تبیان، دستیار زندگی
در طرح درس گیرنده های نوری 3 در مورد کارتنوئیدها با هم آشنا شدیم. در این طرح با جزئیات بیشتری این نقش را دنبال می کنیم. ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

نقش کاروتنوئیدها در فتوسنتز

اهداف:

  • آشنایی با عملکرد کارتنوئیدها در فتوسنتز
  • آشنایی با اکسیداسیون نوری

در طرح درس " گیرنده های نوری 3" در مورد کارتنوئیدها با هم آشنا شدیم. در این طرح با جزئیات بیشتری این نقش را دنبال می کنیم.


کمپلکس رنگدانه – پروتئین غشاهای تیلاکوئید نه تنها دارای کلروفیل اند، بلکه حاوی کاروتنوئیدها و زانتوفیل ها نیز می باشند.کاروتنوئید عمده ی موجود در بیشتر گونه های گیاهی بتا-کاروتن است، با وجود این مقادیر کمی آلفا- کاروتن نیز در برخی از گونه ها وجود دارد. توزیع کاروتنوئیدها در سرتاسر کمپلکس رنگدانه – پروتئین یکنواخت نیست، به نظر می رسد بتا – کاروتن در آنتن هایی که به مراکز واکنش PSI وPSII نزدیک بوده و آن ها را در بر می گیرند تجمع می یابند، در صورتی که زانتوفیل ها در مجموعه های دریافت کننده نور بیشتر وجود دارند. همچنین مقادیر نسبی رنگدانه های منفرد به طور معنی داری بسته به شرایط محیطی تغییر می کنند. به نظر می رسد کاروتنوئیدها دو وظیفه ی اساسی را در فتوسنتز بر عهده دارند:
  • دریافت نور
  • محافظت نوری

  • غیریکنواختی جانبی انتقال الکترونغیریکنواختی جانبی انتقال الکترون
  • براساس طیف جذبی، در ابتدا اعتقاد براین بوده است که وظیفه اصلی کاروتنوئیدها انتقال انرژی نورانی جذب شده به کلروفیل است. در این مورد وظیفه ی کاروتنوئیدها دریافت نور است و انرژی جذب شده توسط آن ها سرانجام در فتوسنتز مورد استفاده قرار می گیرد. در این نقش کاروتنوئیدها به عنوان رنگدانه کمکی انجام وظیفه می کنند. با وجود این، هم اکنون مشخص شده است که توده ی کلروفیل نیز توانایی دریافت نور را دارد، از این رو در نظر گرفتن کاروتنوئیدها به عنوان رنگدانه های کمکی چندان مفید نخواهد بود.

    برگ

    برخلاف نقش فرضی دریافت نور، هم اکنون مدارک زیادی وجود دارد که کاروتنوئیدها نقش مهمی در حفاظت سیستم فتوسنتزی در برابر خسارت اکسیداسیون نوری برعهده دارند. برخی از اولین نشانه ها از مطالعات جهش های آلبینو ذرت و دیگر گونه ها به دست آمد. البته بسیاری از گیاهچه های آلبینو، از نظر مسیر بیوسنتز کلروفیل جهش دارند.

    در عین حال بقیه جهش ها فاقد کارتنوئیدند، که در شرایط طبیعی بی رنگ خواهند شد، اما وقتی در شرایط تشعشع کم یا اتمسفر فاقد اکسیژن پرورش یابند سبز خواهند شد. وقتی گیاهچه ها با تیمار نورفلورازانnurflurazon که به صورت شیمیایی از بیوسنتز کاروتنوئیدها جلوگیری می کند،تیمار شدند نتایج مشابهی مشاهده شد. در سایر موارد نبودن کاروتنوئیدها، به اکسیداسیون نوری کلروفیل و دیگر ترکیبات منجر شد.
     
    اکسیداسیون نوری در گیاهانی که به صورت ژنتیکی طبیعی اند نیز مشکل بالقوه ای به شمار می رود. در طی دوره هایی که حداکثر تشعشع وجود دارد،گیاهان معمولاً انرژی بیشتری نسبت به آنچه که در احیای دی اکسیدکربن مورد استفاده قرار می دهند، جذب خواهند کرد.به عنوان مثال محصولات زراعی دارای رشد سریع ممکن است کمتر از 50 درصد تشعشع جذب شده را مورد استفاده قرار دهند، در صورتی که سایر گونه ها، مانند درختان همیشه سبز ممکن است کمتر از 10 درصد تشعشع جذب شده را مصرف کنند.

    هر گونه، انرژی جذب شده مازاد باید پراکنده شود. در غیر این صورت، محصولات احیا شده در PSI به خصوص فردوکسین ممکن است با اکسیژن مولکولی وارد واکنش شوند. در این حالت یک شکل سمی اکسیژن به نام رادیکال سوپراکساید(O2-) تولید خواهد شد. (رادیکالی با یک الکترون جفت نشده است).این رادیکال بسیار فعال است و این ترکیب فعال نه تنها کلروفیل بلکه بیشتر مولکول های آلی سلول را اکسید کرده و از بین خواهند برد.


    مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی
    تنظیم: مریم فروزان کیا