الاختلاف الرئيسي بين التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي هو أن التمثيل الضوئي هو العملية التي تولد من خلالها الكائنات الغذائية الضوئية ، وخاصة النباتات الخضراء والطحالب والبكتيريا الزرقاء ، الكربوهيدرات والأكسجين من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة في ضوء الشمس بينما التنفس الضوئي جانب جانبي التفاعل الذي يؤدي فيه إنزيم RuBisCO إلى أكسجة RuBP ، مما يتسبب في إهدار بعض الطاقة الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي.
التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي عمليتان تحدثان في النباتات. ومع ذلك ، فإن التمثيل الضوئي هو عملية مهمة بينما التنفس الضوئي عملية مهدرة. يتم إهدار بعض الطاقة والكربون الثابت عن طريق التنفس الضوئي بواسطة إنزيم يسمى RuBP أوكسيجيناز-كاربوكسيلاز.ومن ثم يمكن الإشارة إلى التنفس الضوئي على أنه عملية تقلل من كفاءة التمثيل الضوئي في النباتات.
ما هو التمثيل الضوئي؟
التمثيل الضوئي هو العملية التي تقوم من خلالها النباتات الخضراء والبكتيريا الزرقاء والطحالب بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. هذه عملية فريدة تحدث فقط في الصورة الذاتية. تلتقط هذه الكائنات الطاقة من ضوء الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية على شكل كربوهيدرات ، والتي يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية كأطعمة لها. لا تعتمد كائنات التمثيل الضوئي على كائنات أخرى في غذائها على عكس البشر والكائنات غيرية التغذية الأخرى. إنهم ينتجون طعامهم عن طريق التمثيل الضوئي ويزودون الآخرين بما ينتجون. في النباتات ، يحدث التمثيل الضوئي في العضية المسماة بالبلاستيدات الخضراء.
الشكل 01: التمثيل الضوئي
الأصباغ تسمى الكلوروفيل لتشارك في التقاط الضوء. أوراق النبات هي المواقع الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي في النباتات. تدعم بنية الأوراق عملية التمثيل الضوئي الفعالة عن طريق تقليل فقد الماء إلى الحد الأدنى وعن طريق التبادل الفعال للغاز عبر الثغور. باستخدام عدة خطوات ، يتحول ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز وأكسجين باستخدام الطاقة في ضوء الشمس. هناك نوعان من ردود الفعل الرئيسية في عملية التمثيل الضوئي. إنها تفاعل يعتمد على الضوء (تفاعل ضوئي) ورد فعل مستقل للضوء (تفاعل مظلم أو دورة كالفين). ينتج تفاعل الضوء ATP و NADPH بينما ينتج التفاعل المظلم جزيئات السكر باستخدام نواتج تفاعل الضوء. تستمر دورة كالفين من خلال ثلاث خطوات رئيسية وهي الكربوكسيل والاختزال والتجديد. حيث يتم إطلاق الأكسجين الثانوي في الغلاف الجوي وهذا هو الأكسجين الجزيئي الذي نتنفسه. عندما تحتاج الكائنات الحية إلى الطاقة ، فإنها تكسر جزيئات السكر هذه بشكل أساسي الجلوكوز وتنتج ATP (جزيئات الطاقة) لعملياتها الخلوية.
ما هو التنفس الضوئي؟
التنفس الضوئي هو رد فعل جانبي لدورة كالفين. خلال دورة كالفين ، يقوم إنزيم رئيسي واحد يسمى RuBP أوكسيجيناز - الكربوكسيلاز (روبيكو) بتحويل RuBP إلى فسفوغلايسيرالديهايد من خلال دمج ثاني أكسيد الكربون. إنها العملية الطبيعية لإنتاج جزيء الجلوكوز. ومع ذلك ، فإن هذا الإنزيم لديه القدرة على دمج الأكسجين بدلاً من ثاني أكسيد الكربون. وهذا يعني أن Rubisco لديها القدرة على استخدام الأكسجين كركيزة بدلاً من ثاني أكسيد الكربون. عندما يحدث هذا ، فإنه يبدأ عملية التنفس الضوئي المذكورة أعلاه. في الواقع ، يؤدي التنفس الضوئي إلى إهدار الطاقة وبعض الكربون الثابت.
الشكل 02: التنفس الضوئي
علاوة على ذلك ، فإنه يقلل من تخليق جزيئات السكر (يقلل من عدد جزيئات السكر التي يمكن أن تنتجها دورة كالفين العادية).يفضل التنفس الضوئي من خلال عدة ظروف مثل انخفاض ثاني أكسيد الكربون: نسبة الأكسجين ، وارتفاع درجة الحرارة ، وما إلى ذلك. عندما ترتفع درجة الحرارة ، فإن إنزيم الروبيكو لديه تقارب أعلى تجاه الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون. ومن ثم ، فإن النباتات التي تنمو في ظل ظروف حارة وجافة تخضع لعملية تنفس ضوئي أكثر من النباتات التي تنمو في مناطق أخرى. ومع ذلك ، تُظهر الألواح تكيفات وآليات مختلفة لتقليل التنفس الضوئي وفقدان الطاقة. أحد الأمثلة على ذلك هو نباتات C4.
ما هي أوجه التشابه بين التمثيل الضوئي واستنشاق الضوء؟
- كلاهما يحدث في النباتات.
- يشارك ضوء الشمس في التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي.
- كلاهما يستخدم الإنزيمات.
- تحدث داخل العضيات الخلوية.
ما هو الفرق بين التمثيل الضوئي واستنشاق الضوء؟
التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي عمليتان تحدثان في النباتات.ينتج التمثيل الضوئي الأطعمة بينما يهدر التنفس الضوئي منتجات التمثيل الضوئي. بعض النباتات التي تنمو تحت ظروف حارة وجافة تخضع لعملية تنفس ضوئي أكثر. ومن ثم ، تحاول النباتات تقليل التنفس الضوئي من خلال اعتماد عدة آليات.
يعرض الرسم البياني أدناه مزيدًا من التفاصيل حول الفرق بين التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي في شكل جدول.
ملخص - التمثيل الضوئي مقابل التنفس الضوئي
التمثيل الضوئي يعمل على إصلاح ثاني أكسيد الكربون بينما يؤدي التنفس الضوئي إلى إهدار بعض الكربون الثابت عن طريق التمثيل الضوئي. كلتا العمليتين يحركهما الإنزيم. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية عن طريق التغذية الضوئية. يحتاج إلى ضوء الشمس وأصباغ اللون الأخضر وثاني أكسيد الكربون والماء.من ناحية أخرى ، يعمل التنفس الضوئي كرد فعل جانبي لدورة كالفين حيث يقوم إنزيم روبيكو بتحويل RuBP إلى PGA و PG من خلال دمج O2بدلاً من CO2 يحدث التنفس الضوئي تحت درجات حرارة عالية وتركيزات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون. هذا هو الفرق بين التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي.
