عمليتا التنفس الخلوي والبناء الضوئي هما عمليتان حيويتان أساسيتان للحياة على الأرض، وهما متكاملتان ومتعاكستان في وظائفهما.
البناء الضوئي (Photosynthesis)
التعريف: هي العملية التي تقوم بها الكائنات الحية ذاتية التغذية (مثل النباتات، الطحالب، وبعض أنواع البكتيريا) بإنتاج غذائها الخاص (الجلوكوز) باستخدام طاقة ضوء الشمس.
الموقع: تحدث بشكل رئيسي في البلاستيدات الخضراء (Chloroplasts) داخل خلايا النباتات والطحالب.
المتفاعلات (المواد الخام):
ثاني أكسيد الكربون (
CO
2
) من الغلاف الجوي.
الماء (
H
2
O
) من التربة.
الطاقة الضوئية من الشمس.
النواتج:
الجلوكوز (
C
6
H
12
O
6
)، وهو سكر بسيط يستخدم كمصدر للطاقة والغذاء.
الأكسجين (
O
2
)، الذي يُطلق إلى الغلاف الجوي كمنتج ثانوي.
الهدف: تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية تُخزن في جزيئات الجلوكوز.
المعادلة الكيميائية:
6CO
2
+6H
2
O+طاقة ضوئية→C
6
H
12
O
6
+6O
2
التنفس الخلوي (Cellular Respiration)
التعريف: هي العملية التي تقوم بها الكائنات الحية (سواء كانت ذاتية التغذية مثل النباتات أو غير ذاتية التغذية مثل الحيوانات) بتحرير الطاقة المخزنة في جزيئات الغذاء (خاصة الجلوكوز) لإنتاج جزيئات ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات)، وهي العملة الرئيسية للطاقة في الخلية.
الموقع: تحدث بشكل رئيسي في الميتوكوندريا (Mitochondria) داخل خلايا معظم الكائنات الحية، مع جزء أولي (تحلل الجلوكوز) يحدث في السيتوبلازم.
المتفاعلات (المواد الخام):
الجلوكوز (
C
6
H
12
O
6
)، الذي يتم الحصول عليه من الغذاء (أو ينتجه النبات بنفسه).
الأكسجين (
O
2
)، الذي يتم استنشاقه من الغلاف الجوي.
النواتج:
ثاني أكسيد الكربون (
CO
2
)، الذي يُطلق كمنتج ثانوي.
الماء (
H
2
O
).
الطاقة (ATP)، وهي الطاقة الكيميائية التي تستخدمها الخلية للقيام بوظائفها الحيوية.
الهدف: تحرير الطاقة الكيميائية المخزنة في جزيئات الغذاء وتحويلها إلى شكل قابل للاستخدام من قبل الخلية (ATP).
المعادلة الكيميائية:
C
6
H
12
O
6
+6O
2
→6CO
2
+6H
2
O+طاقة (ATP)
مقارنة بين التنفس الخلوي والبناء الضوئي
وجه المقارنة البناء الضوئي التنفس الخلوي
الهدف الرئيسي إنتاج الغذاء (الجلوكوز) وتخزين الطاقة تكسير الغذاء (الجلوكوز) وتحرير الطاقة (ATP)
استهلاك/إنتاج يستهلك
CO
2
والماء، وينتج
O
2
والجلوكوز يستهلك
O
2
والجلوكوز، وينتج
CO
2
والماء
نوع التفاعل تفاعل بناء (أنابوليزم)، يتطلب طاقة تفاعل هدم (كاتابوليزم)، يطلق طاقة
مصدر الطاقة ضوء الشمس جزيئات الغذاء (الجلوكوز)
الموقع في الخلية البلاستيدات الخضراء الميتوكوندريا والسيتوبلازم
الكائنات التي تقوم بها النباتات، الطحالب، بعض البكتيريا (ذاتية التغذية) جميع الكائنات الحية (نباتات، حيوانات، فطريات، بكتيريا)
وقت الحدوث أثناء وجود الضوء (النهار) يحدث باستمرار (ليلاً ونهاراً)
التصدير إلى "جداول بيانات Google"
باختصار، يمكن اعتبار العمليتين وجهين لعملة واحدة في دورة الحياة على الأرض، حيث تنتج إحداهما ما تستهلكه الأخرى، مما يحافظ على توازن الغازات والطاقة في النظم البيئية.