البناء الضوئي - مقدمة

البناء الضوئي (Photosynthesis):

مقدمة:

تعتبر النباتات مثالاً نموذجياً للكائنات ذاتية التغذية، فهي تستطيع تكوين مركبات سكرية بسيطة على شكل سكر الجلوكوز من الماء وثاني أكسيد الكربون في وجود ضوء الشمس وصبغيات الكلوروفيل. هذه الميزة للنباتات تعرف بعملية البناء الضوئي (Photosynthesis) أو الفسفرة الضوئية (Photophosphorylation). وتؤدي هذه العملية إلى تكوين الكربوهيدرات .

أ - البلاستيدات الخضراء والبناء الضوئي:

يلاحظ أن سطح الورقة يغطى بطبقة شمعية تعرف بالأدمة (Cuticle) ثم تليها طبقة واحدة من الخلايا تعرف بالبشرة (Epidermis)، يليها طبقة من الخلايا المتراصة على شكل عمادي يطلق عليها النسيج المتوسط العمادي (Palisade mesophyll)، ثم مجموعة من الخلايا الغير منتظمة يطلق عليها النسيج المتوسط الإسفنجي (Spongy mesophyll)، وكلا النوعين من الخلايا يحتوي على البلاستيدات الخضراء، ثم طبقة من الخلايا لا تحتوي على البلاستيدات الخضراء تعرف بالخلايا الحزمية (Bundle sheath cells) تحيط بعرق (Vein) الورقة. وتلعب البلاستيدات الخضراء دوراً رئيساً في التغذية الذاتية للنباتات حيث أنها هي مكان جريان عملية البناء الضوئي حيث يوجد بها صبغة الكلوروفيل. وفي حالة غياب البلاستيدات الخضراء (كما هو الحال في الطحالب الخضراء المزرقة مثلا) فان الكلوروفيل يكون موجوداً على أغشية خلوية تعرف بأغشية البناء الضوئي.

يوجد الكلوروفيل (Chlorophyll) في مناطق الحبيبات أو أكياس القريصات (Grana) التي يتراوح عددها من 20 إلي 100 كيس، ويتكون كيس القريصات الواحد من أغشية رقيقة مسطحة متراصة فوق بعضها البعض تعرف بالقريصات أو الأغشية الرقيقة (Thylakoids) .

وهذا هو موضع تفاعلات البناء الضوئي. وجزيء الكلوروفيل يتكون من رأس محب للماء (Hydrophilic) وذيل كاره للماء (Hydrophobic). ويوجد نوعين من الكلوروفيل في بلاستيدات الخلايا النباتية هما:

- كلوروفيل أ (Chlorophyll a)

- كلوروفيل ب (Chlorophyll b).

ويمتاز الأول باحتوائه على مجموعة CH3 بينما يحتوي كلوروفيل ب على مجموعة CHO.

تتم عملية البناء الضوئي في البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية، وتبدأ عندما يقوم الكلوروفيل أ (Chlorophyll a) والصبغيات الأخرى (Pigments) بامتصاص الضوء. ويمتص الكلوروفيل جميع ألوان الضوء المرئي ما عدا الأخضر. و يتم امتصاص ألوان الطيف بنسب متفاوتة. فالكلوروفيل يمتص الأحمر والبنفسجي بنسبة عالية، في حين أنه يمتص البرتقالي والأصفر والأزرق بنسبة منخفضة. امتصاص الضوء على هذا النحو يرافقه امتصاص للطاقة المودعة في الضوء وهذا بدوره يجعل الكلوروفيل مشحوناً بطاقة أكثر مما كان عليه الحال قبل سقوط الضوء عليه، ويطلق عليه في هذه الحالة "مستثار" (Excited).

ويتكون الضوء من جسيمات ضوئية يطلق عليها الفوتونات أو الضويئيات (Photons) كل منها يحتوي مقداراً من الطاقة. عقب إستثارة الكلوروفيل بواسطة الضويئيات تنطلق على إثر ذلك الإلكترونات المزاحة من الكلوروفيل