و granas هي الهياكل الناشئة عن تجميع الثايلاكويد تقع داخل البلاستيدات الخضراء من الخلايا النباتية. تحتوي هذه الهياكل على أصباغ ضوئية (كلوروفيل ، كاروتينات ، زانثوفيل) ودهون مختلفة. بالإضافة إلى البروتينات المسؤولة عن توليد الطاقة ، مثل ATP-synthetase.
في هذا الصدد ، تشكل الثايلاكويدات حويصلات مفلطحة تقع على الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء. في هذه الهياكل ، يتم إجراء التقاط الضوء من أجل تفاعلات التمثيل الضوئي والفسفرة الضوئية. في المقابل ، يتم تضمين الثايلاكويدات المكدسة والحبيبية في سدى البلاستيدات الخضراء.
كلوروبلاست. بواسطة Gmsotavio ، من ويكيميديا كومنز
في السدى ، ترتبط مكدسات الثايلاكويد بواسطة الصفيحة اللحمية. عادة ما تنتقل هذه الوصلات من حبيبة واحدة عبر السدى إلى الحبيبة المجاورة. في المقابل ، المنطقة المائية المركزية التي تسمى تجويف الثايلاكويد محاطة بغشاء الثايلاكويد.
يوجد نظامان ضوئيان (نظام ضوئي I و II) على الفضة العلوية. يحتوي كل نظام على أصباغ ضوئية وسلسلة من البروتينات القادرة على نقل الإلكترونات. يقع نظام الصور الثاني في الجرانا ، وهو مسؤول عن التقاط الطاقة الضوئية خلال المراحل الأولى من النقل الإلكتروني غير الدوري.
مميزات
بالنسبة لنيل أ.كامبل ، مؤلف كتاب علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات (2012) ، غرانا عبارة عن حزم من الطاقة الشمسية من البلاستيدات الخضراء. إنها الأماكن التي يحبس فيها الكلوروفيل الطاقة من الشمس.
الحبيبات - المفرد ، الحبيبات - تنشأ من الأغشية الداخلية للبلاستيدات الخضراء. تحتوي هذه الهياكل المجوفة على شكل كومة على سلسلة من المقصورات الدائرية الرفيعة المعبأة بشكل وثيق: الثايلاكويدات.
لممارسة وظيفتها في النظام الضوئي الثاني ، تحتوي الحبيبات الموجودة داخل غشاء الثايلاكويد على البروتينات والفوسفوليبيدات. بالإضافة إلى الكلوروفيل والأصباغ الأخرى التي تلتقط الضوء أثناء عملية التمثيل الضوئي.
في الواقع ، ترتبط ثايلاكويدات جرانا مع جرانا أخرى ، وتشكل داخل البلاستيدات الخضراء شبكة من الأغشية عالية التطور مماثلة لتلك الموجودة في الشبكة الإندوبلازمية.
يتم تعليق Grana في سائل يسمى السدى ، والذي يحتوي على الريبوسومات والحمض النووي ، يستخدم لتخليق بعض البروتينات التي تشكل البلاستيدات الخضراء.
بناء
بنية الجرانوم هي وظيفة تجمع الثايلاكويدات داخل البلاستيدات الخضراء. تتكون جرانا من كومة من الثايلاكويدات الغشائية على شكل قرص ، مغمورة في سدى البلاستيدات الخضراء.
في الواقع ، تحتوي البلاستيدات الخضراء على نظام غشائي داخلي ، والذي يُسمى في النباتات العليا باسم جرانا ثايلاكويدات ، والذي ينشأ من الغشاء الداخلي للمغلف.
في كل بلاستيدات خضراء يوجد عادة عدد متغير من الجرانوم يتراوح بين 10 و 100. ترتبط الحبوب ببعضها البعض بواسطة ثايلاكويدات اللحمية أو الثايلاكويدات بين الحشويات أو الصفيحات الأكثر شيوعًا.
يسمح فحص الحبيبات باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) باكتشاف حبيبات تسمى الكميات. هذه الحبوب هي الوحدات المورفولوجية لعملية التمثيل الضوئي.
وبالمثل ، يحتوي غشاء الثايلاكويد على بروتينات وأنزيمات مختلفة ، بما في ذلك أصباغ التمثيل الضوئي. تتمتع هذه الجزيئات بالقدرة على امتصاص طاقة الفوتونات وبدء التفاعلات الكيميائية الضوئية التي تحدد تركيب الـ ATP.
المميزات
جرانا ، باعتبارها بنية مكونة للبلاستيدات الخضراء ، تعزز وتتفاعل في عملية التمثيل الضوئي. وهكذا ، فإن البلاستيدات الخضراء هي عضيات تقوم بتحويل الطاقة.
تتمثل الوظيفة الرئيسية للبلاستيدات الخضراء في تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية من ضوء الشمس إلى طاقة من الروابط الكيميائية. يشارك الكلوروفيل ، وتركيب ATP وريبولوز ثنائي فوسفات الكربوكسيلاز / الأكسجيناز (روبيسكو) في هذه العملية.
يتكون التمثيل الضوئي من مرحلتين:
- مرحلة ضوئية ، في وجود ضوء الشمس ، حيث يحدث تحويل الطاقة الضوئية إلى تدرج بروتون ، والذي سيتم استخدامه لتخليق ATP ولإنتاج NADPH.
- ومع ذلك ، فإن المرحلة المظلمة ، التي لا تتطلب وجود ضوء مباشر ، تتطلب المنتجات التي تشكلت في مرحلة الضوء. تعزز هذه المرحلة تثبيت ثاني أكسيد الكربون على شكل سكريات فوسفاتية بثلاث ذرات كربون.
يتم تنفيذ التفاعلات أثناء عملية التمثيل الضوئي بواسطة جزيء يسمى Rubisco. تحدث المرحلة الضوئية في غشاء الثايلاكويد ، والمرحلة المظلمة في السدى.
مراحل البناء الضوئي
التمثيل الضوئي (يسار) والتنفس (يمين). الصورة على اليمين مأخوذة من بي بي سي
تتم عملية البناء الضوئي بالخطوات التالية:
1) يقوم نظام الصور الثاني بتكسير جزيئين من الماء ، مكونًا جزيء O2 وأربعة بروتونات. يتم إطلاق أربعة إلكترونات إلى الكلوروفيل الموجود في هذا النظام الضوئي الثاني. إزالة الإلكترونات الأخرى التي أثارها الضوء سابقًا وانطلقت من النظام الضوئي II.
2) تنتقل الإلكترونات المحررة إلى بلاستوكينون الذي يعطيها إلى السيتوكروم b6 / f. مع الطاقة التي تلتقطها الإلكترونات ، فإنها تدخل 4 بروتونات داخل الثايلاكويد.
3) ينقل مركب السيتوكروم b6 / f الإلكترونات إلى البلاستوسيانين ، وهذا إلى معقد النظام الضوئي 1. مع طاقة الضوء التي تمتصها مركبات الكلوروفيل ، فإنه يتمكن من رفع طاقة الإلكترونات مرة أخرى.
يرتبط هذا المركب بفيروكسين - NADP + اختزال ، والذي يعدل NADP + إلى NADPH ، والذي يبقى في السدى. وبالمثل ، فإن البروتونات المرتبطة بالثايلاكويد والسدى تخلق تدرجًا قادرًا على إنتاج ATP.
بهذه الطريقة ، يشارك كل من NADPH و ATP في دورة كالفين ، والتي تم إنشاؤها كمسار استقلابي حيث يتم إصلاح ثاني أكسيد الكربون بواسطة RUBISCO. يتوج في إنتاج جزيئات الفوسفوجليسيرات من ريبولوز 1.5-بيسفوسفات وثاني أكسيد الكربون.
وظائف أخرى
من ناحية أخرى ، تؤدي البلاستيدات الخضراء وظائف متعددة. من بين أمور أخرى ، تخليق الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والأحماض الدهنية. وكذلك إنتاج الهرمونات والفيتامينات والمستقلبات الثانوية الأخرى ، والمشاركة في امتصاص النيتروجين والكبريت.
النترات هي أحد المصادر الرئيسية للنيتروجين المتاح في النباتات العليا. في الواقع ، في البلاستيدات الخضراء ، تحدث عملية التحول من النتريت إلى الأمونيوم بمشاركة اختزال النتريت.
تنتج البلاستيدات الخضراء سلسلة من المستقلبات التي تساهم كوسيلة للوقاية الطبيعية من مسببات الأمراض المختلفة ، مما يعزز تكيف النباتات مع الظروف المعاكسة مثل الإجهاد أو الماء الزائد أو درجات الحرارة المرتفعة. وبالمثل ، يؤثر إنتاج الهرمونات على التواصل خارج الخلية.
وهكذا ، تتفاعل البلاستيدات الخضراء مع المكونات الخلوية الأخرى ، إما من خلال الانبعاثات الجزيئية أو عن طريق الاتصال الجسدي ، كما يحدث بين الحبيبات في السدى وغشاء الثايلاكويد.
المراجع
- أطلس علم الأنسجة النباتية والحيوانية. الخلية. البلاستيدات الخضراء قسم. في علم الأحياء الوظيفي وعلوم الصحة. كلية الأحياء. جامعة فيجو. تم الاسترجاع في: mmegias.webs.uvigo.es
- León Patricia and Guevara-García Arturo (2007) البلاستيدات الخضراء: عضية رئيسية في الحياة وفي استخدام النباتات. Biotecnología V 14، CS 3، Indd 2. تم الاسترجاع من: ibt.unam.mx
- Jiménez García Luis Felipe and Merchant Larios Horacio (2003) علم الأحياء الخلوي والجزيئي. تعليم بيرسون. المكسيك ISBN: 970-26-0387-40.
- كامبل نيل أ. ميتشل لورانس ج. وريس جين ب. (2001) علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات. الطبعة الثالثة. تعليم بيرسون. المكسيك ISBN: 968-444-413-3.
- Sadava David & Purves William H. (2009) Life: The Science of Biology. (2009) الحياة: علم الأحياء. الطبعة الثامنة. افتتاحية Medica Panamericana. بوينس ايرس. رقم ال ISBN: 978-950-06-8269-5.