يجهل البعض التمييز بين عملية البناء الضوئي وعملية التنفس الخلوي، حيث لكل عملية مراحلها الخاصة ومميزاتها عن الأخرى، ولكل عملية فئتها الخاصة التي تميزها، وسنوضح الفرق بين العمليتين من خلال هذا المقال .
البناء الضوئي
هذه عملية خاصة بالكائنات التي تحتوي على الكلوروفيل مثل النباتات والطحالب الخضراء والبكتيريا الخضراء. فجميع هذه الكائنات قادرة على بناء غذائها ذاتيا بمساعدة الشمس والكلوروفيل الأخضر. ومن ذلك يمكن الاستنتاج أن عملية البناء الضوئي تنطبق على النباتات الخضراء وتحدث في أجزاء النبات الخضراء مثل الأوراق والأغصان. وتعتبر عملية البناء الضوئي تفاعلا كيميائيا يحدث بمساعدة الشمس وبوجود الماء .
تتم عملية امتصاص الماء من التربة عن طريق الخاصية الأسموزية لجذور النبتة، وكذلك امتصاص ثاني أكسيد الكربون عن طريق الثغور المنتشرة على الأوراق، ومع طلوع الشمس، تتم عملية تحلل الماء إلى جزيئات الهيدروجين والأكسجين، وتتكون روابط جديدة لإنتاج سكر الجلوكوز، وهو المادة الأساسية التي يعتمد عليها النبات في صنع الغذاء، ويحدث ذلك بمساعدة الكلوروفيل أو اليخضور الموجود في البلاستيدات الخضراء، وتنتج النبتة الأكسجين وبخار الماء ويخرجان من الثغور، وبهذا تساعد النباتات على التخلص من ثاني أكسيد الكربون السام وتنتج الأكسجين الضروري لتنفس الكائنات الحية، وكذلك تنتج مواد غذائية .
مراحل البناء الضوئي
يمكن تقسيم البناء الضوئي لمرحلتين :
مرحلة الضوء
تحدث هذه المرحلة أثناء النهار وبوجود أشعة الشمس، حيث تقوم بتحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كيميائية تخزنها المركبات. عندما تسقط فوتونات الضوء على أوراق النبات، تقوم جزيئات الماء بالتفكك، ويتحد الهيدروجين مع مركب موجود في النبات يسمى فوسفات النيكوتين أميد أدينوزين ثنائي النيوكليوتيد (NADP+) في عملية الاختزال، ويتكون NADPH ويتم إطلاق الأكسجين من ثغور الورقة. تنتج جزءا من الطاقة يسمى ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP)، وتخزن النبات هذه المنتجات لاستخدامها في مرحلة البناء الضوئي في وقت لاحق .
مرحلة الظلام (دورة كالفن )
تحدث هذه المرحلة أثناء الليل، وتسمى بالمرحلة غير الضوئية، وبعد هذه المرحلة، تستمر النباتات في عملية البناء الضوئي باستخدام المركبات العضوية الموجودة في الخضروات، وتستخدم جزيئات الطاقة المتولدة في الخطوة السابقة لتحريك التفاعل .
نواتج البناء الضوئي
ينتج عن عملية البناء الضوئي مركب كربوني يسمى سكر الجلوكوز ، ويعد الأساس في تكوين السكريات ، وباقي المواد الغذائية التي تستخدمها النبتة لتساعدها في عملية النمو والحصول على الطاقة ، وغالبية هذه المواد يتم استهلاكها في تكوين الثمار والبذور ، وتقوم النبتو بتحويل نواتج البناء الضوئي لكربوهيدرات أو بروتينات بطريقة غير مباشرة .
التنفس الخلوي
هي عملية بيوكيميائية تقوم بتحرير الطاقة من الروابط الكيميائية في جزيئات الغذاء ثم توفيرها لعمليات الحياة الأساسية، وتحدث في جميع خلايا الكائنات الحقيقية ذات النواة وخاصةً في الميتوكندريا التي تعد مكانًا لمعظم التفاعلات الكيميائية في الخلية .
مراحل التنفس الخلوي
عملية التنفس الخلوي تحدث داخل الميتوكوندريا وتتكون من أربع مراحل تبدأ بمرحلة التحلل السكري وتنتهي بإطلاق الإلكترونات، وتتضمن هذه المراحل:
يتم تكسير جزيئات الجلوكوز ثم تحويلها من سكر سداسي الكربون إلى جزيئين عضويين ثلاثيين الكربون وتسمى البيروفات .
تتم عملية تأكسد جميع البيروفات الناتجة عن تحلل السكر وتحويلها إلى جزيئين من الكربون، ويتم ربطهما بإنزيم الأسيتيل، وتنتج عن هذه العملية غاز ثاني أكسيد الكربون .
– يتحد أنزيم الأسيتيل المتكون من المرحلة السابقة مع مركب رباعي الكربون، وبعد ذلك يحدث العديد من التفاعلات التأكسدية التي تعيد تشكيل الذرات فيما يعرف بدورة حمض الستريك .
-الفسفرة التأكسدية وهي أخر مرحلة من مراحل التنفس الخلوي ، حيث يتم تحويل الطاقة الناتجة من التفاعلات الكيميائية إلى طاقة قابلة للاستخدام عن طريق أكسدة المرافقات الإنزيمية فينتج عنها اطلاق إلكترونات عالية الطاقة ، يتم نقلها من خلال النواقل خارج الميتوكندريا وصولاً للأكسجين فينتج عنها جزيئات الماء .