تلفن : 08337279825
08337221003
رسول مسجدی : 09188314756

منبع : ایتنا فتوسنتز فرآیندی است که توسط گیاهان، جلبک‌ها و برخی باکتری‌ها برای تبدیل نور خورشید به انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از نظر شیمیایی، این فرآیند دی‌اکسید کربن (CO2) و آب را به غذا (قند) و اکسیژن تبدیل می‌کند.

این واکنش شیمیایی اغلب متکی به رنگدانه‌ای به نام کلروفیل است که به گیاهان رنگ سبز می‌دهد. فتوسنتز همچنین دلیلی است که نشان می‌دهد سیاره ما در جوّی غنی از اکسیژن پوشیده شده است.

انواع فرآیندهای فتوسنتزی

به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، دو نوع فتوسنتز وجود دارد: اکسیژن‌دار و بی‌اکسیژن. اما هر دوی اینها از اصول بسیار مشابهی پیروی می‌کنند، هرچند که اولی رایج‌تر است و در گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها دیده می‌شود.

در طول فتوسنتز اکسیژنی، انرژی نور، الکترون‌های آب (H2O) را که توسط ریشه‌های گیاه گرفته شده به دی‌اکسید کربن منتقل می‌کند تا کربوهیدرات تولید کند. در این انتقال، دی‌اکسید کربن الکترون دریافت می‌کند یا اصطلاحاً «احیا می‌شود»، و آب یا الکترون را از دست می‌دهد یا «اکسید می‌شود». همراه با کربوهیدرات‌ها، اکسیژن هم تولید می‌گردد.

این فرآیند، در زمین تعادلی ایجاد می‌کند که به سبب آن، دی‌اکسید کربن تولیدشده توسط ارگانیسم‌های تنفسی هنگام مصرف اکسیژن در حین تنفس گیاهان، جلبک‌ها و باکتری‌ها دوباره به اکسیژن تبدیل می‌شود.

به گفته دانشمندان، در عین حال فتوسنتز بی‌اکسیژن، از اهداکنندگان الکترونی استفاده می‌کند که آب نیستند و این فرآیند اکسیژن تولید نمی‌کند. این فرآیند معمولاً در باکتری‌هایی مانند باکتری‌های گوگرد سبز و باکتری‌های بنفش فوتوتروف رخ می‌دهد.

معادلهٔ فتوسنتز

اگرچه هر دو نوع فتوسنتز پیچیده و چند مرحله‌ای هستند، اما فرآیند کلی را می‌توان به‌طور منظم و در قالب یک واکنش شیمیایی خلاصه کرد. معادله فتوسنتز اکسیژن به این شکل است:

6CO2 + 12H2O + انرژی نور → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

در معادله، شش مولکول دی‌اکسید کربن با استفاده از انرژی نور، با ۱۲ مولکول آب ترکیب می‌شوند. نتیجه نهایی، تشکیل یک مولکول کربوهیدرات منفرد (C6H12O6 یا گلوکز) به همراه شش مولکول اکسیژن و آب است.

به‌طور مشابه، واکنش‌های مختلف فتوسنتز بی‌اکسیژن را می‌توان به‌عنوان یک فرمول تعمیم‌یافته نشان داد:

CO2 + 2H2A + انرژی نور → [CH2O] + 2A + H2O

حرف A در معادلهٔ بالا یک متغیر است و H2A نشانگرِ دهندهٔ بالقوهٔ الکترون است. به‌عنوان مثال، A می‌تواند نشانگر گوگرد در سولفید هیدروژن (H2S)، دهندهٔ الکترون باشد.



تبادل دی‌اکسید کربن و اکسیژن چگونه انجام می‌شود؟

گیاهان دی‌اکسید کربن را از هوای اطراف جذب می‌کنند و آب و اکسیژن را از طریق منافذ میکروسکوپی روی برگ‌های خود به نام روزنه آزاد می‌کنند.

هنگامی که روزنه‌ها باز می‌شوند، دی‌اکسید کربن را به خود راه می‌دهند. اما وقتی که روزنه‌ها باز هستند، اکسیژن آزاد می‌کنند و اجازه می‌دهند بخار آب خارج شود. روزنه‌ها برای جلوگیری از اتلاف آب بسته می‌شوند، اما این بدان معناست که گیاه دیگر نمی‌تواند دی‌اکسید کربن برای فتوسنتز به دست آورد.

این مبادله بین افزایش دی‌اکسید کربن و از دست دادن آب برای گیاهانی که در محیط‌های گرم و خشک رشد می‌کنند، یک مشکل خاص به شمار می‌رود.

گیاهان چگونه نور خورشید را برای فتوسنتز جذب می‌کنند؟

گیاهان حاوی رنگدانه‌های خاصی هستند که انرژی نور مورد نیاز برای فتوسنتز را جذب می‌کنند.

به گفته دانشمندان، کلروفیل رنگدانه اولیه‌ای است که برای فتوسنتز استفاده می‌شود و به گیاهان رنگ سبز می‌دهد. کلروفیل نور قرمز و آبی را جذب و نور سبز را منعکس می‌کند. کلروفیل یک مولکول بزرگ است و برای ساختن آن به منابع زیادی نیاز است.

به این ترتیب، در اواخر عمر برگ تجزیه می‌شود و بیشتر نیتروژن رنگدانه (یکی از عناصر سازنده کلروفیل) دوباره به گیاه جذب می‌شود. هنگامی که برگ‌ها کلروفیل خود را در پاییز از دست می‌دهند، سایر رنگدانه‌های برگ همچون کاروتنوئیدها و آنتوسیانین‌ها شروع به کار می‌کنند.

با اینکه کاروتنوئیدها در درجه اول نور آبی را جذب و زرد را منعکس می‌کنند، اما آنتوسیانین‌ها نور سبز آبی را جذب و نور قرمز را منعکس می‌کنند.

مولکول‌های رنگدانه با پروتئین‌ها مرتبط هستند که به آنها اجازه می‌دهد به سمت نور و به سمت یکدیگر حرکت کنند. طبق مقاله‌ای از ویم ورمااس (استاد دانشگاه ایالتی آریزونا)، مجموعه بزرگی متشکل از ۱۰۰ تا ۵ هزار مولکول رنگدانه، یک «آنتن» تشکیل می‌دهند. این ساختارها به‌طور مؤثر انرژی نور خورشید را به شکل فوتون می‌گیرند.

اما وضعیت برای باکتری‌ها کمی متفاوت است. با اینکه سیانوباکتری‌ها حاوی کلروفیل هستند، اما باکتری‌های دیگر مثل باکتری‌های بنفش و باکتری‌های گوگرد سبز، حاوی باکتری کلروفیل برای جذب نور برای فتوسنتز بی‌اکسیژن هستند.

فتوسنتز در کجای گیاه انجام می‌شود؟

فتوسنتز در کلروپلاست‌ها اتفاق می‌افتد؛ یعنی نوعی پلاستید (یک اندامک غشاءدار) که حاوی کلروفیل است و عمدتاً در برگ‌های گیاه یافت می‌شود.

کلروپلاست‌ها شبیه میتوکندری‌ها، نیروگاه‌های انرژی سلول‌ها هستند؛ زیرا ژنوم یا مجموعه‌ای از ژن‌های خاص خود را دارند که در داخل دی‌ان‌ای دایره‌ای قرار دارند. این ژن‌ها پروتئین‌هایی را رمزگذاری می‌کنند که برای اندامک و فتوسنتز ضروری هستند.

بر اساس تارنمای اصطلاحات زیست‌شناسی Biology Online، درون کلروپلاست‌ها ساختارهای صفحه‌ای‌شکل به نام تیلاکوئید وجود دارد که مسئول برداشت فوتون‌های نور برای فتوسنتز هستند.

تیلاکوئیدها در ستون‌هایی به نام «گرانا» روی هم قرار می‌گیرند. در بین گرانا، استروما قرار دارد؛ یعنی مایعی حاوی آنزیم‌ها، مولکول‌ها و یون‌ها، جایی که تشکیل قند انجام می‌شود.

در نهایت، انرژی نور باید به یک مجتمع رنگدانه-پروتئین منتقل شود که بتواند آن را به انرژی شیمیایی، به شکل الکترون تبدیل کند. در گیاهان، انرژی نور به رنگدانه‌های کلروفیل منتقل می‌شود.

تبدیل به انرژی شیمیایی زمانی انجام می‌شود که یک رنگدانه کلروفیل یک الکترون را دفع کند، که سپس می‌تواند به سمت گیرنده مناسب حرکت کند.

رنگدانه‌ها و پروتئین‌هایی که انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند و فرآیند انتقال الکترون را آغاز می‌کنند به‌عنوان مراکز واکنش شناخته می‌شوند.

واکنش‌های وابسته به نور

هنگامی که یک فوتون نور به مرکز واکنش برخورد می‌کند، یک مولکول رنگدانه مانند کلروفیل، یک الکترون آزاد می‌کند.

الکترون آزادشده از طریق مجموعه‌ای از کمپلکس‌های پروتئینی متصل به هم که به‌عنوان زنجیره انتقال الکترون شناخته می‌شود، فرار می‌کند.

همچنان‌که از طریق زنجیره حرکت می‌کند، برای تولید ATP (آدنوزین تری‌فسفات، منبع انرژی شیمیایی برای سلول‌ها) و NADPH انرژی تولید می‌کند - که هر دو در مرحله بعدی فتوسنتز در چرخه کالوین مورد نیاز هستند.

«حفره الکترونی« در رنگدانه کلروفیل اصلی با گرفتن الکترون از آب پر می‌شود. این تقسیم مولکول‌های آب باعث آزاد شدن اکسیژن در جوّ می‌شود.

واکنش‌های مستقل از نور: چرخه کالوین

چرخه کالوین فرآیندی سه مرحله‌ای است که برای گیاه قند تولید می‌کند و به افتخار ملوین کالوین (دانشمند برنده جایزه نوبل که چندین دهه پیش آن را کشف کرد)، نامگذاری شده است. چرخه کالوین برای تولید کربوهیدرات از ATP و NADPH تولیدشده در کلروفیل استفاده می‌کند.

در مرحله اول این چرخه که تثبیت کربن نام دارد، آنزیمی به نام RuBP کربوکسیلاز/اکسیژناز، که به‌عنوان روبیزو نیز شناخته می‌شود، به ترکیب دی‌اکسید کربن در یک مولکول آلی به نام اسید 3-فسفوگلیسریک (3-PGA) کمک می‌کند. در این فرآیند، یک گروه فسفات روی شش مولکول ATP را می‌شکند تا آنها را به ADP تبدیل کند و در این فرآیند انرژی آزاد شود.

در مرحله دوم، 3-PGA احیا می‌شود، به این معنی که از شش مولکول NADPH الکترون می‌گیرد و دو مولکول گلیسرآلدئید 3-فسفات (G3P) تولید می‌کند.

یکی از این مولکول‌های G3P از چرخه کالوین خارج می‌شود تا در گیاه کارهای دیگری انجام دهد. مولکول‌های باقیمانده G3P وارد مرحله سوم می‌شوند که بازسازی روبیسکو است. در بین این مراحل، گیاه گلوکز یا قند تولید می‌کند.

به گفته تارنمای آموزشی خان آکادمی (Khan Academy)، برای تولید شش مولکول G3P به سه مولکول دی‌اکسید کربن نیاز است و برای ساختن یک مولکول کربوهیدرات به شش دور چرخه کالوین نیاز است.



انواع فتوسنتز

سه نوع اصلی از مسیرهای فتوسنتزی وجود دارد: C3، C4، و CAM. همه این مسیرها با استفاده از چرخه کالوین از دی‌اکسید کربن قند تولید می‌کنند، اما هر مسیر کمی با دیگری متفاوت است.

فتوسنتز C3

بیشتر گیاهان از فتوسنتز C3 استفاده می‌کنند. گیاهان C3 شامل غلات (گندم و برنج)، پنبه، سیب زمینی و سویا هستند. این فرآیند به خاطر ترکیب سه‌کربنی 3-PGA که در چرخه کالوین استفاده می‌کند، C3 نامگذاری شده است.

فتوسنتز C4

گیاهانی مانند ذرت و نیشکر از فتوسنتز C4 استفاده می‌کنند. به گزارش بیولوژی‌آنلاین، این فرآیند از یک ترکیب میانی چهارکربنی (به نام اگزالواستات) استفاده می‌کند که به مالات تبدیل می‌شود.

سپس مالات به داخل غلاف بسته منتقل می‌شود و در آنجا تجزیه می‌شود و دی‌اکسید کربن آزاد می‌کند که سپس توسط روبیسکو تثبیت می‌شود و در چرخه کالوین به قند تبدیل می‌گردد (درست مانند فتوسنتز C3).

گفته می‌شود گیاهان C4 با محیط‌های گرم و خشک سازگاری بهتری دارند و می‌توانند حتی زمانی که روزنه‌هایشان بسته است (زیرا محلول ذخیره‌سازی هوشمندانه‌ای دارند) کربن را تثبیت کنند.

فتوسنتز CAM

به گفته خان آکادمی، متابولیسم اسید کراسولاسین (CAM) در گیاهان سازگار با محیط‌های بسیار گرم و خشک مانند کاکتوس‌ها و آناناس یافت می‌شود.

هنگامی که روزنه‌ها برای جذب دی‌اکسید کربن باز می‌شوند، خطر از دست دادن آب در محیط خارجی نمایان می‌شود.

به همین دلیل گیاهان در محیط‌های بسیار خشک و گرم سازگار شده‌اند. یکی از این سازگاری‌ها CAM است که به موجب آن گیاهان در شب (یعنی زمانی که دما پایین‌تر است و از دست دادن آب خطر کمتری دارد) روزنه‌ها را باز می‌کنند.

بنابر آنچه که آکادمی خان بیان می‌کند، دی‌اکسید کربن از طریق روزنه وارد گیاهان می‌شود و به شکل اگزالواستات تثبیت می‌گردد و به مالات یا اسید آلی دیگر تبدیل می‌شود (مانند مسیر C4).

سپس دی‌اکسید کربن برای واکنش‌های وابسته به نور در روز در دسترس قرار می‌گیرد و روزنه‌ها بسته می‌شوند و خطر از دست دادن آب کاهش می‌یابد.

منبع : دیجی رو ذهن ما به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده که به اخبار منفی اولویت می‌دهد. در زمان شیوع و همه‌گیری ویروس کرونا بسیاری از کشورها قوانین قرنطینه خاص خود را اعمال کردند، تا هم از بیماری مصون بمانند و هم از بار تحمیل شده بر بخش درمانی کاسته شود. با اینکه قرنطینه شدن، احتمال ابتلا به بیماری‌های واگیردار را کاهش می‌دهد اما خود باعث بروز برخی آسیب‌ها و پیامدهای دیگر می‌شود. یکی از این پیامدها استفاده بیش از حد معمول از محتواهای آنلاین به عنوان منبع دسترسی به اطلاعات، تفریح و تعامل با دوستان و آشنایان است. و البته همان‌طور که می‌دانید حجم بالای اطلاعات در اینترنت عاملی کلیدی برای اعتیاد به آن به شمار می‌رود.

عادت کردن به جستجوی مفرط اطلاعات در طول روز، پیامدهای منفی بسیاری دارد؛ مخصوصاً هنگامی که بیشتر اخبار نیز پیرامون موارد منفی بچرخند. با همه‌گیر شدن بیماری و افزایش مشکلات اجتماعی ناشی از آن تقریبا غیرممکن است که خود را از این اخبار منفی، استرس‌زا و ناامید کننده دور نگه داریم.

با این حال، با استفاده از الگوهایی که قبل از پاندمی و بعد از آن به دست آورده‌ایم، این اخبار بد را دسته‌بندی کردیم و به پدیده‌ای برخوردیم که “Doomscrolling” یا “Doomsurfing” نامیده می‌شود، و می‌تواند به سلامت روان ما بیش از آنچه که فکر می‌کنیم، آسیب بزند.

علت پدید آمدن Doomscrolling چیست؟
doomscrolling چیست؟

در زمان‌هایی که ما خود را در شرایط عدم اطمینان و قطعیت می‌بینیم، اطلاعات یکی از مکانیسم‌های اصلی دفاعی ما است. مطلع بودن از اخبار به ما حس امنیت داده و در نقش ابزاری کمکی برای مدیریت بحران عمل می‌کند. با این حال اطلاعات منفی زیاد، تاثیرات روانی غیرقابل جبرانی بر روح و روان ما خواهد گذاشت. پروفسور گراهام دیوی (Graham Davey)، از دانشگاه ساسیکس (SUSSEX) بیان می‌دارد:

تحقیقات نشان می‌دهند که این تغییرات در حالات روانی، نگرانی‌های شخصی افراد را تشدید می‌کند؛ حتی هنگامی که این نگرانی‌ها مستقیما ارتباطی با اخبار بدی که منتشر می‌شود نداشته باشند.

به گفته این محقق، روشی که هم اکنون برای ارائه اطلاعات استفاده می‌شود، با 15 یا 20 سال پیش بسیار متفاوت شده است. این تغییرات تاثیرات بسیار شدیدی بر سلامت روحی افراد دارد. اخبار در حال حاضر نسبت به گذشته به راحتی قابل دسترس هستند و اطلاعات بصری بیشتری فراهم می‌کنند، به همین دلیل نیز تاثیرگذارترند.

با توجه به گسترش استفاده از فناوری‌های موبایلی چنانچه فرد به طور مداوم در معرض انواع اخبار قرار داشته باشد، این مساله می‌تواند باعث تجربه‌های سخت و علت بسیاری از بیماری‌ها و نشانه‌های آن مانند استرس، مشکلات خواب، اختلالات خلقی متغیر، رفتارهای پرخاشگرانه و افسردگی باشد.

در ادامه، پروفسور گراهام دیوی می‌گوید:”تحقیقات ما همچنین نشان می‌دهند این تغییرات در شدت حالت افراد حتی در مورد نگرانی‌های شخصی‌شان که ربطی به این اخبار ندارند نیز تاثیرگذار هستند.” هم چنین پروفسور توضیح می‌دهد که چرا نمی‌توان این اقیانوس اخبار منفی را هدایت کرد. شگفتی دیگر این است که ذهن انسان به گونه‌ای طراحی شده است که به اخباری که او را می‌ترسانند و یا حس ناامنی به او می‌دهند، اهمیت بیشتری دهد! به این نظریه، “جهت‌گیری منفی‌نگری” می‌گویند.

لورتا بریونینگ (Loretta Breuning) استاد دانشگاه کالیفرنیا و نویسنده کتاب “عادات یک ذهن شاد” در مورد این تمایل به اهمیت دادن به محتوای منفی می گوید:

طبیعت ما این گونه است که به طور غریضی به دنبال پیدا کردن پاداش‌ها و دوری از خطرات هستیم. اما دوری از خطر در اولویت قرار دارد.

این محقق بیان می‌دارد که ذهن انسان به طور ذاتی به سمت اخبار منفی جذب می‌شود زیرا به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده که خود را در برابر آن‌ها محافظت کند، نه این که آن‌ها را نادیده بگیرد.

doomscrolling

چگونه عادت Doomscrolling را در خود از بین ببریم؟
برای متوقف کردن این مشکل یک روش مشخص و از پیش تعیین شده وجود ندارد. با این حال، راهکارهایی هستند که با کمک آن‌ها می‌توانیم میزان ساعاتی که صرف بالا و پایین کردن محتواها و اخبار منفی می‌کنیم و تاثیر آن‌ها را روی خودمان را کاهش دهیم.

ساعت خود را به جای گوشی کوک کنید: اگر هر روز گوشی خود را برای بیدار شدن تنظیم می‌کنید، بدین ترتیب اولین چیزی که صبح‌ها به آن نگاه می‌کنید و آخرین چیزی که شب‌ها به آن می‌نگرید همان گوشی تلفن همراه است. نگه داشتن گوشی همراه خارج از اتاق خواب کمک می‌کند که برای خود حد و حدودی قائل شوید که این موضوع برای ادامه مسیر اهداف سلامت به شما کمک می‌کند.
پیاده‌روی بدون تلفن همراه: سعی با پیاده‌روی کردن روزانه، هم ویتامین D مورد نیاز خود را از خورشید کسب کنید و هم با دوری از ایمیل‌ها، آهنگ‌ها و پادکست‌ها برای دقایقی به ذهن خود آرامش دهید.
از حالت سیاه و سفید استفاده کنید: طراحان اپلیکیشن‌ها از طراحی‌های پرزرق و برق برای جلب توجه کاربران استفاده می‌کنند. قرار دادن گوشی‌تان روی حالت سیاه و سفید از جذابیت آن کم می‌کند و کمک می‌کند راحت‌تر آن را کنار بگذارید.
اپلیکیشن‌های فضای مجازی خود را کم کنید: محبوب‌ترین اپلیکیشن‌های خود را نگه دارید و بقیه را پاک کنید تا استرس، اضطراب، افسردگی و… نیز در شما کاهش پیدا کند. همچنین با این کار می‌توانید چک کردن محتواهای تکراری در اکانت‌های مختلف خود را متوقف کنید.
برای تغییر عادت‌ها خود اراده راسخ داشته باشید: یکی از دوستان خود را که او هم می‌خواهد زمان چک کردن صفحات مجازی را کم کند پیدا کنید و اهداف خود را با او در میان بگذارید. از او بخواهید که به طور مرتب ببیند که عادت‌های شما چگونه پیش می‌روند.