تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

أثبتت الدراسات العلمية عام 1905 على يد العالم بلاكمان بأن عملية التركيب الضوئي هي عمليةٌ لا تقتصر على التفاعل الضوئي والكيمياء الضوئية فقط، إنما تشمل تفاعلاً حيوياً، وذلك بسبب سرعة التفاعلات الضوئية، واحتياجها للطاقة على عكس تفاعلات الكيمياء الحيوية، فهي بطيئة، وتعمل على تثبيت غاز ثاني أكسيد الكربون، كما أثبت العالم هيل عام 1937 أن الماء يحتوي على الأوكسجين، وليس ثاني أكسيد الكربون ضمن عمليات الكيمياء الضوئية عبر عزل الكلوروبلاست عند تعرضها للضوء والماء لينبعث غاز الأكسجين فقط.

لذلك تعدُّ من أهمّ العمليات الكيميائية حيويةً على سطح الأرض بفضل تحويل النباتات ثاني أوكسيد الكربون والماء إلى نشاء باستخدام طاقة الشمس وضوئها، ليعمل الكلوروفيل على إطراح غاز الأوكسجين كناتجٍ ثانوي، لذلك يعدُّ التركيب الضوئي هو أساس الحياة النباتية كونها تمثل الغذاء بشكلٍ ذاتي، واستخدام نواتج التركيب الضوئي في تصنيع المركبات العضوية الأخرى، مثل: الأحماض النووية، الدهون، البروتينات، الهرمونات ومن ثم كل الحياة الحيوانية بسبب توفيرها الغذاء لهم على كوكب الأرض، كما تؤثر عملية التركيب الضوئي على المناخ بشكلٍ أفضل.

تعريف التركيب الضوئي

هي عمليةٌ فيزيائية كيميائية معقدة يتمُّ من خلالها تحويل ضوء الشمس الذي يحمل طاقة كهرومغناطيسية على شكل فوتوناتٍ إلى طاقةٍ كيميائية يتمُّ تخزينها بروابط سكرية عبر النباتات، والطحالب الخضراء، والبكتريا الخضراء المزرقة بواسطة الصانعات الخضراء ليتمّ إطلاق غاز الأوكسجين، وتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى مادةٍ عضوية ضمن المعادلة التالية: (CO₂  + 6H₂   light + chloroplasts  C₆H₁₂O₆ + 60₂)  

 أهمّ العناصر المطلوبة للقيام بعملية التركيب الضوئي

1- منبع ضوئي (ضوء الشمس).

2- أكسدة مركب ثاني أكسيد الكربون.

3- توليد الكربيوهيدرات (مركبات الطاقة).

4- توفر عنصر الهيدروجين من مركبٍ مؤكسد بشكلٍ جيد (الماء)، وقد تستحصل بعض الكائنات الحية على الهيدروجين من مركب كبريتيد الهدروجين H₂S، كما في البكتريا الأرجوانية والخضراء لتكون الناتج عن عملية الأكسدة هو الكبريت عوضاً عن الأكسجين.

 أهمّ مصطلحات التركيب الضوئي

1- اليخضور

وهي صبغةٌ خضراء اللون مسؤولةٌ عن إكساب المجموع الخضري للنبات (أوراق، ساق، ثمار) اللون الأخضر، ويسمّى أيضاً الكلوروفيل، وهي كلمة يونانية على شقين كلوروس، وتعني أخضر وفيلون، وتعني ورقة، كما يلعب اليخضور دوراً رئيسياً في إتمام عملية التركيب الضوئي عبر امتصاصه أشعة الشمس بكافة أطيافه السبعة عدا الطيف ذي اللون الأخضر مسبّباً تلون النبات باللون الأخضر، وتعمل على امتصاص الطيف الأحمر، والأصفر، والبرتقالي بكثرة. أما البني، والنيلي، والأزرق يُمتصّ بنسبةٍ أقل.

2- الكلوروبلاست

تسمّى الصانعات اليخضورية، وتعتبر جسيماتٍ رئيسية في الطحالب والنباتات تنشأ من أجسام صغيرة غير متمايزة تسمّى البلاسيد تتواجد في القمم النامية في النباتات محاطة بغلافين، وتحتوي على اليخضور ضمن خلايا النباتات، والطحالب، والبكتريا الخضراء المزرقة.

وهي عبارة عن عضياتٍ ضمن كل الخلايا النباتية والخلايا الطلائعية النوى ليرتبط عملها مع اليخضور للقيام بعملية التركيب الضوئي في مرحلة تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقةٍ مختزنةٍ في السكريات المصطنعة، وتأخذ الصانعات الخضراء عدة أشكال تحت المجهر حسب نوع النبات.

وتأخذ الشكل اللولبي في السبيروجيرا والشكل الكأسي في الكلاميدوموناس، كما تعدُّ مسؤولةً عن اختزان النشاء، وتصنيع كل من الأحماض الدهنية والتيربين الضروري للقيام بعملية البناء الخلوي، ويتبع للكلوروبلاست (الصانعات الخضراء) عدة أنواع، وهي:

– خضراء: تحتوي على صبغة الكلوروفيل ذي اللون الأخضر.

– ذات الألوان: بالإضافة لاحتوائها على صبغة الكلوروفيل تحتوي أيضاً على صبغاتٍ من ألوان أخرى.

– عديمة اللون: يقتصر عملها على تخزين الغذاء.

تركيبها: وتتكون من غشاءٍ مضاعفٍ داخلي وخارجي بينهما فراغ، وفي الداخل تجد عدة صفائح تسمّى بالغرانا تحتوي على اليخضور، وتكون البلاسيدات الخضراء ضمن المجموع الخضري (الساق والأوراق)، وتأخذ الشكل البيضوي تحت المجهر.

3- الغلوكوز

يعدُّ شكلاً من أشكال الطاقة التي يحتاجها النبات للقيام بعملياته الحيوية كافةً، بالإضافة لدوره في عملية التركيب الضوئي، كما يلعب دوراً في تزويد معظم الكائنات الحية الأخرى، كالإنسان، والحيوان، والحشرات أيضاً بالطاقة، حيث يتواجد في عسل النحل، وأكثر الفواكه تحتويه بنسبةٍ كبيرةٍ مقارنةً بباقي الأنواع الأخرى هما: العنب، والتين.

أما شكله الفيزيائي النقي على شكل بلوراتٍ بيضاء، ويكافئ بدرجة حلاوته بنسبة 75 بالمئة سكر الطعام الجاهز، وينتمي الغلوكوز غذائياً إلى فئة الكربوهيدرات ذو تركيب بسيط، مما يسهل على الدم امتصاصه من الأمعاء بسهولة وسرعة مقارنةً بالسكريات المعقدة الأخرى. ^[1]

تفاعلات التركيب الضوئي

تتمُّ عملية التركيب الضوئي على مدار اليوم (24) ساعة، ولا تقترن بوجود الشمس، إنما تقترن بشدة الضوء لنجد أن النباتات تقوم بعملية التركيب ضمن دورتين حسب شدة الإضاءة حيث تسمّى:

1- الدورة الأولى (تفاعلات الضوء)

وهي عملية تعتمد على وجود الضوء بنسبةٍ جيدة تتمّ ضمن البلاسيدات عبر جهازٍ يتكون من (Storma , lamella , grana)، وتكون أهمية هذا الجهاز في تجميع الضوء الساقط على النبات، وتحويله إلى طاقةٍ ضوئية تختزل كمصدر هيدروجين في صورة NADPH، كما تعمل البلاسيدات على تشكل ثلاثي أدنين الفوسفات (ATP) ضمن صفائح الغرانا لاحتوائها على صبغات البناء الضوئي عبر استخدامها الطاقة المنتجة لتعمل على اختزال ثاني أوكسيد الكربون.

2- الدورة الثانية (تفاعلات الظلام)

ويطلق عليها أيضاً اسم آخر هو تفاعلات دورة كالفن، وذلك نسبةً إلى مكتشفها، وتتمّ في الليل في المناطق ذات الإضاءة الضعيفة، وتعمل على استغلال ما تمّ تخزينه من طاقة في الفترة الصباحية، ونجد فعالية دورة كالفن خاصةً في النباتات ذات الفلقتين باستخدام عنصرين بأحد المركبين (Dicot) و(Dicotyledon)، وتعتبر مركبات ثلاثية الكربون، كما يمكن تسميتها بدورة الكربون الثلاثية.

أما في النباتات ذات الفلقة الواحدة، ولأن تفاعلات الظلام لديها تتمّ عبر دورة هاتس سلاك، فتتمّ كل من تفاعلات الظلام في النباتات ذوات الفلقة الواحدة أو ذات الفلقتين في جزء (Stroma)، وتتمّ ضمنها التفاعلات الأنزيمية لغاز ثاني أكسيد الكربون، كما تعمل على تكوين مركبات الطاقة، مثل: السكر، حيث لا تعتمد تفاعلات الظلام على الضوء في عملها إنما تعتمد بشكلٍ رئيسي على ما اختزنه النبات في الفترة الصباحية من نواتج تفاعلات الضوء من (NADPH, ATP). ^[2]