ما هو الثايلاكويد – Thylakoid
يتكون (1309) من أكياس غشائية في البلاستيدات الخضراء التي تتواجد في النباتات، وهو عبارة عن نوع من البلاستيدات الخضراء الموحدة. الثايلوكويد هو هيكل يشبه الصفيحة المتصل بالغشاء، وهو الموقع الذي يحدث فيه التمثيل الضوئي الذي يعتمد على الضوء في البلاستيدات الخضراء والبكتيريا والطحالب التي تظهر باللون الأزرق.
الثايلاكويد هو الموقع الذي يحتوي على الكلوروفيل والذي يستخدمه النبات لامتصاص الضوء واستخدامه في التفاعلات الكيميائية الحيوية.
تكوين الثايلاكويد
يحتوي الجزء الداخلي للبلاستيدات الخضراء، المعروفة أيضًا باسم الكلوروبلاست، على الثايلاكويدات والإنزيمات، بالإضافة إلى الحمض النووي.
يتألف الثايلوكويد من غشاء الثايلوكويد وتحويل الثايلوكويد، وتشكل مجموعة من الثايلوكويدات هياكل تشبه العملة المعدنية وتسمى بالجرانوم، وتحتوي البلاستيدات الخضراء على العديد من هذه الهياكل التي تُسمّى معًا جراما.
تحتوي النباتات العليا على ثايلاكويدات يتم تنظيمها بطريقة خاصة، حيث تحتوي كل بلاستيدة خضراء على 10 إلى 100 من الجرانا المتصلة ببعضها عن طريق الستروما الثلايكويدية
وظيفة الثايلاكويد
هو موقع التفاعلات الضوئية ، حيث أن الكلوروفيل الموجود في غشاء الثايلاكويد يعمل على امتصاص الطاقة القادمة من ضوء الشمس ، والمشاركة في تكوين ATP و NADPH في تفاعل الضوء لعملية التمثيل الضوئي ، عن طريق سلاسل نقل الإلكترون ، مما يعمل على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.
يعمل الثايلاكويد على أكسدة الماء أو تحلله ضوئيًا، مما يؤدي إلى إنتاج الأكسجين خلال عملية التمثيل الضوئي.
غشاء الثايلاكويد
يشبه غشاء الثايلاكويد غشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء، كما يشترك غشاء الثايلاكويد في بعض الخصائص مع الأغشية البدائية ذات النواة المفقودة مثل البكتيريا الزرقاء.
يحيط غشاء الثايلاكويد بتجويف الثايلاكويد أو الحجرة الداخلية له، وفي بعض الأحيان يرتبط الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء بغشاء الثايلاكويد.
يتألف غشاء الثايلاكويد من الفوسفوليبيدات والجلاكتوليبيدات، ويحتوي أيضًا على الكلوروفيل وأصباغ التمثيل الضوئي الأخرى، بالإضافة إلى عدد كبير من بروتينات الغشاء المتكاملة
النظام الضوئي الأول
يوجد المعقد الحاصد للضوء في السدى الصفائح والثيلوكويدات الخارجية للكلوروبلاست، ويحتوي على مركز تفاعل كلوروفيل أ الذي يمتص بشكل أقصى عند طول موجي 700 نانومتر، ويشارك النظام الضوئي الأول في عملية الفسفرة الضوئية الدورية وغير الدورية.
نظام الصور الثاني
مجمع حصاد الضوء الموجود في جرانا ثايلاكويد، يحتوي على مركز تفاعل الكلوروفيل أ الذي يبلغ أقصى امتصاص له عند 680 نانومتر، ويشارك النظام الثاني للفسفرة الضوئية غير الدورية في عملية جمع الطاقة الضوئية.
مجمع السيتوكروم B6f
يتم توزيعه بالتساوي ويساعد في تشكيل جزء من سلسلة نقل الإلكترونات.
سينسيز ATP – الفسفرة
يوجد في صفائح السدى والثايلاكويدات الخارجية للجرانا، وتعمل الوحدة الفرعية CF0 على تشكيل قناة الغشاء وتكون مدمجة في غشاء الثايلاكويد.
تجويف الثايلاكويد
هو الجزء الأعمق من الحيز المائي للبلاستيدات الخضراء، ويتداخل الثايلاكويد لومين مع غشاء الثايلاكويد، كما يلعب دورا مهما في إنتاج الفوسفور الناتج عن الانقسام الكيميائي، وتتم عملية ضخ البروتونات عبر الغشاء الموجود في التجويف، مما يؤدي إلى توليد تدرج في التركيز عبر غشاء الثايلاكويد.
يتم تواجد مركب في الجانب الداخلي من غشاء الثايلاكويد في PS II المعروف باسم تقسيم الماء، حيث يتم إطلاق البروتونات والأكسجين نتيجة لتقسيم الماء داخل التجويف الثايلاكويدي.
يتضمن تجويف الثايلوكويد أيضًا بروتين البلاستوسيانين الذي ينقل الإلكترونات من مجمع السيتوكروم B6f إلى PS I.
تحتوي تجويف الثايلواكويد على بروتينات تستخدم في معالجة البروتينات، والتمثيل الضوئي، والتمثيل الغذائي، وتفاعلات الأكسدة والاختزال، ودفاعية، كما يلي:
البروتين بلاستوسيانين هو بروتين نقل الإلكترونات الذي ينقل الإلكترونات من بروتينات السيتوكروم إلى النظام الأول للصورة.
يشكل مجمع السيتوكروم b6f جزءًا من سلسلة نقل الإلكترون، حيث يتم جمع ضخ البروتون في تجويف الثايليكويد مع نقل الإلكترون، ويقع هذا المجمع بين النظام الأول والثاني لصور الضوء.
الثايلاكويد وعملية التمثيل الضوئي
تتضمن التفاعلات التي تحدث في الثايلاكويد تحلل الماء بالضوء، وسلسلة نقل الإلكترونات، وتوليف السكريات.
يتم إدخال أصباغ التمثيل الضوئي في غشاء الثايلاكويد، مما يجعلها ملائمة للتفاعلات المعتمدة على الضوء في عملية التمثيل الضوئي.
يؤدي شكل تكديس الجرانا إلى توفير مساحة سطحية عالية نسبيًا لحجمها الخضراء، مما يساعد على زيادة كفاءة التمثيل الضوئي.
يتم استخدام تجويف الثايلاكويد للفسفرة الضوئية أثناء عملية التمثيل الضوئي، حيث تعتمد التفاعلات المعتمدة على الضوء في الغشاء على ضخ البروتونات في تجويف الثايلاكويد، وتعمل على تخفيض درجة الحموضة إلى 4. وعلى الجانب المقابل، يكون الرقم الهيدروجيني للسدى يساوي 8.
تحدث عملية التمثيل الضوئي وفقا للخطوات التالية :
تحلل الماء الضوئي
هذه هي الخطوة الأولى حيث يتحلل الضوء على موقع التجويف إلى غشاء الثايلاكويد، كما يتم استخدام الطاقة المنبعثة من الضوء لتقليل أو تقسيم الماء.
يتم توليد الإلكترونات اللازمة لسلاسل نقل الإلكترون والبروتونات التي يتم ضخها في التجويف لإنتاج تدرج البروتون والأكسجين بفعل هذا التفاعل، وعلى الرغم من أن الأكسجين ضروري لعملية التنفس الخلوي، إلا أن الغاز الناتج عن هذا التفاعل ينتقل إلى الغلاف الجوي.
سلسلة نقل الإلكترون
تتحرك الإلكترونات التي تنتج عن التحلل الضوئي إلى أنظمة سلاسل النقل الإلكتروني، حيث تحتوي أنظمة الصور على مركب هوائي يستخدم الكلوروفيل والأصباغ ذات الصلة لتجميع الضوء على أطوال موجية مختلفة.
يستخدم نظام الصور الضوء لتقليل NADP+ وإنتااج NADPH و H+.
يتم استخدام نظام الصور الثاني لأكسدة الماء وإنتاج الأكسجين الجزيئي (O2) والإلكترونات (e-) والبروتونات (H +) باستخدام الضوء.
تتم عملية تقليل الإلكترونات من NADP+ إلى NADPH في كلا النظامين.
توليف الفسفرة
تُنتج الفسفرة من خلال النظامين الأول والثاني، حيث تصنع الثايلاكويدات الفسفرة باستخدام إنزيم سينسز الفسفرة.
بعد ذلك، يتم دمج الإنزيم في غشاء الثايلاكويد، ويتم تمديد جزء CF1 من جزيء synthase إلى السدى، حيث تدعم الفسفرة التفاعلات الضوئية المستقلة عن الضوء لعملية التمثيل الضوئي.