الأكسجين منتج ثانوي يتم إطلاقه عندما تنخرط النباتات في عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تستخدمها لإنتاج طعامها. الأحداث الكيميائية التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي معقدة. والنتيجة هي أن ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون وستة جزيئات ماء تصبح ستة جزيئات جلوكوز وستة جزيئات أكسجين. تعني كلمة "البناء الضوئي" "صنع الأشياء بالضوء".
أهمية الهواء للنباتات والحيوانات
بدون النسب الكيميائية المحددة للأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والغازات النزرة الأخرى التي تشكل الهواء الذي تحتاجه النباتات والحيوانات على الأرض ، لن يكون هناك شيء على قيد الحياة كما نعرفه. نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، تعيش الحيوانات في علاقة تكافلية مع كل أنواع الحياة النباتية على الأرض. تتطلب النباتات طرد حيوانات ثاني أكسيد الكربون ، بينما تحتاج الحيوانات إلى إنتاج نباتات الأكسجين.
الهواء ضروري جدًا للحياة على الأرض لدرجة أنه من خلال دراسة تطور التمثيل الضوئي للأكسجين ، وودوارد فيشر والشركاء يمكنهم تحديد الأحداث الرئيسية في تاريخ كوكبنا ، مثل وقت ظهور البكتيريا الزرقاء والنباتات أولاً نشأت. رائع أليس كذلك؟
الماء والمغذيات
تمتص جذور النباتات الماء وبعض العناصر الغذائية من الأرض. يتحرك الماء لأعلى النبات من خلال نسيج الخشب ، وهو نسيج متخصص داخل النبات. هناك حاجة إلى الماء كوسيلة لنقل العناصر الغذائية الحيوية في جميع أنحاء النبات ، ويصبح عاملاً مختزلًا للكيمياء التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي. يستخدم النبات الماء لتفكيك جزيئات ثاني أكسيد الكربون قبل إعادة تجميعها في مادة السكر التي يستخدمها النبات كطاقة مخزنة.
طاقة الشمس
توفر الفوتونات في ضوء الشمس الطاقة اللازمة لحدوث عملية التمثيل الضوئي. يلتقط النبات هذه الفوتونات بأصباغ ماصة للضوء ، مثل الكلوروفيل والكاروتينات. هذه الأصباغ مسؤولة أيضًا عن الأوراق الخضراء على النباتات. الكلوروفيل والكاروتينات لا تمتص بشكل فعال الضوء الأخضر أو الأصفر من طيف الألوان. نتيجة لذلك ، تنعكس هذه الألوان بعيدًا عن الأوراق ، مما يجعلها تبدو خضراء لأعيننا.
نشبع
تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الهواء من خلال فتحات صغيرة تسمى الثغور في طبقة البشرة الخارجية للنبات أو طبقة الأنسجة الخارجية. تفتح مسام الثغور المجهرية وتغلق حيث تتغير احتياجات النبات من امتصاص ثاني أكسيد الكربون إلى طرد الأكسجين والماء. يوجد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من زفير الحيوانات أثناء التنفس ، وكذلك من المواد العضوية المتحللة.
صنع الجلوكوز
بمجرد أن تصبح جميع المكونات الضرورية في مكانها ، يمزق النبات بعض الماء الذي امتصه من خلال الجذور وثاني أكسيد الكربون الذي استوعبه من الغلاف الجوي. سلسلة من التفاعلات الكيميائية وطاقة الشمس تفكك الجزيئات. سلسلة أخرى من التفاعلات الكيميائية ، مرة أخرى باستخدام طاقة الشمس ، تعيد تجميع الذرات الناتجة في جزيئات الجلوكوز. يخزن النبات معظم هذا السكر البسيط للنمو ويستهلك القليل أثناء عملية التمثيل الضوئي.
لأي عملية تستخدم الخلايا الأكسجين؟
الأكسجين منتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي. لا يحتاج النبات إلى جزيئات الأكسجين ، لذلك يتم طردها من خلال الثغور. يدخل الأكسجين الذي تطرده النباتات إلى الهواء ليتم استنشاقه بواسطة الحيوانات والبكتيريا الهوائية.
تستخدم الخلايا الحيوانية الأكسجين في عملية تسمى الأكسدة. الأكسدة ضرورية لتحطيم جزيئات الطعام لاستخراج جزيئات الجلوكوز. ثم يستخدم الجسم الجلوكوز كمصدر للطاقة لعمليات التمثيل الغذائي الهامة التي تغذي الجسم.
تجارب نباتية ممتعة يمكنك تجربتها في المنزل
لرؤية النباتات تعمل الأكسجين ، اختر ورقة خضراء من نبات ، ضعها في كوب من الماء واتركها في الشمس لبضع ساعات. عندما تعود ، سترى أن فقاعات هواء صغيرة قد تكونت على الورقة وحول الزجاج. قد تحتاج إلى عدسة مكبرة لإلقاء نظرة جيدة.