ما هي دورة كالفن Calvin

ما هي دورة كالفن Calvin

تمثل دورة كالفن جزءا من عملية البناء الضوئي، ويستخدم في هذه العملية النباتات التي تغذي ذاتها لتكوين العناصر الغذائية باستخدام أشعة الشمس وغاز ثاني أكسيد الكربون، وتم اكتشاف هذه العملية لأول مرة عام 1957 على يد العالم الأمريكي في مجال الكيمياء الحيوية الدكتور ميلفن كالفن.

دورة كالفن Calvin في النبات

خطوات دورة كالفن Calvin

أثناء عملية البناء الضوئي، يتم تأمين الطاقة اللازمة للتفاعلات الكيميائية، وذلك عن طريق عملية توليد السكر. تحتوي هذه المركبات الكيميائية على طاقة تم امتصاصها من الشمس. تتكون دورة كالفن من ثلاث خطوات رئيسية

• هذه الخطوة توضح لنا كيفية حدوث عملية البناء الضوئي في تثبيت الكربون، حيث يتم جمع جزيء مع آخر ثم تقسيم المركب الناتج إلى جزيئين يتكونان من حمض الفوسفوجليكريك، وهو مركب ثلاثي الكربون .
• الخطوة الثانية في دورة كالفن هي خطوة الاختزال، وفي هذه المرحلة يتم تحويل الجزيئات التي تم إنشاؤها بالفعل من خلال تثبيت الكربون إلى جزيئات مكونة من السكر البسيط المعروفة باسم فوسفات الجلسيرالديهيد. يحول النبات الطاقة من ضوء الشمس إلى جزيئات تخزين طويلة الأمد مثل السكريات .
• في خطوة التجديد، تتم إنتاج بعض الجزيئات للجلوكوز، بينما يتم إعادة تدوير البعض الآخر، وذلك لتجديد المركب الذي يستخدم لقبول جزيئات الكربون الجديدة، وهذه الخطوة من الخطوات المعقدة للغاية وتتطلب تكرارها عدة مرات لإنتاج جزيء واحد من الجلوكوز .

تلخيص خطوات حلقة كالفن Calvin

باختصار خطوات دورة كالفن، يعتمد كل كائن حي على دورة كالفن بشكل أساسي للحصول على الطاقة والغذاء، وعلى سبيل المثال، تعتمد النباتات على دورة كالفن للنمو والازدهار .

الكائنات الحية الأخرى تعتمد أيضا على بعضها البعض بشكل غير مباشر، حيث تعتمد على النباتات كمصدر غذاء. حتى الكائنات الحية التي تتغذى على الكائنات الأخرى مثل الحيوانات الآكلة للحوم، فإنها تعتمد على حلقة غذائية مثل النباتات. وبدون هذه الحلقة الغذائية، لن يكون هناك مصدر غذاء وطاقة ومواد غذائية تحتاجها هذه الكائنات للبقاء على قيد الحياة .

ما هو تأثير الاحتباس الحراري على عملية البناء الضوئي

التغير المناخي يؤثر بلا شك على عملية التمثيل الضوئي، وذلك من خلال التأثيرات الحرارية. يحدث ذلك بتغيير رطوبة التربة، مما ينتج عنه آثار الاحتباس الحراري في عملية البناء الضوئي. تظهر هذه التأثيرات في المناطق الشاسعة، التي تكون فيها فترات اكتساب الكربون بسبب رطوبة التربة محدودة .

تتزايد التأثيرات السلبية عندما تنتقل الغابات من المناطق الشمالية إلى المناطق الجنوبية، وخاصةً عندما يحدث ذلك خلال فترات النمو، مثل تحول الفصول من فترات الأمطار إلى فترات الجفاف، مما يؤثر على الأشجار المعتدلة والشمالية، ويؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وزيادة التمثيل الضوئي .

تتأثر كفاءة الإمتصاص الضوئي المشبع بالضوء في الأوراق بصافي الضوء المنتشر حولها، حيث ينخفض أكثر خلال فترات الجفاف منه خلال فترات الأمطار، ولذلك فإن النباتات الدافئة عادة ما تكون أقل حدة في درجات الحرارة المنخفضة .

ربط التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي

عند الحديث عن اختلاف عملية البناء الضوئي عن التنفس، يتضح أن العملية الضوئية تنتج الجلوكوز الذي يستخدم في عملية التنفس الخلوي، ويتم تحويل هذا الجلوكوز بعد ذلك إلى ثاني أكسيد الكربون الذي يحتاجه الجسم في عملية البناء الضوئي .

أثناء عملية البناء الضوئي عند تكسير الماء لإنتاج الأكسجين، يتحد الأكسجين مع الهيدروجين لتكوين الماء، ويحتاج التنفس الخلوي إلى الأكسجين ويفرز ثاني أكسيد الكربون، والأكسجين الذي يتحرر هو ما نستخدمه نحن والكائنات الحية الأخرى في عملية التنفس الخلوي .

أثناء عملية التنفس الخلوي، نتنفس الأكسجين وينتقل بعد ذلك إلى الدم ومنه إلى جميع الخلايا. وهذا يساعدنا على عملية التنفس الخلوي، حيث يكون التنفس الخلوي أكثر فعالية عند وجود الأكسجين. ويتكون التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي من جزء لا يتجزأ من دورة الكربون، وهو جزء مهم جدًا .

عندما نتحدث عن الفرق بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي، يجب أن نشير إلى دورة الكربون. إنها سلسلة من المسارات التي يتم من خلالها إعادة تدوير الكربون في الغلاف الجوي نفسه. وخلال هذه الدورة، يقوم التنفس الخلوي بإطلاق ثاني أكسيد الكربون إلى البيئة .

يقوم عملية التمثيل الضوئي بسحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، ويساعد تبادل ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في هذه العملية على الحفاظ على مستويات مستقرة من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الجو .

من الجيد أن دورة البناء الضوئي والتنفس الخلوي يحافظان على توازن الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. ينتج التمثيل الضوئي الأكسجين لتجديد الأكسجين، وهذا مفيد جدا للكائنات الحية أثناء التنفس. أما بالنسبة لثاني أكسيد الكربون، فإنه يعتبر منتجا أثناء التنفس ويعتبر واحدا من المواد الهامة التي تحتاجها النباتات لإجراء عملية التمثيل الضوئي .

لذلك، يعد عملية البناء الضوئي والتنفس الخلوي جزءًا واحدًا من علاقة متبادلة ومنفعة مشتركة، ولا يمكن حدوث التنفس الخلوي دون عملية التمثيل الضوئي. وبالمثل، لا يمكن حدوث التمثيل الضوئي دون مساعدة التنفس الخلوي .

ما هي منتجات دورة كالفن Calvin

كما ذكرنا سابقًا، تحتاج كل دورة من دورات كالفن إلى جزيء واحد من الكربون، ويمكن استخدام هذا الجزيء لصنع السكر، وبالفعل يحتاج إلى ثلاث دورات من دورة كالفن لتكوين جزيء واحد فقط من فوسفاتالجليسيرالديهيد .

وبعد ست دورات من دورة كالفن، يمكن بكل سهولة دمج جزيئين من فوسفات الجلسيرالديهيد ، وهذا لكي يتم صنع جزيء جلوكوز ، وفي هذه الدورة يتم تقليل حمض فوسفوجليسيريك ، وإضافة الإلكترونات لإنتاج فوسفات الجلسيرالديهيد ، ويمكن في غضون ذلك أن يتم قبول ذرة جديدة من الكربون في الجو ، وذلك من ثاني أكسيد الكربون .