صبغة الكلوروفيل

يتحدث عن تحول ألوان أوراق الأشجار إلى اللون الأخضر الجميل في فصل الربيع، ويشرح أن السبب في ذلك هو صبغة الكلوروفيل، ولكن يوضح أيضا كيف يتم تكوين هذه الصبغة ولماذا يتحول لون الأوراق إلى الأصفر في الربيع .

ما هي صبغة الكلوروفيل ؟

يتكون صبغ الكلوروفيل من صبغة خضراء توجد في النباتات والطحالب وفي بعض أنواع البكتيريا المعروفة باسم البكتيريا الزرقاء .

عادة ما يتم امتصاص الكلوروفيل من الأصباغ اللونية الزرقاء والحمراء الموجودة في الطيف المرئي (الضوء)، ثم يتحول إلى اللون الأخضر الزاهي. تعمل هذه المادة الخضراء على احتجاز طاقة الشمس أو الضوء داخل أوراق النبات، ثم تجمع ثاني أكسيد الكربون والماء مع السكريات داخل أوراق النبات، وتسمى هذه العملية التمثيل الضوئي. لذلك، يعتبر الكلوروفيل مركبا حيويا جدا لإكمال عملية التصنيع الضوئي للنبات، حيث يساعد النبات على الحصول على الطاقة المحتواة في الضوء .

تترتب عادة جزيئات الكلوروفيل بشكل محدد داخل وحول مركبات صبغية بروتينية موجودة في الأوراق وتسمى photosystems أو أنظمة الصور، وتكون هذه المركبات موجودة داخل غشاء الثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء .

أنواع الصبغة الخضراء الكلوروفيل

عندما تنظر إلى المادة الخضراء في النباتات، فأنت تنظر إلى مادة الكلوروفيل، ولكنك بالتأكيد لا تعرف أن هناك نوعان مختلفان من صبغة الكلوروفيل، وهما الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب، وكلا النسختين من الكلوروفيل متشابهتين جدا من الناحية الهيكلية أو من ناحية التكوين، ولكن الاختلاف الرئيسي بينهما يكون في اللون، فالنوع الأول يكون لونه أزرق مائل للأخضر، أما النوع ب من صبغة الكلوروفيل فيكون لونه أخضر مصفر .

يتميز كل نوع من صبغة الكلوروفيل بدور مختلف في عملية التمثيل الغذائي للنبات، ولذلك يتم ربط كل نوع بشكل انتقائي جدا مع بروتينات الجهاز الضوئي، ومع ذلك، لا يزال العلماء يحاولون فهم كيفية انتقاء وتوزيع الصبغات بدقة متناهية من قبل الجهاز الضوئي في النبات .

وبالرغم من ذلك قام فريق من الباحثين من جامعة يوهانس غوتنبرج مايز ومعهم اثنين من الباحثين اليابانيين، بالبحث في هذا المجال، وتوصلوا لحل جزئي لهذا اللغز الذي حير العلماء لمدة طويلة، وقد استخدم هؤلاء الباحثين مادة تعرف باسم بروتين الكلوروفيل القابل للذوبان في الماء وهذا البروتين يتم استخراجه من القرنبيط وفلفل فيرجينيا .

وهذا البروتين قادر على الارتباط مع جزيء واحد من الكلوروفيل ، وفي نفس الوقت يمكن أن يرتبط مع كلا النوعين من صبغة الكلوروفيل ، وهو يختار النوع الذي يرتبط معه تبعًا للاختلاف في معدل الأحماض الأمينية الموجودة بالقرب منه ، وعلى الرغم من أن هذه النتائج لا تفسر بشكل واضح كيف يتم توزيع كلا النوعين من صبغة الكلوروفيل داخل النظام الضوئي ، إلا أنه مع استمرار الأبحاث على المدى البعيد يمكن أن تؤدي للحصول على نتائج أكثر دقة ووضوح .

وأحد الباحثين الذين شاركوا في إعداد هذا البحث هم الدكتور اليساندرو أجوستيني حصل على شهادة الدكتوراه في أطروحته عن بروتين الكلوروفيل القابل للذوبان في الماء بشكل مشترك من جامعة ماينز، وجامعة بادوفا في إيطاليا ، كما يعمل مجموعة من العلماء الدوليين معًا حاليًا لحل هذا اللغز بتمويل من مؤسسة الأبحاث الألمانية .

لماذا تصفر أوراق النبات في فصل الخريف

إذا كانت صبغة الكلوروفيل هي المسئولة عن جعل لون أوراق النباتات أخضر ، فإن نقص تلك الصبغة في الأوراق يؤدي لتحولها للون الأصفر أو الأحمر ، وحيث أن صبغة الكلوروفيل تتكون نتيجة لامتصاص الضوء من الشمس ، فإن نقص الضوء في فصل الخريف والشتاء ، يؤدي أيضا لنقص تكون صبغة الكلوروفيل ، حيث يصبح طول النهار في فصلي الخريف والشتاء أقصر من الفصول الأخرى ، فلا يصل ضوء الشمس إلى الأرض إلا لفترات قليلة جدا ، كما أن السحب التي تتشكل في تلك الفصول قد تحجب ضوء الشمس عن الوصول للأرض .

عندما يقل الضوء الذي يصل إلى ورقة النبات، يحدث فيها تغيير كيميائي، مما يؤدي إلى تكوين جدار فليني يعمل كعازل، حيث يمنع مرور المواد المغذية والماء من التربة إلى أوراق النبات، كما يعمل الجدار على حبس السكريات داخلالأوراق .

يؤدي احتباس السكريات داخل الأوراق إلى موت صبغة الكلوروفيل الموجودة فيها بسبب نقص المواد المغذية، كما يؤدي نقص الضوء إلى عدم تكون صبغات جديدة، وهذا يؤدي في النهاية إلى اصفرار وتساقط أوراق النبات بسبب عدم الحصول على ما يكفي من الغذاء .