراص توجد في حبيبات مرتصة داخل البلاستيدات الخضراء Chloroplasts في الخلايا النباتية.

تدخل أشعة الضوء في شكل فوتونات Photons تختلط مع جزيء الكلوروفيل بالماء وثاني أكسيد الكربون ليكون تركيب عجيبويحدث ما نسميه تفاعل الضوء Light reaction لأن هناك تفاعل ثاني في العملية يسمي تفاعل الظلام Dark reaction وهذا ليس لأنه لا يحدث الا في الظلام فهو يحدث في كل وقت ولكنه لا يحتاج الضوء لإتمامه مثل تفاعل الضوء.

في تفاعل الضوء ينفصل جزيء الماء إلى هيدروجين وأكسجين ويسبب الضوء اثارة الإلكترونات فتقفز كالأطفال لتصعد سلميدبره له جزئ الكلوروفيل.

والالكترونات مخلوقات عجيبة وغاية في الالتزام رغم أننا نعتبرها سالبة. فالإلكترونات السالبة الشحنة في الذرة تدور فيمدارات حول النواة الموجبة الشحنة. وكل إلكترون له مدار يسير فيه بسرعة فوق الخيال ولكن إذا تعرض لطاقة يصبح كالطفلالشقي الذي يلتهم السكر فيقفز من مداره إلى مدار أوسع حيث أن مداره مرن إلى حد ما ولكنه حتما سيعود إلى مدارهالأصلي بعد ان يفقد ما اكتسبه من طاقة.

لذلك يكتسب الإلكترون الطاقة ويصعد سلم الكلوروفيل لحظيا ليسلم ما اكتسبه من طاقة في خطوتين إلى مركبين تسمىمركبات الطاقة ويعود لحالته الأولي ليكرر الدورة أي انه يحمل الطاقة إلى مستوي أعلى ويعود ليشحن مرة أخري.

في تفاعل الضوء تتكون اربع مركبات هما الهيدروجين H والأكسجين O2 و مركبات الطاقة وهما ATP و NADP.

حتي الآن لم نستخدم ثاني أكسيد الكربون CO2.

في تفاعل الظلام يستخدم ثاني أكسيد الكربون ومركبات الطاقة في تصنيع جزئ السكر وهو من الكربون والأكسجين الموجودفي ثاني اكسيد الكربون بينما ينطلق الأكسجين الذي نتج من تفكك جزئ الماء في الهواء لنتنفسه ويحل محل غاز ثاني اكسيدالكربون الخانق الذي دخل في صناعة السكر.

لتصنيع جزئ السكر نحتاج إلى مصنع كبير به خطوات تصنيع ومراحل تجهيز وتحضير عديدة لأن جزيء السكر الذي نأكلهمثل الجلوكوز او الفركتوز يشبه العمارة التى تتكون من عدة طوابق رغم أنه من نفس الطوب. يتم بناء جزئ السكر طوبة طوبةمن الكربون والأكسجين حتى يكتمل بناءه. ولا تتعجب فجسم الإنسان والحيوان والنبات معظمه مكون من كربون وأكسجينأيضا.

جزئ الجلوكوز يتكون من ست ذرات كربون ترتبط مع ذرات الأكسجين بروابط هيدروجينية قوية لتكون التركيب الفراغي المميزللسكر الذي يعطيه الشكل واللون والطعم الذي نعرفه.

ولأن المادة لا تفني ولا تخلق من عدم كما سبق وبينت في مقال سابق ففي البناء الضوئي يستخدم النبات ست ذرات كربونمن ثاني أكسيد الكربون وست جزيئات من الماء وينتج لنا جزئ سكر به ست ذرات كربون وست جزيئات أكسجين.

أي ان النبات لم يفقدنا شيء فبقدر ما أخذ أعطي ولم يستهلك إلا فوتونات الضوء الذي يرسلها الخالق من أعلي. أما هذاالمصنع  الذي تتم فيه صناعة السكر يسمي بدورة كالفن وسميت بإسم العالم الذي اقترحها ودرسها في البداية.

كل هذا يحدث في مكان لا تراه العين البشرية ولا تدركه ألا من خلال المجاهر ذات القوة التكبيرية العظيمة.

بناء ضوئي، Photosynthesis, Chloroplasts

عن Mohamed El Meleigi

Professor of Plant Pathology and Microbiology Worked in University Alexandria Egypt, North Dakota State University, University of Kentucky, Kansas State University, king Saud University, Qassim University

اقرأ ايضاً

البناء الضوئي

كيف يتم البناء الضوئي في النباتات الملونة والبيضاء

كيف تنتج الاوراق البيضاء الطاقة في غياب الكلوروفيل ؟  ا. د. محمد المليجي  نري بعض النباتات لها اوراق وازهار وسيقان بيضاء او حمراء او صفراء وبالوان عديدة احيانا ونري ايضا نباتات زينة بأوراقمبرقشة بها مساحات بيضاء متناثرة كبيرة او صغيرة فكيف تتم عملية البناء الضوئي في انسجة ليست خضراء اي لا تحتويبلاستيدات خضراء وكلوروفيل ؟  ج: التمثيل الضوئي (الذي يعني حرفياً “تجميع الضوء”) هو تلك العملية الكيميائية الأنيقة التي أطلقت الحياة كما نعرفها منذحوالي 4 مليارات سنة.  للإجابة على السؤال، سنحتاج إلى درس كيمياء قصير.  ستة جزيئات من الماء (H2O) بالإضافة إلىستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (CO2) في وجود  الطاقة الضوئية تنتج جزيء واحد من سكر الجلوكوز (C6H12O6) وتنبعث منها ستة جزيئات من الأكسجين (O2) كمنتجثانوي.  جزيء السكر هذا يقود العالم الحي.  تأكل الحيوانات النباتات ، ثم تتنفس الأكسجين ، الذي يستخدم في حرقالسكر ، وإطلاق الطاقة الشمسية المخزنة في الجلوكوز وإطلاق ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.  هذه هي الحياةباختصار.   في النباتات الملونة  تحتوي جميع نباتات البناء الضوئي على جزيء صبغ يسمى الكلوروفيل.  يمتص هذا الجزيء معظم الطاقة من الجزءالبنفسجي والأزرق والبرتقالي المحمر من طيف الضوء.  لا يمتص اللون الأخضر ، لذلك ينعكس ذلك على أعيننا ونرى الورقةخضراء.  هناك أيضًا أصباغ ملحقة ، تسمى الكاروتينات ، تلتقط الطاقة التي لا يمتصها الكلوروفيل.  هناك ما لا يقل عن600 كاروتينات معروفة ، مقسمة إلى زانثوفيل صفراء وكاروتين أحمر وبرتقالي.  تمتص الضوء الأزرق وتظهر لأعيننا صفراءأو حمراء أو برتقالية.  أنثوسيانين هو صبغة مهمة أخرى لا تشارك بشكل مباشر في عملية التمثيل الضوئي ، ولكنها تعطيالسيقان الحمراء أو الأوراق أو الزهور أو حتى الثمار لونها. من الواضح ان النباتات الملونة تمكنت من البقاء على قيد الحياة جيدًا بدون أوراق خضراء وفي مستويات الإضاءة المنخفضة.  ومع ذلك ، في يوم مشمس ، لا يوجد فرق جوهري بين قدرة الأوراق الحمراء والخضراء على حبس طاقة الشمس.  في النباتات البيضاء او المبرقشة هذا في النباتات الملونة او الخضراء فماذا يحدث في النباتات البيضاء كليا او جزئيا ؟ هناك ثلاث طرق لهذه النباتاتللحصول على الطاقة بكفاءة.  ١- نباتات تظهر لك بيضاء تماما وهي في الواقع تحتوي الكلورفيل كاملا كأي نبات اخضر كنبات الكوليوس Coleus الجميلفهو يحتوي الكلوروفيل ولكن حدث تغير في تركيب الخلايا لتحجب رؤية انعكاس اللون الأخضر لذلك فهو تغير هندسي فقطفي خلايا بشرة النبات تجعل اللون ابيض او درجات من الأخضر بينما الاوراق تحتوي الكلورفيل بصورة عادية ولكي تتأكد منذلك خذ ورقة وانظر لها مقابل اشعة الشمس وستجدها ليست بيضاء بل خضراء. changed the architecture of …

Leave a Reply