كيف تتم عملية البناء الضوئي

يعدّ البِناء الضوئي (Photosynthesis) من العمليّات الكيميائية المعقدة والتي تحدث في خلايا البكتيريا والتي تُسمّى بالبكتيريا الزرقاء، بالإضافة للصانعات الخضراء أو الكلورو بلاست في النباتات العليا والطّحالب، فيتمّ فيها تحويل طاقة الشمس الضوئية إلى كهرومغناطيسية وتكون مثل فوتونات أشعة الشمس، ثمّ تتحوّل إلى طاقة كيميائية يتمّ تخزينها في روابط الجلوكوز وذلك حسب المعادلة التالية:

6CO2 + 6H2O + light + chloroplasts = C6H12O6 + 6O2؛ نواتج هذه المعادلة هي كالتالي: أكسجين حيث إنّ كل جزيء من غاز ثاني أكسيد الكربون يقابله جزيء أكسجين نتيجة التفاعل.

على الرّغم من بساطة هذه المعادلة إلّا أنّها معقدة من حيث الخطوات؛ حيث تتم في دورتين هما:

• تفاعل ضوئي (Light reactions): وهي عبارة عن تفاعل يعتمد ويعمل على الضوء.
• تفاعل الظلام ( Dark reactions): وهي ما يُطلق عليها "دورة كالفن" وهو مكتشفها، وتعمل بالظلام والليل بعد استغلال المنتجات النهاريّة في الضوء.

• تبدأ هذه العملية عندما يسقط الضوء على الخلايا النباتية؛ بحيث يتكوّن نظام ضوئي في البلاستيدات الخضراء، فعندما يسقط ضوء الشمس على جزيئات الكلوروفيل تصطدم فوتونات الضوء بإلكترونات الكلوروفيل، فيتهيج الإلكترون ويقفز من مداره ثمّ يعود إلى مداره الأصلي خلال فترة قصيرة جداً تُقدّر بجزء من الثانية، وعند عودته يقوم بإطلاق طاقة مكتسبة، فقد تكون على شكل فلور أو ضوء أو حرارة، أمّا في التمثيل الضوئي فتعمل على تسيير التفاعل الكيميائي .
• تختزن الطاقة الكيميائية في المركّبات العضوية التي تحتوي على الطاقة خصوصاً مركب "الادينوسين ثلاثي الفوسفات، وهو ما يُرمز له بالرمز(ATP)؛ حيث يتم ذلك عند وجود مادة (ADP) وكذلك الفوسفات كما في المعادلة التالية : ADP + P + Energy = ATP.
• تنتقل القليل من الطاقة الإلكترونية من خلال جزيئات (+NADP) وتكون منخفضة الطاقة لينتج عنها (NADPH)، وتكون مرتفعة الطاقة ممّا ينتج عنهما مركّبان مرتفعا الطاقة وهما كالتالي: ثنائي فوسفات أميد النيكوتين ثنائي النيوكليوتيد، ويُرمز له "(NADPH) و "ادينوسين ثلاثي الفوسفات" (ATP).
• يستعمل جزء من الطّاقة الضوئية الموجودة في جزيئات الماء(H2O) إلى أيونات الأكسجين وأيونات الهيدروجين.
• تدخل أيونات الهيدروجين في العمليّات التي تلي هذه العملية، وينطلق الأكسجين الذي نتنفّسه بعد أن ينتزع منه الهيدروجين.

يتأثر معدّل البناء الضوئي بعوامل متعددة، منها داخلية لها علاقة بالنبات، ومنها خارجيّة لها علاقة بالبيئة وهي كالتالي:

العوامل الداخلية

• تركيبة الورقة: وتتمثل في سمك البشرة والقشرة ومكان الجسيمات في الخلايا، وحجم وتوزيع المسام وتركيبة النسيج المتوسط.
• الناتج من البناء الضوئي: حيث إنّه كلّما زاد ناتج البناء الضوئي في الخلايا انخفض معدل العملية.

العوامل الخارجية

وتتمثل في درجة الحرارة، وشدة الضوء، بالإضافة إلى تركيز ثاني أكسيد الكربون، والعناصر المعدنية والماء.