د.محمد المليجي: ميكانيكية قفل وفتح الثغور

عملية فتح وإغلاق الثغور عملية معقدة ترتبط بفسيولوجيا البناء الصوئي في النبات، تلعب السكريات والبوتاسيوم دورًا حاسمًا في فتح وإغلاق الثغور عن طريق التأثير على الضغط الأسموزي داخل خلايا الحراسة.

إليك كيفية عمل هذه العمليات:

فتح الثغور:

1. تنشيط الضوء وعملية التمثيل الضوئي:

– أثناء النهار، يقوم الضوء بتنشيط عملية التمثيل الضوئي في بلاستيدات خلايا الحراسة، مما يؤدي إلى إنتاج السكريات (مثل الجلوكوز).

2. الضغط الأسموزي وامتصاص الماء:

– زيادة تركيز السكريات داخل الخلايا الحارسة ترفع الضغط الأسموزي، مما يؤدي إلى دخول الماء إلى الخلايا من الخلايا البشرة المحيطة بواسطة التناضح.

– في الوقت نفسه، ينشط الضوء مضخات البروتون في أغشية خلايا الحراسة، فتطرد هذه المضخات أيونات H⁺ خارج الخلايا، مما يخلق تدرجًا كهروكيميائيًا.

3. امتصاص أيونات البوتاسيوم:

– التدرج الكهروكيميائي الناتج عن مضخات البروتون يدفع أيونات K⁺ للدخول إلى خلايا الحراسة عبر قنوات معينة.

– تدفق أيونات K⁺ يزيد من الضغط الأسموزي داخل خلايا الحراسة، مما يؤدي إلى دخول المزيد من الماء إلى الخلايا.

4. الضغط الاسموزي وفتح الثغور:

– تراكم الماء يؤدي إلى انتفاخ خلايا الحراسة وزيادة الضغط الاسموزي، وبسبب شكلها الفريد وسماكة جدرانها المختلفة، يؤدي انتفاخ خلايا الحراسة إلى فتح الثغور.

إغلاق الثغور:

1.انخفاض الضوء وعملية التمثيل الضوئي:

– في غياب الضوء (مثل أثناء الليل)، تنخفض عملية التمثيل الضوئي في خلايا الحراسة، مما يقلل من إنتاج السكريات.

2. الإشارات الهرمونية (حمض الأبسيسيك):

– في ظل ظروف الإجهاد مثل الجفاف، يتم إنتاج هرمون حمض الأبسيسيك (ABA)، الذي يشير إلى خلايا الحراسة لإغلاق الثغور للحفاظ على الماء.

3.خروج أيونات البوتاسيوم:

– ABA يحفز فتح قنوات الأيونات التي تسمح بخروج أيونات K⁺ من خلايا الحراسة.

– فقدان أيونات K⁺ يقلل من الضغط الأسموزي داخل خلايا الحراسة.

4. خروج الماء وفقدان الامتلاء :

– مع خروج أيونات K⁺، يتبعها الماء عن طريق التناضح، ويخرج من خلايا الحراسة إلى الخلايا المحيطة.

– فقدان الماء يؤدي إلى انخفاض ضغط الامتلاء.

5. انكماش خلايا الحراسة وإغلاق الثغور:

– خلايا الحراسة المنكمشة تغلق الثغور، مما يقلل من فقدان الماء.

الملخص:

– **الفتح**: الضوء يحفز عملية التمثيل الضوئي، مما ينتج السكريات ويفعل مضخات البروتون، فتدخل أيونات K⁺ إلى خلايا الحراسة، مما يزيد الضغط الأسموزي ويدخل الماء، مما يؤدي إلى انتفاخ الخلايا وفتح الثغور.

– **الإغلاق**: انخفاض الضوء أو إشارة ABA يؤدي إلى خروج أيونات K⁺ من خلايا الحراسة، مما يقلل الضغط الأسموزي ويخرج الماء، مما يؤدي إلى انكماش الخلايا وإغلاق الثغور.

بهذا الشكل، تتفاعل السكريات وأيونات البوتاسيوم مع الإشارات البيئية والهرمونية لتنظيم الضغط الاسموزي في الخلايا الحارسة، وبالتالي التحكم في فتح وإغلاق الثغور.

نقلا عن صفحة د.محمد المليجي الشخصية على فيس بوك