كيمياء الخلية النباتية

تعتمد النباتات على الطاقة الشمسية , وذلك بتحويلها إلى طاقة كيميائية بعملية البناء الضوئي Photosynthesis . وهذا لإتمام عملياتها ونشاطاتها الحيوية المختلفة مثل النمو , والانقسام , والتمايز .

قبل الخوض في نشاطات الخلية المختلفة , علينا فهم أبرز المركبات الكيميائية التي تشكل التركيب الكيميائي والمورفولوجي للخلية .

يتم تقسيم المواد الكيميائية في الخلايا النباتية إلى مجموعتين :

1 - مواد كيميائية لا عضوية Inorganic Substances : وهي مواد يحصل عليها النبات من البيئة الخارجية , مثل الماء والأملاح المعدنية .

2 - مواد كيميائية عضوية Organic Substances : مركبات تحتوي على الكربون مثل السكريات والبروتينات والدهون , وتصنعها الخلية من المواد الخام اللاعضوية .

المواد اللاعضوية في الخلية :

1 - الماء : وهو يشكِّل أكثر من 90% من الوزن الصافي للبروتوبلازم Protoplasm .

خصائص الماء :

أ - يشكل مذيبًا مناسبًا للأيونات والجزيئات وكذلك يعمل كناقل لهما بسبب طبيعته القطبية .

ب - تتحد جزيئات الماء مع جزيئات أخرى , لأن قطبه السالب يجذب القطب الموجب للجزيء الآخر , ويجذب القطب السالب القطب الموجب للجزيء الآخر .

2 - الأملاح المعدنية : تعد الأملاح المعدنية مركبات غير عضوية ضرورية لخلايا النبات مثل الفوسفور والنيتروجين والبوتاسيون والكالسيوم والحديد والكبريت ....إلخ . يحصل عليهم النبات بالأخص من التربة .

الأملاح وغاز ثاني أكسيد الكربون والماء , مواد مهمة لتصنيع المواد العضوية المعقدة في الخلية .

المركبات العضوية في الخلية :

1 - السكريات Carbohydrates : مركبات عضوية تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين والأوكسجين , وصيغتها العامة CH2O)n). وفي النباتات , تشكل السكريات الجزء الأكبر من مكونات جدار الخلية ( السيللولوز ) . وتشكِّل موادًا مغذية . وهذه أقسام السكريات :

أ - سكريات أحادية ( بسيطة ) Monosaccharides : هي سكريات تتكوّن من 3 إلى 7 ذرات كربون , وصيغتها العامة Cn (H2O)n . تدعى الكسريات ثلاثية ذرات الكربون بالتريوزات Trioses , ورباعية ذرات الكربون بالتتروزات Tetroses , وخماسية ذرات الكربون بالبنتوزات Pentoses , وسداسية ذرات الكربون بالهكسوزات Hexoses , وسباعية ذرات الكربون بالهيبتوزات Heptoses .

أهم الأمثلة : يعد الغلوكوز , والغلاكتوز , والفركتوز أهم السكريات السداسية Hexoses . والرايبوز , والريبوز المنقوص الأكسجين Deoxyribose أهم السكريات الخماسية Pentoses . ( والصورة رقم 1 توضح ذلك ) .

صورة 1

ب - سكريات ثنائية Disaccharides : وهي تنتج عن اتحاد جزيئين من السكريات البسيطة . مثل سكر المالتوز ( غلوكوز + غلوكوز ) , والسكروز ( غلوكوز + فركتوز ) , واللاكتوز ( غلاكتوز + الغلوكوز ) .
( والصورة 2 توضح ذلك ) .

صورة 2

ج - السكريات القليلة التعدد Oligosaccharides : وهي تتكوّن غالبًا من 3 إلى 10 وحدات من السكريات البسيطة . وهي أطول من السكريات الثنائية وأقصر من السكريات المتعددة Polysaccharides .

أمثلة : الرافينوز Raffinose ( غلاكتوز + غلوكوز + فركتوز ) , ستاكيوز Stachyose ( ألفا غالكتوز + ألفا غلوكوز + بيتا فركتوز ) .

( والصورة 3 توضح ذلك )

صورة 3

د - سكريات متعددة Polysaccharide : تتكوَّن من العديد من السكريات الأحادية , وقد تكون هذه السكريات متماثلة ومن نفس النوع Homopolysaccharide مثل النشا ( ألفا غلوكوز ) , والسيليلوز ( بيتا غلوكوز ) , والديكستران ( ألفا غلوكوز ) , أو غير متماثلة ومن سكريات أحادية مختلفة Heteropolysaccharide مثل الصمغ , والهلام النباتي Mucilage , والبكتين Pectin .

والصورة 4 توضح بعض المركبات .

صورة 4

2 - الليبيدات Lipids : وهي جزيئات كبيرة غير قطبية , وصيغتها العامة CH3(CH2)nCOOH . وتكوّن الأغشية الخلوية , وتختزن الطاقة , وتلعب دورًا في تنظيم العمليات الخلوية .

الأمثلة :

أ - الشحوم Grease : وهي الليبيدات الأكثر وفرة والأبسطة بنية في النباتات وتُستخدم كغذاء . وتتكوّن من أحماض دسمة متحدة مع الغليسيرول , ومن سلاسل كربونية هيدروجينية طويلة .

ب - الليبيدات الفوسفورية Phospholipid : وهي ليبيدات تحوي الفوسفور وتشكل طبقتا Bilayer غشاء السيتوبلازمي .

ج - الكيوتين Cutin و السوبرين Subrin : مواد ليبيدية تلعب دورًا كبيرًا في حماية الخلايا من فقدان الماء .

3 - البروتينات Proteins : وهي عبارة عن مركبات عضوية تتكوّن من الأحماض الأمينية بترتيب معيّن . وتكمن أهمية البروتينات في بناء الإنزيمات Enzymes , والدعم البنائي .

تتشكّل البروتينات من 20 من الحموض الأمينية المختلفة . يحتوي الحمض الأميني الواحد على ذرة كربون مرتبطة بأربع مجموعات : الأمين NH2 , والحمض الكربوكسيلي COOH , و مجموعة حرة R , والهيدروجين .

وترتبط الأحماض الأمينية عن طريق الرابطة الببتيدية Peptide Bond خلال تفاعل التكثّف الذي ينتج عنه أميد Amide وماء H2O .

ومن أشهر البروتينات : الجلايسين Glycine , والتيروسين Tyrosine , والسيستين Cysteine , والألانين Alanine , والفالين Valine , والأسبراجين Asparagine . الموضحين في ( الصورة 5 ) .

صورة 5 

وصفار البيض والجلاتين من أهم الأمثلة أيضًا .

من البروتينات في الخلية :

أ - الهيستونات Histone : هي بروتينات قاعدية ترتبط مع DNA لتشكل الكروماتين في الخلايا .

ب - الإنزيمات Enzymes : وهي بروتينات تتحكم بالتفاعلا الكيميائية في الخلية مثل البناء الضوئي والتنفس والهضم , ولا تتأثر بالتفاعل , كما أنها لا تعمل إلّا في شروط مثالية .

4 - الصبغات النباتية Pigments : أكثر ما تميز النباتات . وهذا بفضل احتوائها على صبغات محددة . ولها علاقة بنشاطات وظيفية للنبات .

أمثلة على الصبغات :

أ - الكلوروفيل Chlorophyll : وهي المسؤولة عن اللون الأخضر الموجود في النباتات . توجد صبغات الكلوروفيل ضمن النبات في الكلوروبلاست Chloroplast , وهي عادة غير موجودة في الأنسجة الداخلية التي لا يصل إليها الضوء مثل الخشب والجذور والدرنات . تغيب صبغة الكلوروفيل في النباتات البدائية مثل البكتيريا والفطريات . النباتات تستقبل ضوء الشمس بواسطة الكلوروفيل وتصنع غذاءها . و ( الصورة 6 ) توضح لكم تركيبات الكلوروفيل .

صورة 6

ب - الكاروتينويدات Carotenoids : عدد من الصبغات الصفراء أو البرتقالية أو الحمراء التي توجد ضمن النبات . يمكن أن تقسم إلى مجموعتين رئيسيتين هما : الكاروتينات Carotenes , والزانثوفيلات Xanthophyll . توجد في خلايا بتلات الأزهار والفواكه والبذور وبعض الجذور والأوراق . وتنتشر أيضًا في النباتات البدائية وفي الخلايا الحيوانية مثل صفار البيض . تساهم في إنتاج فيتامين أ , وتساعد في جذب الحشرات .

و( الصورة رقم 7 ) توضح التركيب .

صورة 7

ج - الأنثوسيانات Anthocyanins : وهي مسؤولة عن الألوان الحمراء والزرقاء والبنفسجية . وهي توجد منحلة في السائل الموجود في فجوات الخلية . وهي مسؤولة عن اللون الأحمر للفجل وسطح أوراق بعض النباتات الحمراء والأزهار الحمراء والكثير من الفواكه . تكمن أهمية هذه الصبغة في حماية النباتات من أشعة الشمس وخاصة الاشعة فوق البنفسجية الضارة .

المرجع : محاضرات كلية الصيدلة لجامعة الأندلس .