بعض الكائنات الحية قادرة على التقاط الطاقة من أشعة الشمس واستخدامها لإنتاج مركبات عضوية. هذه العملية ، المعروفة باسم البناء الضوئي، ضروري للحياة حيث أنه يوفر الطاقة لكليهما المنتجين والمستهلكين. الكائنات الضوئية ، والمعروفة أيضًا باسم autototrophs ، هي كائنات قادرة على التمثيل الضوئي. بعض هذه الكائنات تشمل أعلى النباتاتبعض المحتجين (الطحالب و يوجلينا) ، و بكتيريا.
في البناء الضوئي، يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية ، والتي يتم تخزينها في شكل جلوكوز (سكر). تستخدم المركبات غير العضوية (ثاني أكسيد الكربون والماء وضوء الشمس) لإنتاج الجلوكوز والأكسجين والماء. تستخدم الكائنات الضوئية الكربون في توليد الجزيئات العضوية (الكربوهيدرات, الدهونو البروتينات) وبناء الكتلة البيولوجية. يتم استخدام الأكسجين المنتج كمنتج ثنائي لعملية التمثيل الضوئي بواسطة العديد من الكائنات الحية ، بما في ذلك النباتات والحيوانات، إلى عن على التنفس الخلوي. تعتمد معظم الكائنات الحية على التمثيل الضوئي ، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر ، للتغذية. عضوية التغذية (مغاير, -الطعام) الكائنات الحية ، مثل الحيوانات ، أكثر من غيرها
بكتيرياو الفطريات، ليست قادرة على التمثيل الضوئي أو إنتاج المركبات البيولوجية من مصادر غير عضوية. على هذا النحو ، يجب أن تستهلك الكائنات الضوئية وغيرها من autotrophs (تلقاءي-, الجوائز) من أجل الحصول على هذه المواد.البناء الضوئي في النباتات يحدث في المتخصصة عضيات اتصل البلاستيدات الخضراء. توجد البلاستيدات الخضراء في النبات اوراق اشجار وتحتوي على صبغة الكلوروفيل. يمتص هذا الصباغ الأخضر الطاقة الضوئية اللازمة لعملية التمثيل الضوئي. تحتوي البلاستيدات الخضراء على نظام غشاء داخلي يتكون من هياكل تسمى thylakoids تعمل كمواقع لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات في عملية تعرف باسم تثبيت الكربون أو دورة كالفين. ال الكربوهيدرات يمكن تخزينها في شكل نشا ، وتستخدم أثناء التنفس ، أو استخدامها في إنتاج السليلوز. يتم إطلاق الأكسجين الذي يتم إنتاجه في العملية في الغلاف الجوي من خلال المسام الموجودة في أوراق النبات المعروفة باسم الثغور.
النباتات تلعب دورا هاما في دورة المواد الغذائيةوخاصة الكربون والأكسجين. النباتات المائية والنباتات البرية (نباتات مزدهرةوالطحالب والسراخس) تساعد على تنظيم الكربون في الغلاف الجوي عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء. تعد النباتات مهمة أيضًا لإنتاج الأكسجين ، الذي يتم إطلاقه في الهواء كقيمة منتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي.
الطحالب هي كائنات حقيقية النواة لها خصائص كلاهما النباتات و الحيوانات. مثل الحيوانات ، الطحالب قادرة على التغذية على المواد العضوية في بيئتها. بعض الطحالب تحتوي أيضا على العضيات والهياكل الموجودة في خلايا الحيوانات ، مثل الأسواط و المركزية. مثل النباتات ، تحتوي الطحالب على عضيات ضوئية تسمى البلاستيدات الخضراء. تحتوي البلاستيدات الخضراء على الكلوروفيل ، وهو صبغة خضراء تمتص الطاقة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي. تحتوي الطحالب أيضًا على أصباغ أخرى من التمثيل الضوئي مثل الكاروتينات والفيكوبيلين.
يمكن أن تكون الطحالب أحادية الخلية أو يمكن أن توجد كأنواع كبيرة متعددة الخلايا. وهم يعيشون في الموائل المختلفة بما في ذلك الملح والمياه العذبة البيئات المائية، التربة الرطبة ، أو على الصخور الرطبة. توجد الطحالب التركيبية الضوئية المعروفة باسم العوالق النباتية في بيئات المياه العذبة والبيئية. تتكون معظم العوالق النباتية البحرية من الدياتومات و dinoflagellates. تتكون معظم العوالق النباتية للمياه العذبة من الطحالب الخضراء والبكتيريا الزرقاء. تطفو العوالق النباتية بالقرب من سطح الماء من أجل الوصول بشكل أفضل إلى أشعة الشمس اللازمة لعملية التمثيل الضوئي. الطحالب الضوئي هي حيوية للعالم دورة المواد الغذائية مثل الكربون والأكسجين. إنها تزيل ثاني أكسيد الكربون من الجو وتولد أكثر من نصف إمدادات الأوكسجين العالمية.
يوجلينا هم المتظاهرون أحادي الخلية في الجنس يوجلينا. تم تصنيف هذه الكائنات الحية في السجن يوجلنوفيتا مع الطحالب بسبب قدرتها على التمثيل الضوئي. يعتقد العلماء الآن أنهم ليسوا طحالب ، لكنهم اكتسبوا قدراتهم في التمثيل الضوئي من خلال علاقة اندوسبيوتيك مع الطحالب الخضراء. كما، يوجلينا وضعت في السجن يوجلنوا.
البكتيريا الزرقاء هي الأكسجين الضوئيبكتيريا. فهي تحصد طاقة الشمس ، وتمتص ثاني أكسيد الكربون ، وتنبعث منها الأكسجين. مثل النباتات والطحالب ، تحتوي البكتيريا الزرقاء الكلوروفيل وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى السكر من خلال تثبيت الكربون. على عكس النباتات حقيقية النواة والطحالب ، فإن البكتيريا الزرقاء الكائنات بدائية النواة. أنها تفتقر إلى غشاء ملزمة نواة, البلاستيدات الخضراء، وغيرها عضيات عثر عليه في النباتات و الطحالب. بدلا من ذلك ، البكتيريا الزرقاء لها ضعف الخارجي غشاء الخلية وأغشية ثايلاكويد الداخلية المطوية المستخدمة في البناء الضوئي. البكتيريا الزرقاء قادرة أيضًا على تثبيت النيتروجين ، وهي عملية يتم من خلالها تحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى الأمونيا والنتريت والنترات. يتم امتصاص هذه المواد من قبل النباتات لتوليف المركبات البيولوجية.
تم العثور على البكتيريا الزرقاء في مختلف المناطق الأحيائية الأرضية و البيئات المائية. تعتبر بعض المتطرفة لأنهم يعيشون في بيئات قاسية للغاية مثل hotsprings وخلجان hypersaline. Gloeocapsa البكتيريا الزرقاء يمكن البقاء على قيد الحياة حتى ظروف الفضاء القاسية. البكتيريا الزرقاء موجودة أيضا العوالق النباتية ويمكن أن يعيش داخل الكائنات الحية الأخرى مثل الفطريات (الحزاز) ، الخليةوالنباتات. تحتوي البكتيريا الزرقاء على أصباغ phycoerythrin و phycocyanin ، وهي المسؤولة عن لونها الأزرق والأخضر. بسبب مظهرها ، تسمى هذه البكتيريا أحيانًا الطحالب الخضراء المزرقة ، على الرغم من أنها ليست طحالب على الإطلاق.
مضادات الأكسجين الضوئي البكتيريا هي الصور الفوتوغرافية (توليف الطعام باستخدام أشعة الشمس) التي لا تنتج الأكسجين. على عكس البكتيريا الزرقاء والنباتات والطحالب ، فإن هذه البكتيريا لا تستخدم الماء كمتبرع للإلكترون في الجسم سلسلة نقل الإلكترون أثناء إنتاج ATP. بدلاً من ذلك ، يستخدمون الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين أو الكبريت كمتبرعين للإلكترون. تختلف البكتيريا الضوئية غير المؤكسدة أيضًا عن البكتيريا الزرقاء من حيث أنها لا تحتوي على الكلوروفيل لامتصاص الضوء. انهم يحتوون بكتيريا كلوروفيل، وهو قادر على امتصاص أطوال موجية أقصر من الضوء من الكلوروفيل. على هذا النحو ، تميل البكتيريا مع بكتريا كلوروفيل إلى أن توجد في المناطق المائية العميقة حيث تكون أطوال موجات الضوء الأقصر قادرة على اختراقها.
أمثلة من البكتيريا الضوئي غير المؤكسد وتشمل البكتيريا الأرجواني و البكتيريا الخضراء. الخلايا البكتيرية الأرجواني تأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال (كروية ، قضيب ، حلزوني) وهذه الخلايا قد تكون متحركة أو غير متحركة. توجد بكتيريا الكبريت الأرجواني عادة في البيئات المائية وينابيع الكبريت حيث يوجد كبريتيد الهيدروجين ويغيب الأكسجين. تستخدم البكتيريا غير الكبريتية الأرجواني تركيزات أقل من الكبريتيد من بكتيريا الكبريت الأرجواني وترسب الكبريت خارج خلاياها بدلاً من داخل خلاياها. الخلايا البكتيرية الخضراء عادة ما تكون كروية أو على شكل قضبان والخلايا غير متحركة في المقام الأول. تستخدم بكتيريا الكبريت الخضراء كبريتيد أو كبريت لعملية التمثيل الضوئي ولا يمكنها البقاء في وجود الأكسجين. يودعون الكبريت خارج خلاياهم. تزدهر البكتيريا الخضراء في الموائل المائية الغنية بالكبريتيد وتشكل في بعض الأحيان أزهار خضراء أو بنية اللون.