تُعرف عملية التركيب الضوئي باسم آخر شائع يُدعى التمثيل الضوئي(بالإنجليزية:Photosynthesis)، إذ أنها أحد أهم العمليات التي تحدث لضمان استمرارية حياة النبات بتصنيع جزيئات الطاقة ATP اللازمة لغذائها ، كما أنّها تحدث في النباتات الخضراء وتحديدًا في البلاستيدات الخضراء الموجودة في الأوراق .
من الجدير بالذكر أنّ عملية التركيب الضوئي تحدث على عدة مراحل متتالية، يُمكن دراستها وتوضيحها تفصيلًا على النحو الآتي:
تبدأ النباتات بامتصاص الضوء من أشعة الشمس بواسطة مركبات الكلوروفيل(بالإنجليزية:Chlorophylls) المُرتبطة بالبروتينات الموجود في أغشية الثايلاكويد في النباتات ، وذلك لتتخلص من الإلكترونات، وتُكوّن غاز الأكسجين O 2.
من الجدير بالذكر معرفة أنّ الكلوروفيل يتكون من حلقة بورفيرين متصلة بسلسلة هيدروكربونية طويلة جانبية تُساعده على ذلك، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له على النحو الآتي:
تبدأ في هذه المرحلة إنتقال الإلكترونات من مستقبل الإلكترون الأولي إلى مستقبل الإلكترون النهائي بوجود الضوء، كما وأنّها تتم عبر سلسلة من جزيئات نقل الإلكترون المتواجدة في غشاء الثايلاكويد.
يتم من خلاله نقل + NADP إلى NADPH، أي أنّ نقل الإلكترونات مقترن بحركة البروتينات لتجويف الثايلاكويد فيتدرج الأُس الهيدروجيني، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالتالي:
تبدأ في هذه المرحلة إنتاج جُزيئات الطاقة ATP، إذ تتحرك البروتونات من داخل غشاء الثايلاكويد لخارجه، فتتكون من هذه الحركة الطاقة من تفاعل جُزئيات ADP و P i ،لتُصبح ATP، كما وأنها تحتاج للضوء لتتم، والمعادلة الكيميائية الآتية تُعبر عنه:
تقوم هذه المرحلة بتثبيت الكربون دون الاعتماد بشكل مباشر على الطاقة الضوئية، إذ من الممكن أن تحدث في الظلام، إلا أنّها تعتمد على جزيئات الطاقة ATP وجُزيء + NADPH الناتجين من مراحل سابقة كامل اعتمادهما على الضوء ، إذ من الممكن أن تحدث في الظلام.
تتم عملية التثبيت بالتفاعل بين 6 كربونات من ثاني أكسيد الكربون مع الماء بوجود جزيئات + NADPH وجزيئات الطاقة، ويُمكن التعبير عن المعادلة الكيميائية المُمثلة له كالآتي:
+ 6CO 2 + + 12 NADPH + + 18 ATP -4 + 12 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 18 ADP -3 + 18 P i -2 + 12 NADP + + 6H
تحدث عملية التركيب الضوئي بتوافر العديد من الشروط لتتم بالطريقة السليمة والتي تعمل بدورهاعلى إنتاج الطاقة والنمو المستمر في النباتات، ومن أهم الشروط الواجب توفرها ما يأتي:
تستخدم النباتات الماء في صنع غذائها، والجزء المسؤول عن امتصاص المياه في النبات هو الجذر، وتختلف كميات وصولها للنبات اعتمادًا على البيئة الموجود فيها، فعلى سبيل المثال النبات في البيئة الصحراوية يحتاج لكميات مياه اقل من البنات في البيئة النهرية.
تعمل النباتات على امتصاص غاز ثاني أُكسيد الكربون من الغلاف الجوي المُحيط من خلال ثقوب صغيرة في أوراقها، وأغصانها، وزهورها، وسيقانها، وجذورها، وتستخدمه في عملية البناء الضوئي لتثبيت الكربون في المرحلة الأخيرة.
تكمن أهمية عميلة التركيب الضوئي في امتصاص الضوء من أشعة الشمس، وامتصاص غاز ثاني أُكسيد الكربون والماء من الغلاف الجوي، فينعكس هذا إيجابًا على البيئة المُحيطة وعلى النباتات نفسها، إذ يُمكن توضيحها تفصيلًا بالنُقاط الآتية.
