البلاستيدات الخضراء والبناء الضوئي.. تكوين المصدر الأول للطاقة الكيميائية الحيوية اللازمة لبدء و إتمام بقية التفاعلات الأخرى

قبل وصف عملية البناء الضوئي يجب في البداية أن نتعرض إلى تركيب الورقة بشيء من التفصيل.

يلاحظ أن سطح الورقة يغطى بطبقة شمعية تعرف بالأدمة (Cuticle) ثم تليها طبقة واحدة من الخلايا تعرف بالبشرة (Epidermis)، يليها طبقة من الخلايا المتراصة على شكل عمادي يطلق عليها النسيج المتوسط العمادي (Palisade mesophyll)، ثم مجموعة من الخلايا الغير منتظمة يطلق عليها النسيج المتوسط الإسفنجي (Spongy mesophyll).

وكلا النوعين من الخلايا يحتوي على البلاستيدات الخضراء، ثم طبقة من الخلايا لا تحتوي على البلاستيدات الخضراء تعرف بالخلايا الحزمية (Bundle sheath cells) تحيط بعرق (Vein) الورقة.

وتلعب البلاستيدات الخضراء دوراً رئيساً في التغذية الذاتية للنباتات حيث أنها هي مكان جريان عملية البناء الضوئي حيث يوجد بها صبغة الكلوروفيل.

وفي حالة غياب البلاستيدات الخضراء (كما هو الحال في الطحالب الخضراء المزرقة مثلا) فان الكلوروفيل يكون موجوداً على أغشية خلوية تعرف بأغشية البناء الضوئي.

يوجد الكلوروفيل (Chlorophyll) في مناطق الحبيبات أو أكياس القريصات (Grana) التي يتراوح عددها من 20 إلي 100 كيس، ويتكون كيس القريصات الواحد من أغشية رقيقة مسطحة متراصة فوق بعضها البعض تعرف بالقريصات أو الأغشية الرقيقة (Thylakoids).

وهذا هو موضع تفاعلات البناء الضوئي. وجزيء الكلوروفيل يتكون من رأس محب للماء (Hydrophilic) وذيل كاره للماء (Hydrophobic).

ويوجد نوعان من الكلوروفيل في بلاستيدات الخلايا النباتية هما:
- كلوروفيل أ (Chlorophyll a)
- كلوروفيل ب (Chlorophyll b).

النظام الضوئي (Photosystem)

بناءً على النماذج المقترحة فان الكلوروفيل وما يتبعه من صبغيات ومستقبلات للضوء تنتظم في وحدات يطلق عليها أنظمة ضوئية (Photosystems).

ويوجد نوعان من الأنظمة الضوئية هما:

- النظام الضوئي الأول (Photosystem I) وهو يحتوي على جزيء كلوروفيل أ خاص ويرمز إليه بالرمز (P700) لأن درجة امتصاص الضوء المثلى له تكون عند 700 nm.

- النظام الضوئي الثاني (Photosystem II) وهو أيضا يحتوي على جزيء كلوروفيل أ خاص ويرمز إليه بالرمز (P680) لأن درجة امتصاص الضوء المثلى له تكون عند 680 nm.

ويحتوي كل من هذين النظامين على عدد من الصبغيات يتراوح ما بين 200 إلي 300 جزيء صبغي، تعمل مع بعض كنقاط استشعار للطاقة الضوئية. وعند امتصاص وحدة ضوء (Photon) بواسطة أول جزيء كلوروفيل فإنه يتم نقل وحدة الضوء بواسطة هذه الصبغيات الواحد تلو الآخر إلي أن تصل إلى جزيء الكلوروفيل الخاص في النظام وهو إما (P700) أو (P680) والذي يقع في مركز التفاعل (Reaction center) للنظام الضوئي، وعلى إثر ذلك تنطلق إلكترونات عالية الطاقة من جزيء الكلوروفيل المستحث بواسطة وحدة ضوئية.

وتعتبر عملية البناء الضوئي من أهم العمليات الحيوية التي تعتمد عليها جميع الكائنات الحية سواء ذاتية التغذية أو عضوية التغذية في تكوين المصدر الأول للطاقة الكيميائية الحيوية اللازمة لبدء وإتمام بقية التفاعلات الأخرى.