ما هي العلاقة بين عمليتي البناء الضوئي والتنفس

يتم في النبات عمليتي البناء الضوئي والتنفس وهما

تتم في النبات عمليتي البناء الضوئي والتنفس، وهما يتداخلان تقريبا

تعريف عملية البناء الضوئي

هي العملية التي يتم من خلالها توليد الطاقة من الشمس، وتقوم بها كل من النباتات وبعض أنواع البكتيريا، وتستخدم النباتات مادة الكلوروفيل لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة .

تحدث عملية استنشاق الأكسجين وإخراج ثاني أكسيد الكربون في جسم الإنسان أثناء التنفس، وتحدث هذه العملية أيضًا في النباتات، ولكن النبات يمتص ثاني أكسيد الكربون وينتج الأكسجين .

تتم مراحل عملية البناء الضوئي عن طريق تحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة كيميائية في البلاستيدات الخضراء باستخدام الكلوروفيل .

يمكن صياغة هذه العملية كيميائيًا، حيث تتطلب هذه العملية 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون مع 6 جزيئات من الماء، بالإضافة إلى العامل الأساسي وهو الضوء .

يتم خلال هذه العملية الكيميائية إنتاج الأكسجين والسكر، وتتم هذه العملية بواسطة الكلوروفيل الأخضر الذي يعكس الضوء الأحمر والأخضر، وهذا هو ما يجعل النبات يظهر باللون الأخضر .

التنفس في الكائنات الحية

تتم عملية التنفس في الكائنات الحية ” دون النباتات ” عن طريق الجهاز التنفسي ، وذلك باستنشاق الأكسجين من الهواء وإمداده للدم وخلايا الجسم ، ويعتبر الأكسجين من اهم العناصر الغذائية التي تحتاجها الكائنات الحيه ولا تستطيع تلك الكائنات البقاء على قيد الحياه بدون أكسجين إلا لبضع دقائق فقط .

تعريف التنفس الخلوي

بعد البحث حول التنفس الخلوي، تبين أن مراحل التنفس الخلوي تبدأ بتكسير الجلوكوز إلى حمض البيروفيك، وبعد ذلك يتم تأكسد حمض البيروفيك لتحوله إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، وتتم هذه العملية في العصارة الخلوية. لذلك يجب ملاحظة الفرق بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي .

العلاقة بين التنفس والتمثيل الضوئي

الاختلاف بينهما يكمن في مكان حدوث كل منهما، حيث تحدث عملية البناء الضوئي في النباتات وبعض أنواع البكتيريا، في حين تحدث عملية التنفس في باقي الكائنات الحية .

الاختلاف الآخر بينهم هو الحاجةلضوء الشمس؛ حيث لا يحدث التباين الضوئي إلا في وجود ضوء الشمس، بينما لا يحتاج التنفس إلى ضوء الشمس .

على الرغم من الاختلاف بين العمليتين، إلا أن هناك علاقة تعاونية بينهما حيث تعمل كل منهما بشكل متكامل ومتناغم، حيث تحتاج الكائنات الحية إلى الأكسجين وتنتج ثاني أكسيد الكربون، في حين تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين .

عملية البناء الضوئي والتنفس تحتاج إلى تفاعل كيميائي حيوي دوري، حيث يحتاج البناء الضوئي إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، والتنفس يحتاج إلى الجلوكوز والأكسجين .

تتفاعل هذه المكونات مع بعضها البعض في إنتاج وتخزين الطاقة، وتعتبر كل من العمليتين متناقضتين في بعض الجوانب ومكملتين لبعضهما البعض .

للإجابة على كيفية حدوث عملية البناء الضوئي؟ فهي عملية كيميائية تحتاج إلى ضوء الشمس لتتم بنجاح، وتستخدم النباتات البناء الضوئي لإنتاج طعامها وتخزين الطاقة، وتحدث هذه العملية في الخلايا النباتية التي تحتوي على الكلوروفيل .

الكلوروفيل هي مادة صبغية موجودة داخل أوراق النبات، وهي المسؤولة عن منح النباتات اللون الأخضر. تعمل المادة على امتصاص الطاقة الضوئية واستخدامها لإنتاج الكربوهيدرات باستخدام الماء وثاني أكسيد الكربون .

تستخدم النباتات مادة الكربوهيدرات كمصدر فوري للطاقة، وهذا يساعد النبات على النمو وامتصاص باقي العناصر الغذائية، وبعد إتمام هذه العملية يتم إنتاج الأكسجين وإطلاقه في الهواء .

يقوم التفاعل في البلاستيدات الخضراء بتحويل الضوء الناتج من الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية، ويمكن للتنفس الخلوي أن يتمثل في عملية أكسدة الطعام أو تكسير الروابط الكيميائية الموجودة في الجلوكوز وتحويلها إلى الماء وثاني أكسيد الكربون .

تتم تخزين الطاقة الناتجة عن هذه العملية في شكل ATP، ويتم استخدامها من قبل الخلايا التي تستهلك الطاقة، وهذه العملية تعد جزءًا من عملية الأيض، بالمقارنة بعملية البناء الضوئي التي تحدث في البلاستيدات الخضراء .

ويعمل التنفس الخلوي والذي يحدث في الميتوكوندريا على تحويل الجلوكوز إلى ماء وثاني أكسيد الكربون ، إما التمثيل الضوئي فهو يشبه التنفس فهو يتم فيه تفاعل ، وأكسدة ، واختزال للطاقة ، حيث يتم إنتاج الطاقة الخاصة بالتنفس من السكريات بعد عملية نقل الإلكترون المرتبط بالهيدروجين إلى الأكسجين .

تنتج هذه العملية الماء، وتستخدم الميتوكوندريا الطاقة المتولدة منها لإنتاج ATP، وفي عملية التمثيل الضوئي، فإن هذه العملية الكيميائية تتعكر حتى لا يتم إنتاج الماء، وبدلاً من ذلك، يتم نقل إلكترونات الماء إلى ثاني أكسيد الكربون .

يتم استخدام الطاقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكر، ويحتاج البناء الضوئي إلى 686 كلاري من الطاقة لتحويل الإلكترونات من الماء، ويساعد الضوء في إمداد هذه العملية بالطاقة .

سبق أن تم تبني العلاقة بين عملية البناء الضوئي وعملية التنفس، حيث يتكون كلا العمليتين من سلسلة من نقل الإلكترونات، ويؤثر كل منهما بشكل مباشر على تركيز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الهواء .

ونلاحظ أيضا أن هناك تشابه كبير بين دور الكلوروفيل في عملية البناء الضوئي ، والهيموغلوبين في عملية التنفس فكلاهما متشابهين عمليا ويختلفان فقط في أن الهيموجلوبين يحتوى على ذرة حديدة وهو أيضا الذي يحمل الأكسجين في الدم وذات صبغه حمراء ، أما الكلوروفيل فهو يحتوى على ذرة ماغنسيوم وذات صبغه خضراء .

ومن ذلك يتضح أن البناء الضوئي والتنفس الخلوي هما اهم واكثر المسارات البيوكيميائية الهامة للحياة ، فكلا العمليتين يحتويان على دورات ومراحل والكثير من الإنزيمات ، وبالرغم من وجود عدد كبير من التشابه بينهم إلا أن هناك الكثير من الاختلافات أيضا والتي تجعل منهما عمليتين متعاكستين .

الاختلاف بين عملية البناء الضوئي والتنفس

تنتج النباتات الأكسجين، وهو ناتج ثانوي لعملية البناء الضوئي، ونحن بحاجة إلى الأكسجين للتنفس وإنتاج ATP، لذلك يعتبر البناء الضوئي والتنفس عمليتان متكاملتان، وكلاهما له ردود فعل مشابهة ولكنهما يختلفان في بعض النواحي، وهي

1.  يحدث التمثيل الضوئي في النباتات وبعض البكتيريا، بينما يحدث التنفس في جميع الكائنات الحية .
2.  يحدث البناء الضوئي في البلاستيدات الخضراء، في حين يحدث التنفس في الميتوكوندريا .
3.  المواد المتفاعلة في البناء الضوئي هي ثاني أكسيد الكربون والماء والضوء ، بينما في التنفس فإن المواد المتفاعلة هي الأكسجين والجلوكوز .
4.  يمثل البناء الضوئي عملية ماصة للحرارة، بينما يمثل التنفس عملية طرد للحرارة .
5.  يتطلب بناء الضوء وجود ضوء الشمس لنجاح العملية، بينما التنفس الخلوي لا يحتاج إلى ضوء الشمس لأنه يحدث باستمرار .