بسم الله الرحمن الرحيم الحمد لله الذي خلق فهدى
النباتات يتوجه تدريجيا نحو الشمس. وتشبه زهرته هوائي الرادارات.
|
 وعندما ننظر إلى الطبقات الداخلية من الورقة نرى أنها مكونة عموماً من طبقتين من الخلايا، منها خلايا غنية باليخضور بشكل صفوف لا ثغرات فيها وهي الطبقة الحاجزة التي تشكل النسيج الداخلي، وتقوم بعملية التركيب الضوئي؛ وتأتي تحتها الطبقة الإسفنجية التي تمكّن الورقة من التنفس وهناك جيوب هوائية بين طبقات الخلايا في هذا النسيج وكما رأينا فلكل طبقة من هذه الطبقات وظيفة مهمة في بنية الورقة وهذا التنظيم له أهمية كبيرة بالنسبة إلى عملية التركيب الضوئي لأنه يمكّن الورقة من أن تنشر الضوء وتوزعه بشكل أفضل مما يزيد قدرتها على القيام بعملية التنفس والتركيب الضوئي ويوجد في الغابات المطرية الاستوائية الكثيفة على سبيل المثال نزعة لنمو النباتات ذات الأوراق الضخمة، ولهذا أسباب مهمة جداً: فمن الصعب على ضوء الشمس أن يصل إلى جميع أقسام النباتات المجموعة معاً بشكل متساوٍ حيث الأشجار كثيفة والمطر يهطل بشدة في أغلب الأحيان، وهذا ما يجعل من الضروري أن تزيد النباتات من مساحة الورقة لكي تلتقط الضوء وفي تلك المناطق حيث تدخل أشعة الشمس بصعوبة من الضروري لأسطح الأوراق أن تكون كبيرة لكي يتمكن النبات من إنتاج الغذاء، وبفضل هذه الميزة تتعرض النباتات الاستوائية للشمس بأحسن طريقة ممكنة من ناحية ثانية توجد الأوراق الصغيرة في المناخات الجافة والقاسية لأنه في هذه الظروف المناخية يكون فقدان الحرارة مضراً جداً، فكلما كبر سطح الورقة ازداد تبخر الماء وفقدان الحرارة؛ ولهذا السبب فإن سطح الورقة التي تلتقط الضوء صمم بحيث يمكنها من حفظ الماء بأكثر الطرق اقتصادية، فانكماش الأوراق في البيئة الصحراوية يصل إلى مستويات كبيرة، وعلى سبيل المثال نجد في نبات الصبار أشواكا بدل الأوراق ويتم التركيب الضوئي في هذا النبات من قبل الساق اللبية التي تخزن الماء إن ذلك لا يكفي للتحكم في عملية فقدان الماء لأنه مهما صغر حجم الورقة فوجود المسام الدقيقة في الأدمة يعرضها لخسارة مزيد من الماء، ولهذا السبب توجد آلية لتعويض التبخر، والنبات له طريقة لتنظيم التبخر الزائد عن طريق التحكم في درجة فتحات المسام إما بتوسيعها أو بتقليصها حسب الحاجة إن التقاط الضوء للقيام بعملية التركيب الضوئي ليس هو العمل الوحيد الذي تقوم به الأوراق الوحيد، فمن المهم لها أيضاً أن تحصل على ثاني أكسيد الكربون من الجو وتوجهه إلى المناطق التي تقوم بعملية التركيب الضوئي، وهي تقوم بذلك بواسطة المسام الموجودة في أوراقها الثغيرة: تصميم دقيق دور هذه المسامات المجهرية على سطح الأوراق هو نقل الضوء والماء وأخذ ثاني أكسيد الكربون الضروري لعملية التركيب الضوئي من الهواء ويمكن للمسام أن تغلق أو تفتح حسب الحاجة وعندما تفتح يتم تبادل الأكسجين وبخار الماء بين خلايا الورقة مع ثاني أكسيد الكربون المطلوب لعملية التركيب الضوئي وبهذه الطريقة يطرح الإنتاج الفائض وتُمتص المواد المطلوبة للاستفادة منها أحد أهم سمات المسام أنها توجد في الجانب السفلي من الأوراق مما يخفف التأثيرات المؤذية لأشعة الشمس إلى أدنى حد ولو كانت المسام التي تطرح الماء في النبات على سطح الأوراق بأعداد كبيرة لكانت معرضة للشمس لفترات طويلة مما يجعلها تطرح الماء باستمرار، وفي هذه الحالة يموت النبات نتيجة نقصان الماء يسمح تركيب المسام المجوف بتبادل الغازات بين الورقة والهواء ويعتمد فتح المسام على الظروف الخارجية (مستويات الضوء والحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون) والحالة الداخلية للنبات خاصة مستوى الماء فيه وينظم فتح المسام أو إغلاقها عملية تبادل الغازات والماء هناك تفاصيل دقيقة في بنية المسام صممت مع الأخذ بعين الاعتبار جميع العوامل الخارجية؛ وكما نعرف فإن مستويات الرطوبة ودرجة الحرارة والغاز وتلوث الهواء في تغير دائم وتمتلك مسام الأوراق بنية تتكيف مع الظروف المتغيرة ونورد هنا مثالاً لشرح ما سبق ذكره: تتعرض النباتات مثل قصب السكر والقمح للحرارة والهواء الجاف فترة طويلة وتبقى مسامها مغلقة جزئياً أو كلياً طيلة اليوم لكي تحافظ على الماء، إلا أن هذه النباتات تحتاج امتصاص ثاني أكسيد الكربون في النهار للقيام بالتركيب الضوئي وفي الظروف العادية تبقى المسام مفتوحة قدر الإمكان لكن هذا مستحيل في هذه الحالة لأن النبات يستمر في فقدان الرطوبة من مسامه ويموت سريعاً لهذا السبب على المسام أن تبقى مغلقة وبعض النباتات التي تعيش في المناخات الحارة لها مضخة تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون بشكل أكثر فعالية من الهواء إلى الورقة وتستخدم هذه النباتات مضخات كيميائية لتمتص ثاني أكسيد الكربون في أوراقها حتى لو كانت مسامها مغلقة (2)ولو غابت هذه المضخات لبعض الوقت لما أمكن للنبات أن ينتج أي تغذية لأنه لا يستطيع امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون ويموت نتيجة لذلك وهذا دليل على أن هذه المضخات الكيميائية لم تكن نتيجة سلسلة من المصادفات عبر الزمن وهذا النظام يعمل في النباتات بشكل فعال فقط حين تتوفر جميع عناصره، ولهذا السبب لا يمكن أن تكون المسام قد نشأت وتطورت نتيجة المصادفات؛ لأن المسام - بتركيبها بالغ الدقة- تم تصميمها وبكلام آخر تم خلقها لكي تقوم بهذه المهام بأفضل طريقة ممكنة تطور الورقة من وجهة نظر التطوريينكما رأينا هناك أنظمة معقدة للغاية محشورة في جسم أخضر بالغ الصغر، وهي تعمل بدقة منذ ملايين السنين كيف توافقت الأنظمة في هذه المنطقة الصغيرة جداً؟ كيف نشأ التصميم المعقد في الأوراق؟ هل من الممكن أن ينشأ هذا التصميم الدقيق والفريد من تلقاء نفسه؟ إذا سألنا المدافعين عن نظرية التطور هذه الأسئلة فإن جوابهم سيكون هو نفسه دائماً سيضعون تفسيرات وافتراضات متناقضة تفتقد إلى المنطق |
من المستحيل حتى بتقنية اليوم أن نقلد أو نعيد إنتاج أي من هذه الأنظمة (التركيب الضوئي على سبيل المثال
عملية التركيب الضوئي بالطبع ليس النبات هو الذي يقوم بعملية التركيب الضوئي ولا الأوراق ولا حتى مجموع خلايا النبات بل هو عضو صغير يوجد في خلايا النبات يدعى حبيبة اليخضور التي تعطي النباتات لونها الأخضر وهي التي تقوم بهذه العملية ويبلغ حجم حبيبة اليخضور واحداً بالألف من الميليميتر، ولهذا السبب لا ترى إلا بالمجهر؛ ويلعب جدار حبيبة اليخضور- الذي يبلغ حجمه واحدا بالمائة مليون من المتر- دوراً هاماً في عملية التركيب الضوئي وكما نرى من هذه الأرقام فهي بالغة الصغر، وهذه العمليات كلها تحدث في هذه البيئة المجهرية وهذه إحدى الخصائص المذهلة للتركيب الضوئي.
حبيبة اليخضور معمل زاخر بالأسرار:
توجد في حبيبة اليخضور أشكال متنوعة لحدوث عملية التركيب الضوئي مثل: الثايلاكويدز، أغشية داخلية وخارجية، أنسجة، أنزيمات، ريبوزومات، RNA، .DNAوترتبط هذه الأشكال ببعضها البعض، وكل واحد منها له وظيفة في غاية الأهمية، فعلى سبيل المثال: ينظم الغشاء الخارجي لحبيبة اليخضور تدفق المواد الداخلة والخارجة؛ ويتألف نظام الغشاء الداخلي من جيوب مسطحة تشبه الديسكات أو الأقراص، تتمركز فيها جزيئات الخضاب (اليخضور) والأنزيمات الضرورية للتركيب الضوئي، والعديد منها بشكل سويقات تشكل ما يدعى ''غرانا '' تسمح بأعلى امتصاص لضوء الشمس وهذا يعني أن امتصاص النبات لضوء أكثر يجعله قادراً على القيام بعمليات تركيب ضوئي أكثر يحيط بالثايلاكويدز نسيج عضوي يدعى ستروما (نسيج ضام) يحتوي على أنزيمات أخرى إضافة إلى(DNAحمض نووي ريبي يحمل المعلومات الجينية في الخلية) و( RNAحمض نووي ريبي يحوي مادة كيميائية هامة توجد في جميع الخلايا الحية) والريبوزومات تنتج حبيبات اليخضور بما تملكه منDNAوريبوزومات بروتينات معينة كما تعيد انتاجها هناك نقطة هامة أخرى في التركيب الضوئي وهي حدوث كل هذه العمليات في مدة قصيرة جداً بحيث لا تلاحظ تستجيب الآلاف من أصباغ اليخضور الموجودة في حبيبات اليخضور في وقت واحد لضوء الشمس في زمن قياسي خلال جزء من الألف من الثانية
وتبدأ التفاعلات الضوئية للتركيب الضوئي عندما يمتص ''اليخضور أ'' والخضاب أو الصبغيات المساعدة له الضوء،
ولا يحبذ اليخضور امتصاص الضوء الأخضر بل يعكسه وتظهر النباتات خضراء عادة لأن أوراقها تعكس معظم الضوء الأخضر الذي ينصب عليها
يصور العلماء عملية التركيب الضوئي في حبيبات اليخضور على أنها سلسلة طويلة لتفاعل كيميائي، إلا أنهم لا يستطيعون تفسير بعض الأقسام التي تحدث في التفاعل بسبب سرعتها الكبيرة وينظرون إليها بذهول ولكن من الواضح أن التركيب الضوئي يتضمن مرحلتين تعرفان بـ ''التفاعلات الضوئية'' و''التفاعلات اللاضوئية'' التفاعلات الضوئيةتشكل أشعة الشمس حزمة مستمرة، فمجال الأشعة الذي تكتشفه العضويات بأعينها- الضوء المرئي- هو المجال نفسه تقريباً الذي تستخدمه النباتات والطول الموجي الأقصر (الضوء الأزرق) فيه طاقة أكثر من الطول الموجي الأطول (الضوء الأحمر) ويمتص الخضاب الضوء المرئي بينما تمتص أنواع أخرى من الخضاب أطوالاً موجية مختلفة ويمتص الكلوروفيل أو اليخضور - الخضاب الرئيس في عملية التركيب الضوئي- أولاً الضوء في المناطق الحمراء والزرقاء من الطيف المرئي ولا يحبذ اليخضور امتصاص الضوء الأخضر بل يعكسه وتظهر النباتات خضراء عادة لأن أوراقها تعكس معظم الضوء الأخضر الذي ينصب عليها (5)تبدأ عملية التركيب الضوئي بامتصاص الخضاب لأشعة الشمس مما يجعل النبات يبدو أخضر اللون كيف يبدأ اليخضور هذه العملية؟ لكي نجيب على هذا السؤال من المفيد أولاً أن ندرس تركيب الثايلاكويد الذي يوجد داخل حبيبات اليخضور ويحتوي على اليخضور هناك نوعان من اليخضور (أ) و (ب) وتبدأ التفاعلات الضوئية للتركيب الضوئي عندما يمتص ''اليخضور أ'' والخضاب أو الصبغيات المساعدة له الضوء وكما نرى في الصورة التي توضح البنية التفصيلية للثايلاكويد، جزيئات اليخضور والخضاب المساعد ومستقبلات الإلكترون منظمة بوحدات تدعى المنظومة الضوئية وهناك نوعان منها المنظومة الضوئية1 والمنظومة الضوئية 2 وتنقل طاقة الضوء إلى جزيء ''يخضور أ'' الذي يدعى مركز التفاعل وتعطي الطاقة التي تم الحصول عليها من امتصاص أشعة الشمس زيادة للالكترونات السالبة فاقدة الطاقة في مركز التفاعل وتستخدم هذه الإلكترونات الغنية بالطاقة في مراحل تالية للحصول على الأكسجين من الماء في هذه المرحلة هناك تدفق في الإلكترونات وتُستبدل الإلكترونات المفقودة من ''المنظومة الضوئية''1 بإلكترونات من ''المنظومة الضوئية''2 أما الإلكترونات المفقودة من ''المنظومة الضوئية''2 فتستبدل بإلكترونات منزوعة من الماء، ونتيجة لذلك ينفصل الأكسجين عن الماء وكذلك البروتونات والإلكترونات في نهاية تدفق الإلكترون يتم نقل الإلكترونات مع البروتونات من الماء إلى داخل 'الثايلاكويد وتتحد مع جزيء حامل الهيدروجين NADP+ (نيكوتيناميد أدينين ثنائي نّوويد الفوسفات) وينتج جزيء NADPHمن هذا ينشأ بروتون عبر غشاء الثايلاكويد أثناء تدفق الإلكترونات من حامل إلى حامل مع نظام نقل الإلكترونات، وتُستخدم الطاقة الكامنة لتشكيل الأدينوسين ثلاثي الفوسفاتATP(تستخدمه الخلية في عملياتها الخاصة التي تحتاج إلى طاقة)، وهكذا تصبح الطاقة التي يحتاجها النبات ليصنع غذاءه جاهزة للاستخدام في نهاية هذه العمليات هذه الأحداث- التي حاولنا أن نلخصها كسلسلة تفاعل- هي الجزء الأول من عملية التركيب الضوئي ومما لا شك فيه أن الطاقة ضرورية للنباتات لإنتاج غذائها، وليتم الحصول عليها- يجب أن تكتمل العمليات الأخرى- بفضل تصميم خاص (عملية خاصة لإنتاج الوقود (التفاعلات اللاضوئية تعرف هذه العمليات -المرحلة الثانية من التركيب الضوئي-ا بالتفاعلات اللاضوئية أو دورة كالفين، وتحدث في مناطق حبيبات اليخضور المعروفة بـ''النسيج الضام'' وتُستخدمATP المشحونة بالطاقة وجزيئات NADPHالناتجة من التفاعلات الضوئية لإنقاص ثاني أكسيد الكربون إلى كربون عضوي، ويستخدم الناتج النهائي للتفاعلات اللاضوئية كمادة أولية لمركبات عضوية أخرى تحتاجها الخلية احتاج
تابع للمزيد من عجائب خلق الله
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق