يطلق تعبير التمثيل الضوئي على مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تقوم بها النباتات لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية على شكل سكر. تستخدم النباتات الطاقة المأخوذة من أشعة الشمس في تفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج السكر (الجلوكوز) والأكسجين. تحدث تفاعلات كثيرة خلال هذه العملية. إن التفاعل الكيميائي النهائي لعملية التمثيل الضوئي هو:
6CO2 + 6 H2O + light → C6H12O6 + 6O2
بتفاعل بين ثاني أكسيد الكربون، ماء وضوء ينتج الجلوكوز وأكسجين
يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى النبات عن طريق مسامات الأوراق عن طريق خاصيّة الانتشار diffusion. يتم امتصاص الماء من خلال الجذور ويتم نقله إلى الأوراق من خلال النسيج الوعائي الخشبي. يتم امتصاص الطاقة الشمسية بواسطة الكلوروفيل في الأوراق. تحدث تفاعلات التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء chloroplasts للنباتات. تحدث العملية في البكتيريا الضوئية في غشاء البلازما حيث يوجد الكلوروفيل أو الصباغ. يخرج الأكسجين والماء الناتج من عملية التمثيل الضوئي من خلال الثغرات .
يتم استخدام الطاقة المستمدة من الضوء في عملية التمثيل الضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى الجلوكوز والأكسجين.
يتم إنتاج 1 جزيء من الجلوكوز و 6 جزيئات من الأكسجين لكل 6 جزيئات من غاز ثاني أكسيد الكربون و 6 جزيئات من الماء .
تحتفظ النباتات بالقليل جدًا من الجلوكوز للاستخدام الفوري. يتم الجمع بين جزيئات الجلوكوز عن طريق نزع الماء (التفاعل الكيميائي الذي يتضمن نزع الماء من الجزيئات المتفاعلة) لتشكيل السليلوز والذي يستخدم كمادة هيكلية. كما تستخدم عملية نزع الماء لتحويل الجلوكوز إلى نشا والذي تستخدمه النباتات لتخزين الطاقة.
عوامل تؤثر على معدل التمثيل الضوئي
إن توفر المواد المتفاعلة يحدد كمية المنتجات التي يمكن انتاجها مثل أي تفاعل كيميائي آخر. يؤدي الحد من توافر ثاني أكسيد الكربون أو الماء إلى إبطاء إنتاج الجلوكوز والأكسجين. يتأثر معدل التفاعلات بدرجة الحرارة وتوافر المعادن المطلوبة في التفاعلات المتوسطة.
تلعب الصحة العامة للنبات (أو الكائنات الحية الضوئية الأخرى) دورًا في التمثيل الضوئي أيضًا. يتم تحديد معدل التفاعلات الأيضية جزئياً بنضوج الكائن الحي وما إذا كان مزهرًا أم يحمل ثمارًا.
منتجات لا ترتبط بالتمثيل الضوئي
قد يُطلب منك تحديد منتجات التفاعل إذا تم سؤالك عن عملية التمثيل الضوئي.
هذا سهل جدًا، أليس كذلك؟
هناك شكل اخر للسؤال وهو أن نسأل عن ما لا يُعتبر ناتجًا عن التمثيل الضوئي.
لن يكون هذا السؤال مفتوحًا بحيث يمكنك بسهولة الإجابة ب "الحديد" أو "السيارة". يكون هذا السؤال متعدد الخيارات في العادة، حيث يتم سرد الجزيئات المتفاعلة أو منتجات التمثيل الضوئي.
الجواب هنا هو أي خيار باستثناء الجلوكوز أو الأكسجين. يمكن صياغة السؤال أيضًا للإجابة على ما ليس ناتجًا من تفاعلات الضوء أو التفاعلات اللاضوئيّة. من الأفضل معرفة المتفاعلات والمنتجات الكليّة للمعادلة العامة لعملية التمثيل الضوئي والتفاعلات الضوئيّة والتفاعلات اللاضوئيّة.
المصدر