عملية التركيب الضوئي هي منبع الطاقة الاساسي والذي عليه تبنى باقي الكائنات الحية. عملية التركيب الضوئي يتم عن طريقها صناعة مواد عضوية,سكريات بالاساس, من ماء وضوء الشمس وثاني اكسيد الكربون. الكائنات العبقرية التي تستطيع القيام بهذه العملية هي جميع النباتات لذلك تسمى المنتجات. بالاضافة الى النباتات هناك انواع من البكتيريا التي بامكانها القيام بعملية التمثيل الكلوروفيلي.
عملية التركيب الضوئي تحدث في الغشاء الداخلي للعضي (عضو داخل خلية) الخلوي المدعو كلوروبلاست. هذا العضي موجود عند النباتات والبكتيريا التي ذكرت انفاً. داخل الكلوروباست يوجد مبنى يشبه الاكياس المتراكمة باسم تيلكوئيد, في غشاء التيلكوئيد مصفوفة عدة انواع من البروتينات المركبة وهي المسؤولة عن مرحلة الضوء في عملية التركيب الضوئي.
البروتين الاول في الترتيب هو (PSII (photosystem II وهو مهم جداً لبدء العملية, PSII هو عمليا عدة بروتينات مرتبطة معا وتعمال بتوافق. احد هذه البروتينات مسؤول عن اختزال الالكترونات من الماء ويسمى (OEC (Oxygen evolving complex. عملية اختزال الماء هي عملية صعبة جداً وتتطلب كمية طاقة كبيرة وهي لاتحدث بشكل تلقائي في الطبيعة. الطاقة لهذه العملية تتوفر عن طريق ضوء الشمس.
اشعة الشمس تلتقط في داخل PSII عن طريق نوع لاقطات (antennas) خاص لضوء الشمس بطول موجة 680 ويسمي مركز التفاعل او P680 مركز التفاعل مركب من جزيء كلوروفيل والذي هو عمليا صابغ (pigment) وهذا هو السبب لكون لون الكلوروبلاست اخضر ولون الاوراق اخضر.
بعد التقاط الضوء واختزال الالكترونات من الماء هذه الالكترونات تحمل كمية طاقة كبيرة لذلك نرى ارتقاع في درجات الطاقة. هذه الالكترونات الحاملة لكميات طاقة عالية تبدأ بفقدانها عن طريق الانتقال الى مركبات صاحبة مستوى طاقة اقل منها, هذا النتقال في مستويات الطاقة يدعى سلسلة نقل الالكترونات. طبعاً الطاقة المخزونة في الاكترونات تقل مع التقدم في السلسلة ونرى هبوط في مستويات الطاقة.
بروتين مهم اخر في غشاء التيلكوئيد وهو الثاني في الترتيب هو السايتوكروم CfB بامكان هذا البروتين ان يستقبل الالكترونات فقط اذا كانت على شكل بلاستوساينين plastocyanin وهو احد البروتينات في سلسة نقل الالكترونات ولكن يجب ان يكون بلا شحنة (متعادل) لذلك يتم ادخال 2 بروتونات على شكل H+ اضافية من السائل الخارجي الى داخل التيلكوئيد لكي تعادل ال2 الكترونات الموجودة على الكوانين. بعد دخول بلاستوساينين الى سايتوكروم يتم تحرير البروتونات H+ الى السائل الداخلى للتيلكوئيد.
من السيتوكروم الالكترون يعبر الى PSI وهو المركب البروتيني الثالث في الترتيب, عندما تصل الالكترونات الى هذا المركب تكون بمستوى طاقة منخفض وبحاجة الى دفعة اضافية من الطاقة لكي تستمر لذل
ك بهذا المركب البروتيني نجد ايضا مركز تفاعل ولاقطات لاشعة الشمس ولكن الفرق بينه لبين PSII ان اشعة الشمس الملتقطة هي بطول موجة 700. بالاضافة الى ذلك هذا المركب لايحتوي على OEC.
في ال PSI الالكترونات تتلقى دفعة طاقة اضافية الموفرة عن طريق اشعة الشمس, ومجدداً تعبر الالكترونات بين عدة بروتينات مع هبوط في الطاقة حتى تصل في النهاية الى جزيء +NADP وتعادله ليصبح NADPH هذا الجزيء مهم جداً للقسم الثاني من عملية التركيب الضوئي والذي يحدث في الميتوخوندريا وعن طريقه يتم انتاج السكريات التي يبنى عليها الهرم الغذائي.
NADPH مهم لعملية انتاج السكريات ولكنه ليس كاف, الجزيء المه الاخر لهذه العملية والذي ايضا ينتج في مرحلة الضوء في عملية التركيب الضوئي هو ATP, حلقة الطاقة في اجسام الكائنات الحية المختلفة.
يتم انتاج الATP عن طريق بروتين موجود في غشاء التيلكوئيد, باسم ATP synthase هذا البروتين يستغل البروتونات H+التي تم ادخالها بمراحل مختلفة في سلسلة نقل الالكترونات لكي ينتج ال ATP الضروري لانتاج السكريات. لذلك بدون سلسلة نقل الالكترونات لايمكن انتاج ATP او NADPH وبذلك لا يمكن انتاج سكريات.
اذا نظرنا الى المعادلة الكيميائية التي تصف عملية التركيب الضوئي:
H2O + CO2 + SUNLIGHT => Glucose (sugar) + O2
نرى انها تلخص ما شرحناه اعلاه: