المحتوى
يمكن تقسيم عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تستخدم بها النباتات الكلوروفيل لتحويل الطاقة الشمسية إلى وحدات تخزين قابلة للاسترداد بسهولة ، إلى ثلاثة أنواع مختلفة: التمثيل الضوئي C3 و C4 و CAM. الفرق بين الأنواع الثلاثة هو الشكل والمكان حيث يحدث ، ولكل منها مزاياه وعيوبه.
عملية التمثيل الضوئي
تعتبر عملية التمثيل الضوئي من أهم العمليات لاستمرارية جميع أشكال الحياة على كوكبنا ، وهي الطريقة التي تأخذ بها النباتات وبعض الطحالب الطاقة من الشمس وتخزنها داخل روابط السكريات. التمثيل الضوئي عملية بسيطة لا تتطلب سوى الماء وثاني أكسيد الكربون وضوء الشمس. الصيغة الكيميائية التي تصف مسار التمثيل الضوئي هي 6CO2 + 6H2O (+ طاقة شمسية) C6H12O6 + 6O2. تنتج هذه العملية الأكسجين الضروري لجميع الحيوانات للتنفس.
التمثيل الضوئي C3
نباتات C3 هي الأكثر عددًا على هذا الكوكب وتتمتع بأفضل ظروف النضارة والرطوبة في ظل الإضاءة العادية. تحمل عملية التمثيل الضوئي C3 هذا الاسم لأن ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتنفسه النبات لتحويل الضوء إلى طاقة عالية وسكريات ، يتم دمجه في مركب ثلاثي الكربون. يحدث التمثيل الضوئي عندما يتكتل ثاني أكسيد الكربون بالماء لإنتاج السكر والأكسجين كمنتج ثانوي. يتم تخزين السكر واستخدامه كمصدر للطاقة والمواد الخام لأداء وظائف مثل النمو والإنتاج. يحدث التمثيل الضوئي في جميع أجزاء الورقة في نباتات C3.
التمثيل الضوئي C4
تشمل نباتات النوع C4 الذرة وقصب السكر وأنواع مختلفة من العشب. تمتص هذه النباتات ثاني أكسيد الكربون من خلال ثغورها (المسام الموجودة على سطح الورقة التي يدخل من خلالها ثاني أكسيد الكربون ويغادر الماء والأكسجين) بمعدل أسرع من نباتات C3 ، مما يسمح بتكوين ثاني أكسيد الكربون يتم تسليمها على الفور لعملية التمثيل الضوئي في الخلايا الداخلية. يشير C4 إلى أن ثاني أكسيد الكربون مدمج في مركب رباعي الكربون. تكيفت هذه الأنواع من النباتات مع ظروف درجات الحرارة المرتفعة والضوء الساطع ، وذلك لتقليل الضرر الناتج عن التنفس الضوئي (وهي عملية تحدث عندما تنخفض مستويات ثاني أكسيد الكربون وتحرق الخلايا الأكسجين ، والذي يبطئ نمو النبات).
التمثيل الضوئي CAM
النوع الثالث يسمى التمثيل الضوئي لـ CAM ، لأن ثاني أكسيد الكربون يتم تخزينه في البداية كحمض أثناء الليل ، عندما تكون الثغور مفتوحة. تعمل نباتات CAM ، مثل الصبار والأغاف ، بشكل أفضل في الظروف القاحلة ، حيث ينقسم الحمض لإطلاق ثاني أكسيد الكربون أثناء النهار لعملية التمثيل الضوئي ، عندما تكون الثغور مغلقة. طورت نباتات الطبابة البديلة طريقة تسمح لها بالبقاء والنمو في ظروف تصبح فيها أنواع النباتات الأخرى نائمة وحتى تفقد أوراقها.
الكلوروفيل
يعتبر الكلوروفيل صبغة مهمة في عملية التمثيل الضوئي بسبب قدرته على امتصاص الضوء. يمتص بشكل أساسي الضوء الأزرق والأحمر ، مما يعطي النباتات مظهرًا أخضر للعين البشرية ، وينقل الطاقة الضوئية إلى جزيء الكلوروفيل المركزي لتسهيل عملية التمثيل الضوئي.