البناء الضوئيباختصار ، هي عملية استخدام الماء وثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس لإنتاج السكر. تسمى النباتات والكائنات الحية الأخرى التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي بالمنتجين لأنها تستطيع إنتاج الكربوهيدرات للحصول على الطاقة دون استهلاك الكائنات الحية الأخرى. تتطلب عملية التمثيل الضوئي هياكل خلوية متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء لالتقاط الطاقة من الشمس وتحويلها إلى طاقة كيميائية.
1. اللون الأخضر للأوراق يرجع إلى الكلوروفيل.
تعيش هذه الجزيئات ذات الصبغة الخضراء في البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية وتمتص الضوء المرئي من أجل التمثيل الضوئي. تمتص جزيئات الكلوروفيل جميع الأطوال الموجية للضوء ما عدا اللون الأخضر ولكنها تمتص بشكل أساسي الأطوال الموجية الحمراء والزرقاء. تظهر النباتات باللون الأخضر لأن الكلوروفيل يعكس الأطوال الموجية الخضراء للضوء.
2. الجزءان الرئيسيان من البلاستيدات الخضراء هما الجران والسدى.
Grana عبارة عن أكوام من حجرات على شكل قرص محاطة بغشاء. تسمى هذه الأقراص ثقلويدات وهي الموقع الذي تحدث فيه تفاعلات تعتمد على الضوء. السائل المحيط بالجرانا هو السدى. تحدث تفاعلات الضوء المستقلة في السدى.
3. تلتقط المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي الطاقة من الشمس لتفكيك جزيئات الماء.
ال ردود الفعل التي تعتمد على الضوء تسخير ونقل الطاقة عن طريق فصل ذرات الهيدروجين والأكسجين. تتحرك الإلكترونات عبر سلسلة نقل الإلكترون حيث يتم تمريرها عبر سلسلة من البروتينات لتكوينها في النهاية ATP، الطاقة المستخدمة في المرحلة التالية من عملية التمثيل الضوئي.
4. المرحلة الثانية من عملية التمثيل الضوئي هي دورة كالفين.
تفاعلات الضوء المستقلة استخدام الطاقة المتولدة أثناء التفاعلات المعتمدة على الضوء لصنع الكربوهيدرات في عملية تسمى دورة كالفين. يضاف جزيء كربون واحد في كل مرة. تحافظ الطاقة على استمرار الدورة لتكرار العملية وإنشاء جزيئات سكر تحتوي على ستة ذرات كربون.
5. يتطلب الأمر ستة جزيئات من الماء وستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون لتكوين جزيء واحد من الجلوكوز أثناء عملية التمثيل الضوئي.
بالإضافة إلى جزيء جلوكوز واحد ، C6ح12ا6، رد فعل 6H2O + 6CO2 ينتج أيضًا ستة جزيئات أكسجين ، أو 6O2. الأكسجين منتج نفايات لعملية التمثيل الضوئي.
6. تحتوي النباتات على أنسجة متخصصة تساعد في التمثيل الضوئي.
يتم امتصاص الماء من الجذور ونقله إلى الأوراق عن طريق نسيج متخصص يسمى نسيج الخشب. لأن الأوراق لها طلاء محمي لمنع الجفاف ، يجب أن يدخل ثاني أكسيد الكربون من خلال مسام تسمى الثغور. يخرج الأكسجين من النبات عبر الثغور.
7. تنضم جزيئات الجلوكوز لتشكيل جزيئات أكثر تعقيدًا تستخدمها النباتات.
تشكل جزيئات الجلوكوز أثناء عملية التمثيل الضوئي السكريات البسيطة التي تشكل اللبنات الأساسية للنشويات والسليلوز. تستخدم النباتات النشويات كطاقة مخزنة والأنسجة التي تتكون منها بنية النبات مصنوعة من السليلوز.
8. يتغير لون الأوراق في الخريف لأن النباتات تبطئ عملية التمثيل الضوئي.
تحتوي النباتات على أصباغ أخرى غير الكلوروفيل. عندما تستعد النباتات لفصل الشتاء في المناخات الباردة أو المعتدلة ، فإنها تنتج كمية أقل من الكلوروفيل. نظرًا لوجود كمية أقل من الكلوروفيل ليعكس الضوء الأخضر ، تصبح ألوان الأصباغ الأخرى مرئية ، وتظهر الأوراق بنية أو برتقالية أو حمراء أو صفراء بدلاً من اللون الأخضر.
9. النباتات ليست الكائنات الحية الوحيدة التي تستخدم التمثيل الضوئي.
بعض البكتيريا ، مثل البكتيريا الزرقاء ، والطلائعيات ، مثل الطحالب ، منتجة أيضًا. تحتوي هذه الكائنات وحيدة الخلية على الكلوروفيل وتوجد عادةً في البيئات المائية.
10. العملية العكسية لعملية التمثيل الضوئي هي التنفس الخلوي.
التنفس الخلوي هي عملية استخدام الطاقة الكيميائية المخزنة في السكريات. التفاعل هو صورة طبق الأصل من التمثيل الضوئي: الجلوكوز + الأكسجين ينتج ثاني أكسيد الكربون + الماء. مثل جميع الكائنات الحية ، تمر النباتات بالتنفس الخلوي للحصول على الطاقة اللازمة للنمو والتكاثر.