المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي أو عملية التمثيل الضوئي العملية التي تقوم بها النباتات الغضراء وكثيراً مِن الكائنات الحية الأخرى بغرض تحويل الطاقة الضوئية لكيميائية ، وخلال هذا يقوم الكائن بإنتاج بعض المواد الكيميائية التي سنتعرف عليها في مقالنا حول المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي.
تعرف على:
ما هي المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي ؟
كثيراً مِن الكائنات الحية وأهمها النباتات تقوم بعملية البناء الضوئي كي تحصل على طعامها وخلال هذه العملية تقوم المصائد على سطح النبات بتجميع الطاقة الحرارية وتخزينها لإستخدامها في عملية معقدة لتحويل الماء وثاني أوكسيد الكربون لسكر يُعرف باسم الجلوكوز ، وهذا الجلوكوز الذي تُنتجه النباتات هو مصدرها للطاقة وسبيلها لصنع مواد أخرى مثل النشا والسليلوز ، ومِن الجدير بالذكر أن مادة السليوز مهمة للغاية في بناء جدران الخلايا ، وكذلك الأمر بالنسبة للنشا حيث يتم تخزينه في بذور النباتات وأجزاء مختلفة منها كمصدر للغذاء فميا بعد ، ولهذا فإنه وكما نلاحظ في كثيراً مِن الأطعمة مثل الأرز فإنها تكون مليئة بالنشا.
قد يهمك:
أي النباتات يقوم بعملية البناء الضوئي ؟
النباتات التي تقوم بعملية البناء الضوئي هي النباتات الخضراء التي تحتوي على صبغة الكلوروفيل فهذه الصبغة هي المسئولة عن تجميع الطاقة الضوئية القادمة مِن الشمس وتحويلها لطاقة كيميائية ، وفي واقع الأمر وعلى عكس ما يظن البعض فإنه لا يتم إمتصاص الطاقة الضوئية للشمس كاملةً وإنما يتم إمتصاص الضوء الأحمر والأزرق منها فقط ويتم عكسه كضوء أخضر ولهذا فإن النباتات التي تحتوي على صبغة الكلوروفيل لونها أخضر.
ملحوظة: بعض أنواع النباتات تتوقف عن إنتاج الكلوروفيل في أوقات معينة مِن العام ولهذا نلاحظ تغير لون النبتة خلال هذا الوقت حيث لا ينعكس الضوء الأخضر بعد الأن.
تعرف على:
المسار الكيميائي للبناء الضوئي في النباتات
حسناً في واقع الأمر فإن المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي لا تتم بالسهولة التي يبدو عليها الأمر حيث تمر عملية البناء الضوئي بعدد مِن العمليات الكيميائية بالغة التعقيد لتؤتي ثمارها النهائية فالأمر ليس ببساطة إضافة بعض الماء إلى ثاني أوكسيد الكربون وسوف نحصل على أوكسجين وسكريات ، وإنما يتضمن الأمر مسار كيميائي بالغ التعقيد ولكن مجموعة الإنزيمات والإنزيمات المساعدة تُسهل مِن هذا المسار كثيراً.
ومِن الجدير بالذكر في مقالنا حول المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي أن إنزيم روبيسكو هو الإنزيم المسئول عن تثبيت ثاني أوكسيد الكربون أي أنه وبإختصار شديد يقوم بربط ثاني أوكسيد الكربون بجزيء كربوني لنحصل على السكر والذي تستخدمه النباتات ، وعلى طول عملية التفاعل تُطلق النباتات جزيء الأوكسجين ، ويجب الإشارة إلى أن الإنزيم ليس بالكفاءة المرجوة فهو ولسوء الحظ يعمل بنفس الفعالية على تثبيت الأوكسجين بدلاً مِن ثاني أوكسيد الكربوون خلال عملية تُعرف باسم التنفس الضوئي.
العملية السابق ذكرها تستهلك الكثير مِن الطاقة حيث يتعين على النبات استخدام الطاقة في تحويل منتجات التنفس الضوئي مرة تلو الأخرى إلى شكل مِن شأنه التفاعل مع ثاني أوكسيد الكربون.
قد يهمك:
لماذا تُعد عملية البناء الضوئي ضمن أعظم 100 إكتشاف على مر التاريخ ؟
حسناً إن لم يكف ما ذكرناه حول المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي والمسار الكيميائي لفعلها كافياً لجعل عملية البناء الضوئي ضمن أعظم 100 إكتشاف على مر التاريخ فيجب العلم أن عملية البناء الضوئي هي ما يقود الإنتاج النباتي في كافة أنحاء العالم ، كما أن نسبة كبيرة للغاية مِن الهواء الذي نستنشقه ناجم عن عملية البناء الضوئي حيث تُعتبر النباتات أحد العناصر الرئيسية المهمة لدورة الأوكسجين على الكوكب ودونها سوف تموت كافة الثدييات على وجه الأرض ومنهم الإنسان ونسبة كبيرة مِن الحيوانات التي تعتمد على الأوكسجين.
إكتشف هذه العملية العالم القدير يان إنغينهاوس وبإكتشافه هذا ساهم كثيراً في إثراء فهمنا لماهية النباتات ووظيفتها ، كما ساعد على فهم وتفسير اثنين مِن أهم الغازات الأساسية على سطح الكوكب وهما غاز الأوكسجين وغازز ثاني أوكسيد الكربون ، وفوق هذا كله فإن إكتشاف عملية البناء الضوئي تُعد الأساس الأول والأهم في علوم مثل هندسة النباتات والمحاصيل الزراعية.
تطور عملية البناء الضوئي على مر التاريخ
المقصود بتطور عملية البناء الضوئي على مر التاريخ هو أصل هذه العملية وكيف بدأت مِن الأساس فالنباتات والكائنات التي تستخدم عملية البناء الضوئي على متن الكوكب منذ ملايين السنين وأنذاك لم يكن البشر موجودين لدراسة هذه العملية وبالتأكيد فإن المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي التي تحدث في الوقت الراهن ليست حتى مشابهة ل المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي التي كانت تحدث منذ ملايين السنين لأول كائن يستخدم عملية البناء الضوئي.
مِن المحتمل وبنسبة كبيرة أن الكائن الأول الذي استخدم عملية البناء الضوئي قد تطور خلال وقت مبكر مِن التاريخ التطوري للحياة ، وفي الغالب فقد استخدم هذا الكائن غازات مختزلة مثل الإلكترونات والهيدروجين بدلاً مِن الماء ، ومِن الجدير بالذكر أنه يوجد ثلاث مسارات إستقلابية أساسية مِن خلالها يُمكن أن تحدث عملية البناء الضوئي وهي:
1- التركيب الضوئي ثلاثي الكربون C3
التركيب الضوئي ثلاثي الكربون C3 هو المسار الأقدم والأكثر شيوعاً حتى وتستخدمه بعض النباتات التي تستخدم حلقة كالفن في أولى الخطوات لدمج ثاني أوكسيد الكربوون بالمواد العضوية.
2- التركيب الضوئي رباعي الكربون C4
في حين أن التركيب الضوئي رباعي الكربون C4 تستخدمه نباتات تستهل حلقة كالفين بتفاعلات تدمج بين مركبات مكونة مِن أربع ذرات كربون وثاني اوكسيد الكربون
3- الأيض حامض المخلدات CAM
أما الإيض حامض المخلدات CAM فهو عملية تكيف للتركيب الضوئي كانت تحدث خلال الظروف القحولية.
ملحوظة: كلاً مِن C4 و CAM يتمتعون بعمليات تكيف خاصة لحفظ الماء.
حقائق طريفة
حسناً بدايةً وقبل التطرق للحقيقة الطريفة في مقالنا حول المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي يجب الإشارة إلى أننا جميعاً نعلم أن عملية البناء الضوئي تتم بفضل صبغة الكلوروفيل التي تعمل على تجميع الطاقة الضوئية مِن الشمس خلال ساعات النهار ، ولكن هل تعلم عزيزي القاريء أن التركيب الكيميائي لمادةة الكلوروفيل هذه يُشبه وبشكل كبير هيموجلوبين الدم لدى الحيوانات حيث أن كلاً منهما مشتق مِن الربورفرين ، والفارق فقط هو أن الكلوروفيل الخاص بالنباتات يحتوي على الماجنيسيوم في حين أن الهيموجلوبين يحتوي على الحديد بدلاً مِن ذلك أليس أمراً غريباً حقاً ومثير للإنتباه؟.
وفي نهاية مقالنا عن المواد الكيميائية التي تنتج عن عملية البناء الضوئي يجب الإشارة وللمرة الأخيرة إلى مدى عظمة وأهمية إكتشاف عملية البناء الضوئي وكيف أن كثيراً مِن الأمور المهمة في حياتنا الراهنة ما كانت لتُصبح ما هي عليه الأن لولا هذا الإكتشاف الرائع.