المواد الكيميائية الناتجة عن عملية البناء الضوئي

ما هي المواد الكيميائية الناتجة عن عملية البناء الضوئي؟

البناء الضوئي (بالإنجليزية: Photosynthesis) هو العملية التي تستخدم فيها النباتات الطاقة الشمسية لإنتاج السكر، وتعتمد هذه العملية على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية بحيث تستخدمها جميع الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة، كما أنّها تُحول غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى غاز الأكسجين.^[١]

تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون (CO₂₎ من الهواء من خلال فتحات صغيرة في أوراقها تسمى الثغور، وذلك حتى يصل إلى البلاستيدات الخضراء داخل النبتة فيلتقي بالماء وأشعة الشمس ليكونوا معًا عملية البناء الضوئي، وتنتج النبتة من هذه العملية 3 مواد كيميائية، وهي: الجلوكوز، والأكسجين، والماء، وفيما يأتي أهم المعلومات عن كل منها:^[٢]

الجلوكوز

يُعد الجلوكوز (بالإنجليزية: glucose)، أو السكر البسيط السبب الرئيسي في حدوث عملية البناء الضوئي، وهو الناتج الأخير لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية داخل النباتات، كما ويُمثل الجلوكوز الطاقة المُخزنة التي يُمكن أن يستخدمها النبات، أو تستهلكها الكائنات الحية الأخرى عندما تتغذى على النباتات.^[١]

الأكسجين

تنتج جزيئات الأكسجين (O₂₎ من عملية البناء الضوئي، وتُطلق إلى الغلاف الجوي عن طريق أوراق النبات،^[١] إذ يمر هذا الأكسجين قبل إطلاقه إلى الهواء عبر الثغور الموجودة في أوراق النباتات، لتقوم الكائنات الحية؛ مثل الإنسان، والحيوان، وحتى النباتات نفسها باستخدامه لاحقًا في عملية التنفس الخلوي. ^[٢]

الماء  

يُعد الماء (H₂O) أيضًا من المواد الكيميائية التي تنتج من عملية البناء الضوئي، وينتج هذا الماء من ارتباط ذرات الأكسجين الموجودة في جزيئات ثاني أكسيد الكربون مع ذرات الهيدروجين الحرة،^[١] ليجري فيما بعد إطلاق الماء الناتج على شكل بخار ماء عبر الثغور الموجودة في أوراق النباتات التي يخرج منها غاز الأكسجين.^[٣]

المواد الكيميائية الناتجة عن مراحل البناء الضوئي

يُمكن تقسيم عملية البناء الضوئي إلى مرحلتين، بحيث تكون المرحلة الأولى عملية البناء الضوئي المعتمدة على الضوء وتُسمى تفاعلات الضوء، في حين تكون المرحلة الثانية عملية البناء الضوئي المستقلة عن الضوء أو التي لا تعتمد على الضوء وتُسمى التفاعلات المظلمة، وفيما يأتي تفصيلًا لكل مرحلة والمواد الناتجة من خلالها:^[١]

نواتج التفاعلات التي تعتمد على الضوء

تُسمى عملية التفاعلات التي تعتمد على الضوء (بالإنجليزية: Light-Dependent Process) بتفاعلات الضوء، لأنها تحتاج إلى ضوء الشمس لتتم بنجاح، وتنتج هذه المرحلة مادتين كيميائيتين وهما:^[١]

• أدينوسين ثلاثي الفوسفات (بالإنجليزية: Adenosine triphosphate)‏ (ATP)، والذي يُعرف أيضًا باسم جزيئات الطاقة.
• نيكوتيناميد أدينين ثنائي نوكليوتيد الفوسفات (بالإنجليزية: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) (NADPH).

بحيث تُحوّل الطاقة الضوئية في هذه المرحلة إلى طاقة على شكل جزيئات (ATP) و(NADPH)، إذ يمثل (ATP) الطاقة الكيميائية المخزنة، ثم تُستخدم هذه المنتجات مرة أخرى في المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئي.^[١]

نواتج التفاعلات التي لا تعتمد على الضوء

المرحلة الثانية من عملية البناء الضوئي هي العملية التي لا تعتمد على الضوء (بالإنجليزية: Light-Independent Process)، وتُسمى أيضًا بالتفاعلات المظلمة، وفي هذه المرحلة تُستخدم الطاقة المُخزنة في جزيئات الطاقة الناتجة من المرحلة الأولى (ATP) و(NADPH) لكسر بعض الروابط الكيميائية وتشكيل روابط جديدة، حيث ينتج عنها ما يأتي:^[١]

• الجلوكوز

يتكون نتيجة تكسُّر روابط ثاني أكسيد الكربون، بحيث يرتبط عنصر الكربون (C) بجزيئات الماء. 

• الماء

يتكون نتيجة ارتباط ذرات الأكسجين الموجودة في جزيء ثاني أكسيد الكربون مع ذرة الهيدروجين الحرة.

• غاز الأكسجين

يتكون نتيجة تكسّر جزيئات الماء الموجودة في النباتات لتتحرر ذرات الأكسجين من جزيء الماء وتنطلق في الغلاف الجوي.

معادلة البناء الضوئي

تحدث عملية البناء الضوئي عن طريق امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء من خلال أوراقها، والماء الموجود في التربة من خلال جذورها، وأشعة الشمس، لإنتاج سكر الجلوكوز، والماء، وغاز الأكسجين،^[٣] وفيما يأتي المعادلة الكيميائية الكاملة الموزونة لعملية البناء الضوئي:^[٤]

12 جزيء ماء + 6 جزيئات ثاني أكسيد الكربون + طاقة ضوئية ← 1 جزيء جلوكوز + 6 جزيئات ماء + 6 جزيئات أكسجين

وبالرموز:

C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂ ← light energy + 6CO₂ + 12H₂O

حيث إن:^[٤]

• H₂O: جزيء الماء.
• CO₂: جزيء ثاني أكسيد الكربون.
• light energy: الطاقة الضوئية.
• O₂: غاز الأكسجين.
• C₆H₁₂O₆: سكر الجلوكوز.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت ث ج ح خ د} Doug Bennett (8/12/2020), "What Are the Reactants & Products in the Equation for Photosynthesis?", sciencing, Retrieved 17/12/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Photosynthesis", visible body, Retrieved 17/12/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب} Daisy Dobrijevic (27/11/2021), "photosynthesis", livescience, Retrieved 18/12/2021. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "Basic products of photosynthesis", britannica, Retrieved 18/12/2021. Edited.