د لمر د وړانګو په مرسته د موادو ترکيب او يوځای کول فوټوسينتيسز

ځينې د اسې کيمياوي انرژي په «کاربوهايډريټ» ماليکونو کې زېرمه  کېږي، لکه خواږه او نشايسته، کوم چې له کاربن ډای اکسايډ او اوبو څخه جوړ دي – په همدې بنسټ د فوټوسينتسيز نوم د يوناني ژبې له « phōs » «رڼا» او « sunthesis » «يو ځای کولو» څخه اخستل شوی دی. په ډېرو حالاتو کې اکسيجن هم د فاضله توليداتو په توګه خوشې کېږي، کوم چې له کاربوهايډريټونو په پرتله درې ځلې زياته کيمياوي انرژي زېرمه کوي. ډيری بوټي، اوبړۍ او «سياناباکټريا» د فوټوسينتيسز پروسه تر سره کوي؛ دې ډول ژونديو موجوداتو ته «فوټواټوټروفس» ويل کېږي. فوټوسينتيسز تر ډېره بريده د ځمکې د اتموسفير د اکسيجن د منځپانګې د توليد او بيا ساتنې دنده په غاړه لري او د هغې انرژۍ ډېره برخه برابروي چې په ځمکه د ژوند لپاره اړينه وي.

که څه هم فوټوسينتيسز د جلا جلا انواعو له خوا په جلا جلا ډول تر سره کېږي، دا پروسه عموماً هغه مهال پيل کېږي، کله چې له رڼا څخه انرژي د پروټينونو له خوا جذب کېږي، کوم چې د غبرګون د مرکزونو په نوم يادېږي او شنه «کلوروفيل» (او نور رنګه) د رنګ ماده(کروموفوریس) لري. په بوټو کې دا پروټينونه د «اورګانيلونو» (د ژوندۍ حجرې په منځ کې منظم جوړښتونه) په منځ کې ساتل کېږي چې «کلوروفلاسټس» بلل کېږي، کوم چې د پاڼو په حجرو کې ډېر زيات دي، په داسې حال کې چې په باکترياوو کې د پلازما په غشا کې ځای پر ځای کړای شوي دي. په رڼا متکي دې غبرګونونو کې، ځينې انرژي د دې لپاره کارول کېږي چې اليکترونونه له مناسبو مادو څخه لغړ کړي، لکه: اوبه، کومې چې د اکسيجن ګاز توليدوي. د اوبو په جلا کېدو سره خوشې کېدونکی هاډروجين د دوو نورو موادو د جوړېدو لپاره کارول کېږي چې د لنډې مودې لپاره د انرژۍ د زېرمه کولو په موخه کار ځينې اخستل کېږي او د دې لېږد د نورو غبرګونونو د پیدا کولو وړتيا منځ ته راوړي: دا مرکبات «کم شوي nicotinamide adenine dinucleotide phosphate» (NADPH) او «adenosine triphosphate» (ATP) دي چې د حجرو د «انرژۍ خپرېدل» دي.

په بوټو کې، اوبړۍ او «سيانوباکتريا»، خواږه له رڼا څخه د خپلواکو غبرګونونو د بعدي لړيو په مټ سره يو ځای کېږي چې «کالوين» دوران بلل کېږي. په کالوين دوران کې، د اتموسفير کاربن ډای اکسايډ له مخکې څخه په شته ژونديو کاربونی مرکباتو کې ځايول کېږي،لکه: «ريبولوس باسفوسفيټ» (RuBP). په رڼا متکي غبرګونونو څخه منځ ته راغليو ATP او NADPH په کارولو سره، د دې په پايله کې منځ ته راغلي مرکبات له دې وروسته کمېږي او د دې لپاره لرې کېږي چې زيات کاربوهايډريټونه جوړ کړي، لکه ګوليکوز. په نورو باکترياوو کې، د «ريورس کريبز سايکل» په څېر نورې تګلارې کارول کېږي، څو همدې پايلې ته ورسېږي.

شونې ده چې لومړی فوټوسينتيسزي ژوندي موجودات د ژوند د تکاملي تاريخ په لومړيو کې تکامل ته رسېدلي وي او د دې ډېره شونتيا شته چې د اليکترونونو د سرچينو په توګه يې هايډروجين يا هايډروجين سلفايډ څخه د کمولو له لاملونو (استازو) څخه کار اخستی وي، نه له اوبو څخه. ساينوباکتريا وروسته راڅرګندې شوې؛ «ايکسيس اکسيجن»، کوم چې دوی توليد کړی و، نېغ په نېغه د ځمکې په اکسیجن جوړولو کې مرسته وکړه، کوم چې د پېچلي ژوند تکامل ته شونتيا ورکړه. اوسمهال، په نړيواله کچه د فوټوسنتيسيز په مټ په منځنۍ کچه د تر لاسه کېدونکې انرژۍ اندازه نږدې ۱۳۰ ټريواټه (يو ټيراواټ يو تريليون واټه برېښنا ده) ده، کومه چې اوسمهال د انساني تمدن له خوا له کارېدونکې برېښنا څخه اته ځلې زياته ده. فوټوساينټيسي ژوندي موجودات همدا راز په يو کال کې شا او خوا ۱۰۰-۱۱۵ مليارده ټنه (۹۱-۱۰۴ پي جی پيټاګرامه، يا يو مليارده ميټريک ټنه) کاربن په «بايوماس» بدلوي. دا چې بوټي ځينې انرژي له رڼا څخه تر لاسه کوي – پر هوا، ځمکې او اوبو سربېره – په لومړي ځل په ۱۷۷۹ز کال کې د «جان انګينهواسز» له خوا کشف شوې وه.

فوټوسينتيسیز د اقليم د پروسو لپاره خورا مهم دی، دا ځکه چې له هوا څخه کاربن ډای اکسايډ اخلي او بيا يې په بوټو کې بندوي او سربېره پر دې په خاوره او لوشويو تولیداتو کې. يواځې د غلو دانو په اړه اټکل شوی چې هر کال نږدې ۳۸۲۵ ټي جی (ټيراګرامه) يا ۳.۸۲۵ پي جی (پيټاګرامه) کاربن ډای اکسايډ ساتي، دا معنا چې ۳.۸۲۵ ميټريک ټنه.

ډېری فوټوسينتي ژوندي موجودات،«فوټواټوټروف» دي، د کوم معنا چې دا ده چې دوی کولای شي نېغ په نېغه له کاربن ډای اکسايډ او اوبو ځخه د رڼا په کارولو سره خوراک جوړ کړي. په هر حال، ټول ژوندي موجودات کاربن ډای اکسايډ د فوټوسينتيسیز د تر سره کولو لپاره کاربن د اتومونو د سرچينې په توګه نه کاروي؛  فوټواټوټروف د کاربن ډای اکسايډ پر ځای له عضوي مرکباتو څخه د کاربن د سرچينې په توګه کار اخلي. په بوټو، اوبړيو او سيانوباکتريا کې فوټوسينتيسز اکسيجن خوشې کوي. دا اکسيجني فوټوسينتسيز تر ټولو هغه مشهور ډول دی چې ژوندي موجودات کار ځينې اخلي. که څه هم د بوټو، اوبوړيو او سيانوباکتريا کې د اکسيجني فوټوسينتيسیز تر منځ ځينې توپيرونه شته، په دې ژونديو موجوداتو کې په ټوليز ډول دا پروسه تر يو بريده سره يو شان ده. د غير اکسيجني فوټوسينتيسیز ډېر ډولونه شته چې ډيری یې د باکتريا له خوا کارول کېږي، کوم چې کاربن ډای اکسايډ مصرفوي، خو اکسيجن نه خوشې کوي.

کاربن ډای اکسايډ په يوه پروسه کې چې د کاربن د تثبيت په نوم پېژندل کېږي، په خوږو بدليږي؛ فوټوسينتيسيز د لمر له رڼا څخه انرژي تر لاسه کوي، تر څو کاربن ډای اکسايډ په کاربوهايډريټ بدل کړي. د کاربن تثبيت د تودوخې د تر لاسه کولو يو «ريډوکس» غبرګون دی. په عام ډول، فوټوسينتيسيز د حجروي تنفس ضد دی: په داسې حال کې چې فوټوسينتيسيز کاربوهايډريټ ته د کاربن ډای اکسايډ د راکمولو پروسه ده، حجروي تنفس د کاربوهايډريټ يا ټولو مغذي موادو په کاربن اکسايډ بدلول دي. له مغذي موادو څخه چې په حجروي تنفس کې کار ځينې اخستل کېږي، کاربوهاډريټوونه، امينو اسيدونه او چاغ اسيدونه شامل دي. دا مغذي مواد دې لپاره په دې موخه له اکسيجن سره يو ځای شوي، څو کاربن ډای اکسايډ او اوبه توليد کړي او کيمياوي انرژي د دې لپاره خوشې کړي چې د ژوندي موجود ميتابوليزم په کار راولي. فوټوسينتيسيز او حجروي تنفس دواړه جلا جلا جريانات دي، ځکه چې دوی  دواړه د کيمياوي غبرګونونو د جلا جلا لړيو له لارې او په جلا جلا حجروي برخو کې منځ ته راځي. 

د فوټوسينتيسيز لپاره هغه عمومي معادله چې په لومړي ځل د «کورنليس ون نيل» له خوا وړاندې شوې وه، په لاندې ډول ده:

CO₂  +                   2H₂A            photons      →        [CH₂O]      +       2A      +                         H₂O

له دې امله چې له اوبو څخه په اکسيجني فوټوسينتيسز کې د اليکټرون د ورکولو په توګه کارول کېږي، د دې پروسې لپاره معادله په لاندې ډول ده:

CO                 +       2H₂O    +      photons    →          [CH₂O         +       O₂  +                           H₂O

دا معادله په دې ټينګار کوي چې اوبه هم په رڼا پورې تړلي غبرګون کې يو غبرګون ښودونکی دی او هم له رڼا څخه په خپلواک غبرګون کې يو محصول هم دی، خو له هر اړخ څخه د n اوبو ماليکول په لغوه کولو سره لاندې خالصه معادله په لاس راځي:

CO₂               +           H₂O   +       photons    →      [CH₂O]            +           O₂

نورې پروسې د اليکترونونو د مهيا کولو د دندې په برخه کې د اوبو لپاره د نورو مرکباتو بديل دي (لکه ارسينيټ)؛ د بېلګې په ډول: ځينې ميکروبونه د لمر له وړانګو کار اخلي، تر څو ارسينايټ د منځ ته راوړلو لپاره ارسينيټ (ارسينيټ يو ډول کيمياوي مواد دي چې زرنيخ يې بولي) له اکسيجن څخه برخمن کوي: د دې غبرګون لپاره به معادله په لاندې ډول وي:

CO₂       +               (AsO³⁻₃)    +    photons  →       (AsO³⁻₄)        +      CO

(د دې لپاره کارول کېږي چې په نورو بعدي غبرګونونو کې نور ترکيبات جوړ کړي)

فوټوسينتيسیز په دوو پړاوونو کې تر سره کېږي. په لومړي پړاو کې، په رڼا متکي غبرګونونه يا رڼايي غبرګونونه د رڼا انرژي تر لاسه کوي او د دې لپاره يې کاروي چې د هايډروجن لېږدونکی NADPH او د انرژۍ زېرمه کوونکی ماليکول ATP جوړ کړي. د دويم پړاو په اوږدو کې له رڼا څخه خپلواک غبرګونونه همدا توليدات د دې لپاره کاروي چې کاربن ډای اکسايډ تر لاسه او کم کړي.

ډېری ژوندي موجودات چې له اکسيجني فوټوسينتيسز څخه کار ا خلي، په رڼا د متکي غبرګونونو لپاره د ليد وړ رڼا کاروي، که څه هم لږ تر لږه درې يې د لنډو څپو انفراريډ (له سرو کمې وړانګې) يا په زیات خاص ډول لرې سرې وړانګې کاروي.

ځينې ژوندي موجودات، د فوټوسينتيسیز له زياتو جذري بڼو څخه کار اخلي. ځينې «ارکيا» ډېره سا ده طريقه کاروي، په دې ډول چې له هغه رنګ څخه کار اخلي، کوم چې د ژويو د ليدلو لپاره کار ځينې اخستل کېږي، هغې ته ورته وي. bacteriorhodopsin  د لمريزو وړانګو په ځواب کې خپلو جوړېدو ته بدلونونه ورکوي او د پروټون د پمپ په توګه کار کوي. دا ډېر په مستقيم ډول يو ګراډيان توليدوي، کوم چې له دې وروسته په کيمياوي انرژۍ بدليږي. په دې پروسه کې د کاربن ډای اکسايډ تثبيت نه دی شامل او نه اکسيجن خوشې کوي، داسې برېښي چې په جلا ډول د فوټوسينتيسيز د ډېرو عامو ډولونو څخه يې تکامل موندلی دی.