تعريف البناء الضوئي

البناء الضوئيّ يعرف بأسماء كثيرة كالتمثيل، والتخليق، والتركيب، وهي عمليّة تُتمّ من قبل النباتات، وبعض الكائنات الحيّة الأخرى من أجل تحويل الطاقة الضوئيّة إلى طاقة كيميائيّة بفعل وجود الشمس، ويتمّ تخزين هذه الطاقة الكيميائيّة في جزيئات كربوهيدرات كالسكريّات والتي يتم تجميعها من ثاني أكسيد الكربون والماء، وجاءت تسمية هذه العمليّة بهذا الاسم من اللغة اليونانيّة، وتتكوّن من كلمتين، الأولى φῶς وتعني النور، و σύνθεσις وتعني التجميع.

تبدأ عمليّة امتصاص الطاقة من الضوء بمساندة البروتينات التي تعرف بأنّها مراكز لردّة الفعل التي تحتوي على أصباغ الكلوروفيل الخضراء في النباتات، وتُعقد هذه البروتينات داخل عضيات تسمّى البلاستيدات الخضراء، وهي الأكثر وفرةً في خلايا الورقة، ويعدّ البكتيريا جزء لا يتجزّأ من غشاء البلازما، ويتمّ في هذه العمليّة استخدام الطاقة لتجريد الإلكترونات بواسطة المياه، وإنتاج غاز الأكسجين، ويتمّ أيضاً إنشاء مركبين؛ الأول يعمل على تخفيض نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد الفوسفات NADPH، والآخر يعمل على تخفيض أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP، وفي النباتات، والطحالب، والبكتيريا الزرقاء يتمّ إنتاج السكر عن طريق سلسلة لاحقة من ردود فعل ضوئيّة مستقلّة تسمّى دورة كالفين، بالرغم من وجود بعض البكتيريا تستخدم آليات مختلفة كدورة كريبس العكسية؛ حيث يتمّ إدراج ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى مركبات الكربون العضوية الموجودة كالريبولوز باستخدام ATP و NADPH، ثم يتمّ تخفيض المركبات الناتجة عنها.

لقد تمّ التعرّف على معادلة البناء الضوئيّ بشكلٍ عام منذ القرن التاسع عشر، بالرغم من أنّ بعض الخطوات لا تزال غير مفهومة، وبدأ يان فان هيلمونت البحوث العمليّة في منتصف القرن السابع عشر، وذلك عندما قاس بعناية كتلة التربة التي ينموّ عليها النبات، حيث افترض أنّ كتلة النباتات التي تنموّ تعود لتغذيتها بالمياه، وأشار إلى أنّ الجزء الأكبر من الكتلة الحيويّة للنبات يأتي من مدخلات عمليّة البناء الضوئي، وليس التربة نفسها، واكتشف الكيميائيّ جوزيف بريستلي أنّه عندما عزل حجم الهواء تحت جرة مقلوبة، وأحرق شمعة في تحتها، ووجد بأنّها تحترق بسرعة أكبر من الهواء الطلق، وخلال عام 1796 أثبتت السويسريّة جان سينيبر أنّ النباتات الخضراء تستهلك ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين تحت تأثير الضوء، وأظهرت نيكولا تيودور دي أنّ الزيادة في كتلة من النبات، لأنّها تنموّ لا يمكن أن يكون إلا نتيجة لامتصاص CO2، وكان كورنيليس هو الشخص الذي على يده تمت الاكتشافات الرئيسيّة في هذه العمليّة، وكان ذلك من خلال دراسة بكتيريا الكبريت الأرجواني، والبكتيريا الخضراء، وأثبت أنّ عملية التمثيل الضوئيّ تعتمد على الضوء لوجود ردّ فعل للأكسدة.