ما هو المنتج النهائي لعملية التمثيل الضوئي؟

يحتاج البشر ومعظم الحيوانات الأخرى إلى أشياء معينة للبقاء على قيد الحياة. الأكسجين واحد منهم ، والجلوكوز الكربوهيدراتي آخر. لحسن الحظ بالنسبة لهم ، فإن النباتات (وبعض البكتيريا والطحالب) تنتج كلاهما نتيجة لعملية معقدة تعرف باسم التمثيل الضوئي.

الصيغة المرتبطة بعملية التمثيل الضوئي هي

6 ح₂O + 6CO₂ = ج₆ح₁₂ا₆ + 6O₂.

تخبرك هذه الصيغة أن ستة جزيئات من الماء بالإضافة إلى ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون ستنتج جزيءًا واحدًا من الجلوكوز بالإضافة إلى ستة جزيئات من الأكسجين. تمر هذه العملية بأكملها بمرحلتين متميزتين قبل أن تكتمل. المرحلة الأولى هي عملية تعتمد على الضوء والمرحلة الثانية هي عملية مستقلة عن الضوء.

في العملية التي تعتمد على الضوء ، يتم تحفيز إلكترونات البلاستيدات الخضراء (العضيات الخاصة المستخدمة في عملية التمثيل الضوئي) إلى حالة طاقة أعلى عندما يتم قصفها بالضوء. تسبب هذه الإلكترونات المثارة سلسلة من التفاعلات التي تنتج أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) وفوسفات نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد (NADPH). ثم يتم استخدام ATP و NADPH لإنشاء روابط كربون في عملية مستقلة عن الضوء. تنقسم جزيئات الماء الموجودة في العملية المعتمدة على الضوء. يتم إطلاق جزيئات الأكسجين في الغلاف الجوي.

لنتذكر انقسام جزيئات الماء في العملية المعتمدة على الضوء والتي أطلقت جزيئات الأكسجين في الغلاف الجوي. بما أن الماء هو H₂0 ، لا يزال هناك ذرة هيدروجين متبقية. تُستخدم ذرة الهيدروجين هذه في عملية مستقلة عن الضوء عندما تأخذ النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. يرتبط ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين معًا من خلال عملية تسمى تثبيت الكربون ، والتي تشكل كربوهيدرات غير محددة.

الفسفرة الضوئية هي العملية التي تنتج بها الطاقة الضوئية NADPH. تجعل الصبغات الخاصة الموجودة في خلايا النبات والمعروفة باسم الكلوروفيل هذه العملية ممكنة. النوعان الرئيسيان من الكلوروفيل هما الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب. بعبارات بسيطة ، تصبح إلكترونات جزيئات الماء الموجودة في الكلوروفيل ب متحمسة لوجود الضوء. يأخذ الكلوروفيل ب واحدًا من هذه الإلكترونات المثارة التي تقسم H₂جزيء O إلى H⁺ و O^-2. ا^-2 إلى O₂ وأطلق سراحه في الغلاف الجوي. يتم توصيل الإلكترون المثير بمستقبل إلكترون أولي ، ومن خلال سلسلة من التفاعلات المعقدة تشكل NADPH. NADPH هو ناقل الطاقة المستخدم في تثبيت الكربون.

تنتج النباتات الجلوكوز في عملية تعرف باسم دورة كالفين. تتم معالجة ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه في العملية المستقلة عن الضوء في هذه الدورة. مقابل كل ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون يتم التقاطها وإدخالها في الدورة ، يتم إنتاج جزيء واحد من الجلوكوز. المادة الكيميائية التي تلتقط ثاني أكسيد الكربون لاستخدامها في دورة كالفين هي ريبولوز ثنائي الفوسفات.