القائمة الرئيسية

الصفحات

اخر الاخبار

أهم تفاعل كيميائي حيوي : زيادة امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكربون

 أهم تفاعل كيميائي حيوي : زيادة امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكربون

الخلايا النباتية الخلايا النباتية داخل ورقة يمكن رؤيتها من خلال المجهر.

تلعب مجموعة البروتينات في الخلايا النباتية دورًا أكثر أهمية بكثير في تنظيم التمثيل الضوئي مما كان يُعتقد سابقًا ، وفقًا لبحث جديد في جامعة كوبنهاغن. يعد البحث خطوة مهمة نحو الفهم الكامل لتنظيم التمثيل الضوئي وزيادة امتصاص ثاني أكسيد الكربون في النباتات لإفادة المناخ.

حقائق التمثيل الضوئي

  • يعد التمثيل الضوئي أحد أهم العمليات البيولوجية على الأرض ، حيث ينتج معظم الأكسجين في غلافنا الجوي ، والذي تعتمد عليه جميع أشكال الحياة تقريبًا.

  • يحدث التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء والطحالب وبعض البكتيريا ، عندما تقوم الطاقة الشمسية بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أكسجين ومواد عضوية على شكل جلوكوز.

  • ثم يتم تحويل الجلوكوز إلى مغذيات وتستخدمه النباتات نفسها والحيوانات

هل يمكنك أن تتخيل  أن تكون قادرًا على زراعة نباتات يمكنها امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي للأرض وبالتالي المساعدة في حل مشاكل المناخ في العالم. قام البشر باختيار النباتات وتربيتها وتحسينها لزيادة إنتاج الغذاء وضمان بقائنا لآلاف السنين.

لكن الوظيفة الأساسية والأكثر أهمية للحياة على الأرض - التمثيل الضوئي - لم تكن ذات صلة فيما يتعلق باختيار النبات أو التكاثر حتى الآن ، وهو عصر تهدد فيه انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الأنشطة البشرية كوكبنا. مع وجود التقنيات الجديدة في متناول اليد ، يعمل العلماء الآن في جميع أنحاء العالم على فهم العمليات الداخلية للنباتات التي تقود عملية التمثيل الضوئي.

في دراسة جديدة نُشرت في المجلة العلمية PNAS ، اكتشف باحثون من قسم العلوم النباتية والبيئية بجامعة كوبنهاغن للتو أن مجموعة من البروتينات في خلايا أوراق النبات ، تسمى CURT1 ، تلعب دورًا أكثر أهمية في التمثيل الضوئي مما كان يُعتقد سابقًا. . 

"لقد اكتشفنا أن بروتينات CURT1 تتحكم في نمو النبات للأوراق الخضراء بالفعل من مرحلة البذور. وبالتالي ، فإن البروتينات لها تأثير كبير على مدى فعالية إنشاء التمثيل الضوئي ، "كما يوضح البروفيسور المساعد ماتياس بريبيل ، المؤلف الرئيسي للدراسة.

البروتينات التي تحفز عملية التمثيل الضوئي

حقائق البروتين CURT1

  • URT1 عبارة عن مجموعة بروتينية تنسق العمليات الهيكلية لغشاء البلاستيدات الخضراء الداخلي الذي يجعل عملية التمثيل الضوئي أكثر كفاءة.

  • كان يعتقد ذات مرة أن مجموعة البروتين هذه كانت موجودة فقط في النباتات ذات الأوراق الناضجة ، وأن البروتين يلعب دورًا أقل أهمية. يعرف العلماء الآن أن مجموعة البروتين أساسية لإدارة عملية التمثيل الضوئي.

  • تساعد مجموعة البروتين أيضًا أوراق النبات على زيادة أو تقليل قدرتها على حصاد الضوء اعتمادًا على قوة ضوء الشمس.

  • النباتات ذات المحتوى غير المتوازن من بروتين CURT1 - سواء كانت كثيرة جدًا أو قليلة جدًا - لديها معدل وفيات أعلى ونمو ضعيف بشكل عام.

كان يعتقد سابقا أن بروتينات (CURT1) تلعب دورا أكثر تواضعا ولا تتواجد إلا في الأوراق كاملة النمو. ولكن باستخدام أحدث تقنيات التصوير (التصوير الفوتوغرافي ومعدات الكمبيوتر) ، قام الباحثون بتكبير 30 ألف مرة على نمو سلسلة من نباتات نبات الرشاد (أرابيدوبسيس) التجريبية. كما سمح لهم ذلك بدراسة النباتات على المستوى الجزيئي . يمكن للباحثين أن يروا أن بروتينات CURT1 كانت موجودة منذ المراحل الأولى من حياة نباتاتهم.

يشرح ماتياس بريبيل قائلا: " ان خروج من التربة هو لحظة حاسمة بالنسبة للنبات ، حيث يضربه ضوء الشمس ويحتاج سريعا إلى الحصول على عملية التمثيل الضوئي للبقاء على قيد الحياة . هنا يمكننا أن نرى أن بروتينات CURT1 تنسق العمليات التي تحرك عملية التمثيل الضوئي وتسمح للنبات بالبقاء ، وهو أمر لم نكن نعرفه من قبل ".

في البلاستيدات الخضراء يحدث التمثيل الضوئي ، التي يبلغ طولها 0.005 ملم أجساما بيضاوية الشكل في الخلايا النباتية التي تعد نوعا من الأعضاء داخل خلايا ورقة النبات. داخل كل بلاستيدات خضراء ، يحتوي الغشاء على البروتينات والوظائف الأخرى التي تجعل التمثيل الضوئي ممكنًا.

تتحكم بروتينات CURT1 في شكل هذا الغشاء ، مما يسهل على البروتينات الأخرى في الخلية النباتية التحرك وأداء المهام المهمة المحيطة بعملية التمثيل الضوئي ، اعتمادًا على كيفية تغير البيئة المحيطة بالنبات. قد يكون هذا لإصلاح مجمعات البروتين التي تجمع الضوء عندما يكون ضوء الشمس شديدًا أو لزيادة قدرة البلاستيدات الخضراء على تجميع الطاقة الضوئية عندما يكون ضوء الشمس ضعيفًا ، "يشرح بريبيل.

تحسين امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المستقبل

الاكتشاف الجديد يوفر نظرة أعمق على أهم تفاعل كيميائي حيوي على الأرض. في الواقع ، بدون النباتات ، لن توجد حيوانات ولا بشر على كوكبنا. حتى الآن ، تنطبق النتيجة فقط على نبات حب الرشاد ، لكن Pribil سيكون "مندهشًا جدًا" إذا لم تمتد أهمية بروتينات CURT1 لعملية التمثيل الضوئي إلى النباتات الأخرى أيضًا.

يقول ماتياس بريبيل : "هذه خطوة مهمة على طريق فهم جميع المكونات التي تتحكم في عملية التمثيل الضوئي. السؤال هو ما إذا كان بإمكاننا استخدام هذه المعرفة الجديدة لتحسين مركب بروتين CURT1 في النباتات بشكل عام ، وذلك لتحسين التمثيل الضوئي".

الذي يضيف:

يدور جزء كبير من أبحاثنا حول جعل التمثيل الضوئي أكثر كفاءة حتى تتمكن النباتات من امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون. مثلما اخترنا أفضل المحاصيل وقمنا بتربيتها على مدار تاريخ الزراعة ، فإن الأمر يتعلق الآن بمساعدة الطبيعة على أن تصبح أفضل ممتص ممكن لثاني أكسيد الكربون "، كما يقول ماتياس بريبيل.

تعليقات