البلاستيدات الخضراء هي وحدات طاقة نباتية صغيرة تلتقط الطاقة الضوئية لإنتاج النشويات والسكريات التي تغذي نمو النبات.
تم العثور عليها في الداخل زرع الخلايا في أوراق النبات وفي الطحالب الخضراء والحمراء وكذلك في البكتيريا الزرقاء. تسمح البلاستيدات الخضراء للنباتات بإنتاج المواد الكيميائية المعقدة اللازمة للحياة من مواد بسيطة غير عضوية مثل ثاني أكسيد الكربون والماء والمعادن.
كمنتج غذائي التغذية الذاتية، تشكل النباتات أساس سلسلة غذائية، ودعم جميع المستهلكين رفيعي المستوى مثل الحشرات والأسماك والطيور والثدييات وصولاً إلى البشر.
تشبه البلاستيدات الخضراء الخلوية المصانع الصغيرة التي تنتج الوقود. بهذه الطريقة ، فإن البلاستيدات الخضراء في خلايا النباتات الخضراء هي التي تجعل الحياة على الأرض ممكنة.
ماذا يوجد داخل البلاستيدات الخضراء - بنية البلاستيدات الخضراء
على الرغم من أن البلاستيدات الخضراء عبارة عن قرون مجهرية داخل خلايا نباتية صغيرة ، إلا أنها تتمتع ببنية معقدة تسمح لها بالتقاط الطاقة الضوئية واستخدامها لتجميع الكربوهيدرات على المستوى الجزيئي.
المكونات الهيكلية الرئيسية هي كما يلي:
- طبقات خارجية وداخلية مع مساحة بين الغشاء بينهما.
- داخل الغشاء الداخلي الريبوسومات و ثايلاكويدات.
- يحتوي الغشاء الداخلي على هلام مائي يسمى سدى.
- يحتوي سائل السدى على DNA البلاستيدات الخضراء وكذلك البروتينات والنشويات. إنه المكان الذي يتم فيه تكوين الكربوهيدرات من عملية التمثيل الضوئي.
وظيفة Chloroplast Ribosomes و Thylkaoids
ال الريبوسومات هي مجموعات من البروتينات والنيوكليوتيدات التي تصنع الإنزيمات والجزيئات المعقدة الأخرى التي تتطلبها البلاستيدات الخضراء.
توجد بأعداد كبيرة في جميع الخلايا الحية وتنتج مواد خلوية معقدة مثل البروتينات وفقًا للتعليمات الواردة من الشفرة الجينية للحمض النووي الريبي الجزيئات.
ال ثايلاكويدات مضمنة في السدى. في النباتات تشكل أقراصًا مغلقة مرتبة في أكوام تسمى جرانا، مع كومة واحدة تسمى غرانوم. وهي مكونة من غشاء ثايلاكويد يحيط باللومن ، وهي مادة حمضية مائية تحتوي على بروتينات وتسهل التفاعلات الكيميائية للبلاستيدات الخضراء.
لاميلا تشكيل روابط بين أقراص جرانا ، وربط تجويف الأكوام المختلفة.
يحدث الجزء الحساس للضوء من عملية التمثيل الضوئي على غشاء الثايلاكويد حيث الكلوروفيل يمتص الطاقة الضوئية ويحولها إلى طاقة كيميائية يستخدمها النبات.
الكلوروفيل: مصدر طاقة الكلوروبلاست
الكلوروفيل هو مستقبلات ضوئية توجد صبغة في جميع البلاستيدات الخضراء.
عندما يضرب الضوء ورقة نبات أو سطح الطحالب ، فإنه يخترق البلاستيدات الخضراء وينعكس على أغشية الثايلاكويد. يُطلق الكلوروفيل الموجود في الغشاء ، الذي يصطدم بالضوء ، إلكترونات تستخدمها البلاستيدات الخضراء لمزيد من التفاعلات الكيميائية.
الكلوروفيل في النباتات والطحالب الخضراء هو الكلوروفيل الأخضر الذي يسمى الكلوروفيل أ ، وهو النوع الأكثر شيوعًا. يمتص الضوء البنفسجي والأزرق والأحمر البرتقالي المحمر بينما يعكس الضوء الأخضر ، مما يعطي النباتات اللون الأخضر المميز.
آخر أنواع الكلوروفيل هي الأنواع من b إلى e ، والتي تمتص وتعكس ألوانًا مختلفة.
الكلوروفيل نوع ب ، على سبيل المثال ، يوجد في الطحالب ويمتص بعض الضوء الأخضر بالإضافة إلى الأحمر. قد يكون امتصاص الضوء الأخضر نتيجة تطور الكائنات الحية بالقرب من سطح المحيط لأن الضوء الأخضر لا يمكن أن يخترق سوى مسافة قصيرة في الماء.
يمكن أن ينتقل الضوء الأحمر بعيدًا عن السطح.
أغشية البلاستيدات الخضراء والفضاء بين الغشاء
تنتج البلاستيدات الخضراء الكربوهيدرات مثل الجلوكوز والبروتينات المعقدة اللازمة في أماكن أخرى من خلايا النبات.
يجب أن تكون هذه المواد قادرة على الخروج من البلاستيدات الخضراء ودعم عملية التمثيل الغذائي للخلية والنبات. في الوقت نفسه ، تحتاج البلاستيدات الخضراء إلى مواد منتجة في أماكن أخرى من الخلايا.
تنظم أغشية البلاستيدات الخضراء حركة الجزيئات داخل وخارج البلاستيدات الخضراء عن طريق السماح للجزيئات الصغيرة بالمرور أثناء الاستخدام آليات النقل الخاصة للجزيئات الكبيرة. كل من الأغشية الداخلية والخارجية شبه منفذة ، مما يسمح بـ تعريف من الجزيئات والأيونات الصغيرة.
هذه المواد تعبر الفضاء بين الغشاء وتخترق الأغشية شبه المنفذة.
يتم حظر الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات المعقدة بواسطة الغشاءين. بدلاً من ذلك ، بالنسبة لمثل هذه المواد المعقدة ، تتوفر آليات نقل خاصة للسماح لمواد معينة بعبور الأغشية بينما يتم حظر البعض الآخر.
يحتوي الغشاء الخارجي على مركب بروتين إزفاء لنقل مواد معينة عبر الغشاء ، ويحتوي الغشاء الداخلي على معقد مماثل ومماثل لانتقالاته المحددة.
آليات النقل الانتقائية هذه مهمة بشكل خاص لأن الغشاء الداخلي يصنع الدهون ، أحماض دهنية و الكاروتينات المطلوبة لعملية التمثيل الغذائي للبلاستيدات الخضراء.
نظام الثايلاكويد
غشاء الثايلاكويد هو جزء من الثايلاكويد النشط في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي.
في النباتات ، يشكل غشاء الثايلاكويد عمومًا أكياسًا أو أقراصًا رفيعة ومغلقة مكدسة في جرانا وتبقى في مكانها محاطة بسائل السدى.
يسمح ترتيب الثايلاكويدات في مكدسات حلزونية بتغليف محكم للثايلاكويدات وبنية معقدة عالية المساحة لغشاء الثايلاكويد.
بالنسبة للكائنات الحية الأبسط ، قد تكون الثايلاكويدات ذات شكل غير منتظم ويمكن أن تكون عائمة بحرية. في كل حالة ، يؤدي الضوء الذي يصطدم بغشاء الثايلاكويد إلى بدء تفاعل الضوء في الكائن الحي.
تُستخدم الطاقة الكيميائية المنبعثة من الكلوروفيل لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. يستخدم الجسم الأكسجين للتنفس أو يتم إطلاقه في الغلاف الجوي بينما يستخدم الهيدروجين في تكوين الكربوهيدرات.
يأتي الكربون لهذه العملية من ثاني أكسيد الكربون في عملية تسمى تثبيت الكربون.
ستروما وأصل الحمض النووي للبلاستيدات الخضراء
عملية البناء الضوئي يتكون من جزأين: ردود الفعل التي تعتمد على الضوء التي تبدأ بالضوء الذي يتفاعل مع الكلوروفيل و ردود فعل مظلمة (الملقب ب تفاعلات الضوء المستقلة) التي تثبت الكربون وتنتج الجلوكوز.
تحدث تفاعلات الضوء فقط خلال النهار عندما تضرب الطاقة الضوئية النبات بينما يمكن أن تحدث التفاعلات المظلمة في أي وقت. تبدأ تفاعلات الضوء في غشاء الثايلاكويد بينما يحدث التثبيت الكربوني للتفاعلات المظلمة في السدى ، وهو سائل يشبه الهلام يحيط بالثايلاكويد.
بالإضافة إلى استضافة التفاعلات المظلمة و thylakoids ، تحتوي السدى على DNA البلاستيدات الخضراء وريبوسومات البلاستيدات الخضراء.
نتيجة لذلك ، تمتلك البلاستيدات الخضراء مصدر طاقة خاص بها ويمكن أن تتكاثر من تلقاء نفسها ، دون الاعتماد على انقسام الخلايا.
تعرف على عضيات الخلية ذات الصلة في الخلايا حقيقية النواة: غشاء الخلية و جدار الخلية.
يمكن إرجاع هذه القدرة إلى تطور الخلايا والبكتيريا البسيطة. يجب أن تكون البكتيريا الزرقاء قد دخلت خلية مبكرة وسمح لها بالبقاء لأن الترتيب أصبح مفيدًا للطرفين.
بمرور الوقت ، تطورت البكتيريا الزرقاء إلى البلاستيدات الخضراء عضية.
تثبيت الكربون في ردود الفعل المظلمة
يحدث تثبيت الكربون في سدى البلاستيدات الخضراء بعد تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين أثناء تفاعلات الضوء.
يتم ضخ البروتونات من ذرات الهيدروجين في التجويف داخل الثايلاكويدات ، مما يجعلها حمضية. في التفاعلات المظلمة لعملية التمثيل الضوئي ، تنتشر البروتونات مرة أخرى من التجويف إلى السدى عبر إنزيم يسمى سينسيز ATP.
ينتشر هذا البروتون من خلال سينسيز ATP ATP، مادة كيميائية لتخزين الطاقة في الخلايا.
الانزيم RuBisCO يوجد في السدى ويثبت الكربون من ثاني أكسيد الكربون لإنتاج ستة جزيئات كربوهيدرات كربوهيدراتية غير مستقرة.
عندما تتحلل الجزيئات غير المستقرة ، يتم استخدام ATP لتحويلها إلى جزيئات سكر بسيطة. يمكن دمج كربوهيدرات السكر لتكوين جزيئات أكبر مثل الجلوكوز والفركتوز والسكروز والنشا ، وكلها يمكن استخدامها في عملية التمثيل الغذائي للخلايا.
عندما تتشكل الكربوهيدرات في نهاية عملية التمثيل الضوئي ، تتم إزالة البلاستيدات الخضراء من النبات الكربون من الغلاف الجوي واستخدمه لإنتاج غذاء للنبات ، وفي النهاية ، لجميع الكائنات الحية الأخرى أشياء.
بالإضافة إلى تشكيل أساس السلسلة الغذائية ، فإن التمثيل الضوئي في النباتات يقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. بهذه الطريقة ، تساعد النباتات والطحالب ، من خلال عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء ، في تقليل آثار تغير المناخ والاحتباس الحراري.
