مفاهيم در فيزيولوژي جلبك ها و گياهان

تحقيقات در فيزيولوژي مانند ساير شاخه هاي بيولوژي نياز به بسياري از تكنيك ها و روش ها دارد. بيشتر وسائل و روش ها ي آزمايشگاهي بوسيله دانشمندان و مهندسيني ساخته شده است كه فيزيولوژيست نيستند. از طرفي توضيح در مورد بيشتر بخش هاي متابوليسم موجودات زنده نياز به فهم در ساير زمينه هاي علوم دارد. بنابراين محققاني كه در فيزيولوژي جلبك ها و گياهان كار مي كنند علاوه بر زيست شناسي سيانو باكتري ها، جلبك هاي قرمز و سبز و گياهان نياز به فهم واژگان و مفاهيم در زمينه هاي شيمي، بيوشيمي، فيزيك، بيوفيزيك، آمار، رياضي و حتي مكانيك كوانتومي دارند. فتوسنتز در فيزيولوژي جلبك ها و گياهان شايد يك مثال بسيار خوب در علوم باشد كه كاملا بين رشته ايي است. فتوسنتز يك مرحله ايست كه در آن انرژي نور توسط صد ها ملكول كلروفيل كه مجموعه آنتن ها ناميده مي شود بدام مي افتد. هيچ واكنش شيميايي در آنتن ها رخ نمي دهد و در واقع آنها درگير انتقال انرژي بصورت انتقال تهيج الكتروني ناشي از نور از يك ملكول كلروفيل به ملكول ديگر، نهايتا تا ملكولهاي مركز واكنش فتوسنتزي هستند. سپس اين انرژي توسط موجود بصورت مراحل فتو شيميايي ذخيره شده تا در راه اندازي يك سري واكنش هاي نيازمند انرژي سلولي نظير جذب كربن و سنتز كربوهيدرات در كلروپلاست استفاده گردد. در حاليكه در جذب كربن و سنتز كربوهيدرات تعداد زيادي واكنش هاي بيوشيميايي دخالت دارد، جذب نور و مراحل انتقال انرژي در آنتن ها بطور كامل مراحلي فيزيكي مي باشد. نور چيست و از كجا مي آيد؟ نور چگونه بايد اندازه گيري گردد؟ نور امواج الكترو مغناطيسي مي باشد كه از يك سري واكنش هاي فيوژن هسته ايي از هيدروژن تا هليوم در خورشيد ايجاد مي گردد و مشابه همه ستارگان طيف وسيعي از تشعشعات از اشعه گاما، نور در محدوه بينايي تا امواج راديويي را نشر مي دهد. محققين فيزيولوژيستي كه با فيزيك نور آشنايي ندارند اشتباها، شدت نور را بر اساس واحد لوكس و يا فوت كندل كه بر اساس حساسيت چشم انسان مي باشد توسط دستگاه لوكس متر كه بطور وسيعي در عكاسي مورد استفاده است اندازه گيري مي كنند. در حاليكه براي فتوسنتز در جلبك ها و گياهان علاوه بر كيفيت نور (طول موج)، نياز به ميزان انرژي نور و يا تعداد فوتون هاي نور مي باشد كه مي بايست بصورت ميكرو مول فوتون بر متر مربع بر ثانيه با استفاده از دستگاه فوتون متر اندازه گيري گردد. دريافت انرژي نور در زماني حدود ميلي ثانيه تا فمتوثانيه رخ مي دهد و باعث تهيج الكترون از ملكول كلروفيل مركز واكنش مي شود. الكترون تهيج شده از يك سري گيرنده ها و دهنده هاي الكترون عبور مي كند. در برخي موارد سرعت انتقال الكترون از يك دهنده به يك گيرنده با افزايش دما و گاهي با كاهش دما، افزايش مي يابد. اين پديده در حالت اول با مكانيك كلاسيك و حالت دوم با مكانيك كوانتومي تفسير مي گردد. تمامي مطالب فوق حاكي از آن است كه براي انجام يك تحقيق با كيفيت در زمينه فيزيولوژي جلبك و گياه نياز به يك حداقل از فهم اوليه در مفاهيم ساير علوم مرتبط مي باشد