من سمات عملية التمثيل الضوئي التي أصبحت أداة بحث مهمة لتتبع الكربون المشتق من النباتات في البيئة تمييزها لصالح 12 درجة مئوية الأخف، وعلى الرغم من أن نظير 13 C الأثقل يحتوي على وفرة طبيعية بنسبة 1٪ تقريبًا في الغلاف الجوي، عندما لا يكون توافر ثاني أكسيد الكربون هو العامل المحدد للإنتاج الأولي، فإن التمثيل الضوئي يميز ضد النظير الأثقل مما يؤدي إلى استنفاد الكتلة الحيوية النباتية الثابتة بالكربون نسبيًا في 13جيم – يكون هذا التمييز أقوى في نباتات C3 .
ما هي عملية التمثيل الضوئي
عملية التمثيل الضوئي هي حرفياً أهم عملية نقل للطاقة على الأرض، ويوفر تثبيت الكربون بواسطة كائنات التمثيل الضوئي الجزيئات عالية الطاقة اللازمة لدعم جميع الكائنات الحية تقريبًا على الأرض.
ويكون التمثيل الضوئي هو عملية من مرحلتين: (1) تسخير الطاقة الضوئية لإنتاج طاقة مختزلة (NADPH) والطاقة (ATP) و(2) استخدام الطاقة المختزلة لإصلاح الجزيئات العضوية، وعادة ما نربط عملية التمثيل الضوئي بتخفيض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للسكريات العضوية.
ومع ذلك، يمكن استخدام الطاقة المتولدة أثناء التفاعلات الضوئية لعملية التمثيل الضوئي لتقليل المركبات الأخرى (مثل النيتروجين والكبريت)، ولقد تمكنت تفاعلات التمثيل الضوئي جزئيًا من التحكم في الأحجام النسبية لأحواض الكربون على الأرض، وأدت الأنشطة البشرية، وخاصة استهلاك الوقود الأحفوري وحرق الكتلة الحيوية، إلى حقن الكربون في صورة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
هذه الزيادة السريعة في الكربون في الغلاف الجوي لديها القدرة على تغيير وظائف أنظمة الأرض والمناخ بشكل كبير، ويعد الفهم الآلي الكامل لدورة الكربون العالمية بما في ذلك عمليات التمثيل الضوئي أمرًا ضروريًا.
من ماذا يتكون التمثيل الضوئي
يتكون التمثيل الضوئي من تفاعلين ضوئيين وعملية تثبيت الكربون، ويحدث تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية حيوية من خلال تفاعل كيميائي ضوئي من خلال النظام الضوئي II(PS II) وI(PS I)، اللذين لا يعملان بشكل متزامن ولكن بالتتابع، وتكون عملية تثبيت الكربون هي اختزال ثاني أكسيد الكربون الى مركبات عضوية من خلال استخدام هذه الطاقة البيوكيميائية بواسطة إنزيمات دورة كالفين.
يمكن القول بأنه يمكن تقسيم التمثيل الضوئي إلى مراحل مميزة من الضوء والظلام، وتحدث المرحلة الضوئية، التي تحمل أسرار تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية على الهياكل الغشائية داخل البلاستيدات الخضراء، وتتكون أغشية البلاستيدات الخضراء المشتركة مع جميع الأغشية البيولوجية أساسًا من الدهونوالبروتينات.
