ما هو اليخضور الكلوروفيل وما هي آلية إنتاجه في النبات

1 إجابة واحدة
مهندس زراعي
هندسة زراعية - قسم وقاية النبات, جامعة تشرين

يُعزى اللون الأخضر للنباتات لاحتوائها على صبغةٍ تسمى بالكلوروفيل. يمتصُّ الكلوروفيل أطوالًا موجيّةً معيّنةً من الضوء ضمن طيف الضوء المرئي، حيث يمتصُّ الضوء في المناطق الحمراء (الطول الموجي الطويل)، والزرقاء (الطول الموجي القصير) من طيف الضوء المرئي. لا يمتص الضوء الأخضر بل يعكسه، مما يجعل النبات يبدو أخضرًا.

الكلوروفيل: هو نوعٌ من المركبات يعرف باسم (الماسك). يتكوّن من أيّونٍ معدنيٍّ مركزيٍّ، مرتبط بجزيءٍ عضويٍّ كبيرٍّ من الكربون، والهيدروجين، وعناصر أخرى، مثل الأكسجين، والنيتروجين. يحتوي الكلوروفيل على المغنيسيوم كأيوناته المعدنيّة المركزيّة، ويعرف الجزيء العضويُّ الكبير الذي يرتبط به باسم البورفيرين. يحتوي البورفيرين على أربع ذرات نيتروجينٍ مرتبطةً بأيون المغنيسيوم في ترتيب مستوٍ مربعٍ.

يوجد عدة أشكالٍ للكلوروفيل. لا يحتوي الكلوروفيل على الكلور كما يوحي الاسم، وينبع جزء الكلورو في تسمية الكلوروفيل من كلمة الكلوروس اليونانيّة، وتعني اللون الأخضر المصفر. يستمد عنصر الكلور اسمه من نفس المصدر، وهو غازٌ أخضرٌ مصفرٌّ.

التمثيل الضوئيُّ: هو التفاعل الذي يحدث بين ثاني أكسيد الكربون والماء، يُحفّز بوساطة ضوء الشمس، لإنتاج الجلوكوز، والأكسجين كمنجٍ ثانويٍ. المعادلة الكيميائية هي كما يلي:

ستّ ذرات كربونٍ مضافًا لها ستّ ذرات ماءٍ وبوجود الكلوروفيل وأشعّة الّشمس ينتج جزيءٌ من سكّر الجلوكوز، وستّ ذرات أوكسجينٍ.

تُنقل الإلكترونات في عملية التمثيل الضوئيّ، من الماء إلى ثاني أكسيد الكربون في عملية اختزالٍ. يساعد الكلوروفيل في هذه العمليّة عن طريق حجز الطاقة الشّمسية. عندما يمتصُّ الكلوروفيل الطاقة من ضوء الشمس، يصبح أحد اإلكترونات في جزيء الكلوروفيل مُحَفّزًا بفعل الطاقة الممتصّة.

يُنقل الإلكترون المتحفز بسهولةٍ أكبرٍ إلى جزيء آخر. يتبع ذلك سلسلة خطواتٍ لنقل الإلكترون، تنتهي عند انتقال الإلكترون إلى جزيء ثاني أكسيد الكربون. يستقبل جزيء الكلوروفيل الأصليُّ إلكترونًا جديدًا من جزيء الماء. ويعتمد تفاعل الأكسدة بين ثاني أكسيد الكربون والماء والمعروف باسم التمثيل الضوئي على مساعدة الكلوروفيل.

يُستخدم الجلوكوز على الفور لتوفير الطاقة للنمو، أو يُخزّن للاستخدام لاحقًا عن طريق تحويله إلى بوليمر النشاء. يُطلق الأكسجين كناتجٍ ثانويٍ في الهواء، وتستنشقه النباتات والحيوانات أثناء التنفس. كما تؤدي النباتات دورًا حيويًا في تجديد مستوى الأكسجين في الغلاف الجوي.

توجد عدّة أنواعٍ من الكلوروفيل، ولكنّ جميع النباتات تحتوي على الكلوروفيل أ و ب. هذان النوعان من الكلوروفيل متطابقان في التكوين، بصرف النظر عن سلسلة جانبيةٍ واحدةٍ، تتكون من -C3 في الكلوروفيل أ، بينما في الكلوروفيل ب تكون السلسلة -CHO. يتكون كلا النوعان من شبكةٍ مستقرّةٍ للغاية من الروابط الفرديّة والمزدوجة بالتناوب، تسمح هذه البنية للإلكترونات بالانتقال بسهولةٍ، مما يجعلها مستقبلاتٍ ضوئيةٍ ممتازةٍ.

صناعة الكلوروفيل في النبات:

في المرحلة الأولى من التّخليق الحيوي للكلوروفيل، يُحول حمض الجلوتاميك إلى حمض أمينوليفولينيك5، هذا التفاعل غير عاديٍ من حيث أنّه ينطوي على وسيطٍ تساهميٍّ، حيث يُوصل حمض الجلوتاميك بجزيء RNA، وهو واحدٌ من عددٍ قليلٍ جدًا من الأمثلة في الكيمياء الحيوية التي يستخدم فيها الحمض الريبي النووي RNA في عمليةٍ أخرى غير تخليق البروتين. ثم يتم تكثيف جزيئين من حمض أمينوليفولينيك5 لتكوين البورفيلينوجين. المرحلة التالية هي تجميع بنية البورفيرين من أربعة جزيئاتٍ من البورفيلينوجين على شكل أربع حلقاتٍ.

جميع الخطوات حتى هذه اللحظة هي نفسها لتركيب كلٍ من الكلوروفيل والهيم. ولكن هنا يتفرع المسار، ويعتمد مصير الجزيء على المعدن الذي يتم إدخاله في مركز البورفيرين. إذا أُدخل المغنيسيوم بواسطة إنزيمٍ يسمى تشيلتاز المغنيسيوم (magnesium chelatase)، فإنّ الخطوات الإضافيّة اللازمة لتحويل الجزيء إلى الكلوروفيل تحدث؛ أمّا إذا أُدخل الحديد بدلًا من المغنيسيوم، يصبح النوع في النهاية هيم.

المرحلة التالية من مسار التخليق الحيوي للكلوروفيل هي، تكوين الحلقة الخامسة (الحلقة E)، عن طريق الدّوران لإحدى السّلاسل الجانبية لحمض البروبيونيك لتشكيل البروتوكلوروفيل. يتضمن المسار تحويل إحدى الروابط المزدوجة في الحلقة D باستخدام NADPH إلى رابطةٍ أحاديةٍ. تُحفَّز هذه العملية بالضوء، وتُجرى بواسطة إنزيمٍ يسمى أوكسيدوردوكتاز البروتوكسلوفلايد (protochlorophyllide oxidoreductase).

المرحلة الأخيرة هي إدخال الجذر الفينيليّ على الحلقة الرابعة D ويتحكم بهذه العملية إنزيم سينثتاز الكلوروفيل (chlorophyll synthase)

أكمل القراءة

408 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو اليخضور الكلوروفيل وما هي آلية إنتاجه في النبات"؟