فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟

فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟

فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟ سلول‌های گیاهی شامل اندامک‌هایی هستند که در سایر سلول‌های یوکاریوتی یافت نمی‌شوند. یکی از این اندامک‌ها «کلروپلاست‌ها» (Chloroplasts) هستند. کلروپلاست‌ها به گیاه اجازه می‌دهند که انرژی حاصل از نور خورشید را در مولکول‌های غنی از انرژی به دام بیاندازند. کلروپلاست‌ها این عمل را طی فرایند فتوسنتز انجام می‌دهند. فرایندی که با استفاده از آن، انرژی نور به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود و در نتیجه اکسیژن و ترکیبات آلی غنی از انرژی به دست می‌آیند.

فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
فتوسنتز

منشا کلروپلاست‌

مانند میتوکندری‌ها، برای کلروپلاست‌ها نیز نظریه درون همزیستی یا اندوسیمبیوتیک (‌EndoSymbiosis) صادق است. بر طبق این نظریه یوکاریوت‌ها یا سلول‌های هسته‌دار از سلول‌های پروکاریوتی یا بدون هسته منشا گرفته‌اند به طوری که براساس این نظریه میکروارگانیسم‌های یوکاریوتی با خوردن (اندوسیتوز) سلول‌های پروکاریوت مانند باکتری‌ها به سلول‌هایی واجد اندامک تبدیل شده‌اند.

با توجه به نظریه درون همزیستی، کلروپلاست‌ها در واقع سیانوباکتری‌های فتوسنتزکننده‌ای بودند که توسط سلول‌های یوکاریوتی بلعیده شدند و به عنوان اندامک‌های این سلول‌ها به زندگی خود ادامه داده‌اند. بنابراین، نظریه EndoSymbiosis بیان می‌کند که کلروپلاست‌ها و میتوکندری‌ها (اندامک‌های تولید کننده انرژی در سلول‌های یوکاریوتی) از چنین ارگانیسم‌هایی به سلول‌های یوکاریوتی کنونی منتقل شده‌اند.

شواهدی که نشان می‌دهد کلروپلاست‌ها از باکتری‌ها تکامل یافته‌اند، بسیار شبیه به شواهدی است که از تکامل میتوکندری از باکتری‌ها در دسترس است. کلروپلاست‌ها همچنین مشابه سیانوباکترها، دارای ژنوم حلقوی هستند اما ژنوم کلروپلاست‌ها از سیانوباکترها کوچک‌تر است. در حالی که ژنوم کلروپلاست از ژنوم میتوکندریایی بزرگ‌تر است.

در ژنوم کلروپلاست، بخش‌هایی که پروتئین‌ها را کد می‌کنند، وجود دارند اما تمام پروتئین‌های مورد نیاز کلروپلاست‌ها را نمی‌توانند رمز گذاری کنند، از همین رو پروتئین‌های مورد نیاز کلروپلاست توسط ژنوم هسته‌ای سلول‌های یوکاریوت کد می‌شوند و در سیتوپلاسم ساخته شده و به کلروپلاست ارسال می‌شوند.

کلروپلاست‌ها از طریق گامت‌های مادری به نسل بعد منتقل می‌شوند، به عنوان مثال کلروپلاست‌ها فقط از جلبک‌های گیاه مادر به نسل بعد ارث می‌رسد. کلروپلاست‌های جدید با روش تقسیم دوتایی تشکیل می‌شوند که این درست روشی است که باکتری‌ها از طریق آن تولید مثل می‌کنند. این نوع از شواهد همچنین در مورد منشا میتوکندری‌ها نیز یافت می‌شود.

تنها تفاوتی که بین منشا این دو اندامک وجود دارد، این است که کلروپلاست‌ها از سیانوباکترها تکامل یافته‌اند، در حالی که میتوکندری‌ها با تکامل باکتری‌های هوازی به وجود آمده‌اند. (میتوکندری نمی‌تواند فتوسنتز کند و فرایند تنفس سلولی به جای آن در این اندامک انجام می‌گیرد.)

 

فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
نظریه درون همزیستی. بر طبق این نظریه میتوکندری از باکتری‌های هوازی و کلروپلاست‌ها از سیانوباکترها منشا گرفته‌اند.

کلروپلاست‌ها نوعی از پلاستیدها هستند. پلاستیدها به عنوان ساختارهایی دایره‌ای یا بیضی شکل با سطح تخت، مانند دیسک در سلول‌ها قابل مشاهده هستند که در سلول‌های یوکاریوتی در سنتز و ذخیره مواد غذایی نقش دارند. کلروپلاست‌ها به دلیل رنگ سبزی که دارند از سایر انواع پلاستیدها متمایز می‌شوند. این رنگ سبز ناشی از وجود دو رنگدانه با نام‌های «کلروفیل a» یا (Chlorophyll a) و «کلروفیل b» یا (Chlorophyll b) در کلروپلاست‌ها ایجاد شده است.

عملکرد این رنگدانه‌ها جذب انرژی نور است. در گیاهان، کلروپلاست‌ها در تمام بافت‌های سبز وجود دارند، با این حال بیشترین میزان کلروپلاست‌ها در سلول‌های پارانشیم مزوفیل برگ متمرکز شده‌اند. کلروپلاست‌ها اندامک‌هایی هستند که در رشد و بقای سلول‌های گیاهی و جلبک‌های سبز بسیار اهمیت دارند. در واقع کلروپلاست‌ها به عنوان صفحات‌ خورشیدی عمل کرده و انرژی خورشید را به شکل قابل استفاده برای گیاه در می‌آورند.

با این حال برخی از گیاهان وجود دارند که کلروپلاست ندارند. یک گونه از این گیاهان، گیاه انگلی از جنس «رافلزیا» (Rafflesia) است. این گیاه مواد غذایی مورد نیاز خود را از سایر گیاهان به خصوص گونه خاصی از انگور به نام «Tetrastigma Vines» تامین می‌کند.

 

کلروپلاست‌ها تقریبا 1 تا 2 میکرومتر (1 میکرومتر = 0.001 میلی‌متر) ضخامت و 5 – 7 میکرومتر قطر دارند. آن‌ها در یک پاکت کلروپلاست محصور شده‌اند، این پاکت کلروپلاست به ۴ قسمت تقسیم می‌شود که شامل موارد زیر است:

غشای خارجی: این غشا به عنوان لایه بیرونی کلروپلاست‌ها محسوب می‌شود و از جنس غشاهای سلولی است که فضای درونی کلروپلاست را از سیتوپلاسم سلول جدا می‌کند. این غشا فاقد ریبوزوم است.
غشای درونی: این غشا نیز مشابه غشای خارجی است و فضای درون غشای داخلی کلروپلاست را از فضای بین دو غشا جدا می‌کند.
فضای بین دو غشا: بین دو غشای خارجی و درونی کلروپلاست فضایی وجود دارد که مایعی آن را پر کرده است. این مایع از آب و ترکیبات آلی تشکیل می‌شود، به این ناحیه، فضای بین غشایی می‌گویند.
فضای درون غشای داخلی: در لایه درونی کلروپلاست، غشایی داخلی یا سومی وجود دارد. این غشا دارای پیچ خوردگی‌های فراوانی است و با حضور دیسک‌های کیسه مانندی به نام «تیلاکوئیدها» (Thylakoids) شناخته می‌شود. در واقع این غشای چین خورده، غشای تیلاکوئیدها هستند.

 

فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
فوتوسنتز در گیاه چگونه اتفاق می‌افتد؟
ساختمان کلروپلاست