صبغة الكلوروفيل

عند قدوم فصل الربيع تبدأ الأشجار والحدائق في اكتساب اللون الأخضر الجميل الذي نعشقه جميعًا ونعتبره مصدر للشعور بالراحة والسعادة ، ولكن هل تعرف من أين يأتي هذا اللون الأخضر الجميل ؟ ، ربما إذا سألت أي شخص هذا السؤال سوف يجيبك بأن السبب هو صبغة  الكلوروفيل ، وهذا صحيح بالتأكيد، ولكن هل تعلم ما هي بالتحديد هذه الصبغة وكيف تتكون ، ولماذا يتحول لون أوراق الأشجار الأخضر إلى أصفر في الربيع هذا ما سنستعرضه في السور التالية .

ما هي صبغة الكلوروفيل ؟

صبغة الكلوروفيل هي عبارة عن صبغة ضوئية خضراء اللون توجد في النباتات والطحالب وفي نوع من البكتيريا تسمى البكتيريا الزرقاء أو الجراثيم الزرقاء .

وعادة ما يتم امتصاص الكلوروفيل من اللون اللونين الأزرق والأحمر الذين يتواجدان في الطيف المرئي (الضوء) ، ثم يتحول إلى اللون الأخضر الواضح ، وهذه المادة الخضراء تعمل على حبس طاقة الشمس أو الضوء داخل أوراق النبات ، ثم تقوم بعد ذلك بتجميع ثاني أكسيد الكربون مع الماء مع السكريات داخل أوراق النبات ، لتتم عملية تعرف باسم التمثيل الضوئي ، ولذلك تعتبر صبغة الكلوروفيل مادة حيوية جدًا لإتمام عملية البناء الضوئي لأنها تساعد النبات على الحصول على الطاقة الموجودة في الضوء .

وعادة ما تترتب جزيئات الكلوروفيل بشكل معين داخل وحول مركبات بروتين صبغية موجودة داخل أوراق النبات وتسمى photosystems أو أنظمة الصور ، وهذه المركبات تكون 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 جدًا من الناحية الهيكلية أو من ناحية التكوين ، ولكن الاختلاف الرئيسي بينهما يكون اختلاف في اللون ، فالنوع الأول يكون لونه أزرق مائل للأخضر ، أما النوع ب من صبغة الكلوروفيل فيكون لونه أخضر مصفر .

وكلا النوعين من صبغة الكلوروفيل دور مختلف عن الأخر في عملية التمثيل الغذائي للنبات ، لذلك يتم ربط كل نوع منهما ببروتينات الجهاز الضوئي بشكل انتقائي جدًا ، ولكن حتى الآن لا يستطيع العلماء اكتشاف الطريقة التي يقوم بها الجهاز الضوئي في النبات بانتقاء وتوزيع هذين النوعين من صبغات الكلوروفيل ، وبهذه الدقة المتناهية .

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 الكلورفيل القابل للذوبان في الماء وهذا البروتين يتم استخلاصه 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 أيضًا لنقص تكون صبغة الكلوروفيل ، حيث يصبح طول اليوم في فصلي الخريف والشتاء أقصر من الفصول الأخرى ، فلا يصل ضوء الشمس إلى الأرض إلا لفترات قليلة جدًا ، كما أن السحب التي تتكون في تلك الفصول قد تحجب ضوء الشمس من الوصول للأرض .

عندما يقل الضوء الذي يصل إلى ورقة النبات يحدث فيها تغير كيميائي ، وهذا التغير يسبب تكون جدار فليني وهذا الجدار يعمل بمثابة عازل ، هذا العازل يمنع مرور المواد المغذية والماء من التربة إلى أوراق النبات ، كما أن الجدار يعمل على حبس السكريات داخل الأوراق .

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