التركيب الضوئي عملية إنتاج الطعام التي تحدث في النباتات الخضراء وهي الوظيفة الأساسية لأوارق النباتات. تستخدم النباتات الخضراء الطاقة من الضوء، لتركيب ثاني أكسيد الكربون مع الماء، لصنع السكر، والمركبات الكيميائية الأخرى. وكل طعامنا يأتي من هذا النشاط الهام المتمثل في تحويل الطاقة في النباتات الخضراء. وفي هذه العملية يتم تحويل طاقة الضوء إلى طاقة كيميائية تخزن في الطعام الذي تنتجه النباتات الخضراء. وتأكل الحيوانات النباتات، ونأكل نحن المنتجات الحيوانية وكذلك النباتات.
يمتص خِضَابْ أخضر يسمى اليَخضُوْر (الكلوروفيل) الضوء المستخدم في التركيب الضوئي. وتحتوي كل خلية إنتاج طعام في ورقة النبات على اليَخضُوْر في جسيمات صغيرة تسمى حبيبات اليَخضُوْر. وفي حبيبات اليَخضُوْر تتسبب طاقة الضوء في تفتيت الماء المسحوب من التربة وتحويله إلى هيدروجين وأكسجين في سلسلة من الخطوات المعقدة. ويمتزج الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء، مكونين سكراً بسيطاً. ويتم إطلاق الأكسجين من جزئيات الماء أثناء العملية. ومن السكر، بالإضافة إلى النيتروجين، والكبريت، والفوسفور، من التربة، يمكن للنباتات الخضراء أن تُنتج النشا، والدهن، والبروتين، والفيتامينات، ومركبات معقدة أخرى ضرورية للحياة. ويوفر التركيب الضوئي الطاقة الكيميائية المطلوبة لإنتاج هذه المركبات.
وهناك أنواع من البكتيريا والطحالب يمكنها أن تحفظ طاقة الضوء وتستعملها لصنع الطعام. تحتوي بكتيريا التركيب الضوئي، على سبيل المثال، على اليخضور في جسيمات دقيقة تسمى الخلايا الملونة. وفي هذه الخلايا تتحد مركبات غير الماء بثاني أكسيد الكربون لتكوّن سكرًا. ولا ينطلق عن هذا غاز الأكسجين.
وتحوِّل النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون والماء إلى غذاء وأكسجين. و”تحرق” النباتات والحيوانات الطعام بتوحيده مع الأكسجين لإطلاق الطاقة للنمو وغيره من النشاطات. هذه العملية التي تدعى التنفس، هي عكس التركيب الضوئي. فالأكسجين يُستهلك، وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء. ثم تستخدم النباتات ثاني أكسيد الكربون مع الماء لإعطائنا طعامًا أكثر وأكسجين. وتحافظ دورة عملية التركيب الضوئي والتنفس على التوازن الطبيعي في الأرض لثاني أكسيد الكربون والأكسجين.
التركيب الضوئي
البناء الضوئي
البناء الضوئي وهي عملية حيوية هامة تحدث في النباتات , الطحالب و البكتيريا الخضراء المزرقة .
- و العناصر اللازمة لحدوثها : الماء ، الضوء ، ثاني أكسيد الكربون .
- أهميتها :
1- إنتاج الأكسجين اللازم لعملية التنفس .
2- الحفاظ على ثبات O2 ، CO2 في الجو .
3- إنتاج مواد عضوية معقدة من مواد غير عضوية أولية بسيطة .
معادلة ماير:
* تركيب البلاستيدات الخضراء.
البلاستيدات الخضراء من أكثر أنواع البلاستيدات انتشاراً ، وهي عضيات خلوية تتم فيها عملية البناء الضوئي .
- تحاط البلاستيدات الخضراء بغشائين خارجي وداخلي ويعملان على تنظيم انتقال المواد من البلاستيدة وإليها .
* صفائح غشائية مرتبة على شكل أكياس مسطحة تدعى الثايلاكويدات ، تترتب فوق بعضها على هيئة أقراص لتشكل الغرانا ومفردها غرانم وتنتظم هذه الأقراص بطريقة تسمح لها بامتصاص الحد الأقصى من الضوء .
* تحتوي أعشية الثايلاكويدات على أصباغ مختلفة تمتص الطاقة الضوئية وبخاصة صبغة الكلوروفيل ، كما تحتوي على بعض الأنزيمات وعلى نواقل للإلكترونات من أهمها بروتينات ، سيتوكرومات .
* اللُحمة (Stroma): سائل كثيف يوجد بين الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء والغرانا وتحتوي على معظم الأنزيمات اللازمة لعملية البناء الضوئي بالإضافة إلى حبيبات نشوية وجزيئات DNA ، RNA ورايبوسومات .
آلية البناء الضوئي :
تتضمن عملية البناء الضوئي سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن في المركبات العضوية .
تشمل عملية البناء الضوئي مرحلتين متميزتين تبعاً لحاجتهما للضوء ولكنهما مرتبطتان ببعضهما :
المرحلة الأولى : التفاعلات الضوئية : يتم فيها امتصاص الطاقة الضوئية بوساطة جزيء الكلوروفيل في الثايلاكويدات وتحويلها إلى طاقة كيميائية تختزن مؤقتاً في جزيئات غنية بالطاقة .
المرحلة الثانية : التفاعلات اللاضوئية : تستخدم الجزيئات الغنية بالطاقة في بناء مركبات سكر ثلاثية الكربون بإضافة ثاني أكسيد الكربون الجوي في سلسلة من تفاعلات تشكل حلقة كالفن ويتم في هذه المرحلة خزن الطاقة في السكريات والمركبات العضوية الأخرى الناتجة منها.
ملاحظة : التفاعلات الضوئية : تحتاج للضوء .
التفاعلات اللاضوئية : لا تحتاج للضوء ، وتعتمد على نواتج التفاعلات الضوئية .