ما هو الثايلاكويد – Thylakoid
هو عبارة عن أكياس غشائية في البلاستيدات الخضراء ، وهي نوع من انواع البلاستيدات المتواحدة في النباتات ، كما أن الثايلاكويد هوهيكل مرتبط بغشاء يشبه الصفائح ، كما أنه موقع التمثيل الضوئي التي تعتمد على الضوء في البلاستيدات الخضراء ، وكذلك البكتيريا ، والطحالب التي تحمل اللون الازرق.
الثايلاكويد ، هو الموقع الذي يحتوي على الكلوروفيل ، الذي يستخدمه النبات في امتصاص الضوء ، واستخدامه في التفاعلات الكيميائية الحيوية. [1]
تكوين الثايلاكويد
يشتمل الجزء الداخلي من البلاستيدات الخضراء ، وهو ما يسمى ؛ السدى ، على الثايلاكويدات ، والانزيمات ، وكذلك الحمض الحمض النووي البلاستيدات الخضراء.
يتكون الثايلاكويد من ؛ غشاء الثايلاكويد ، وتحويل الثايلاكويد ، وتكون مجموعة من الثايلاكويدات مجموعة هياكل تشبه العملة المعدنية ، وتسمى ” الجرانوم ” ، وتحتوي البلاستيدات الخضراء على الكثير من هذه الهياكل التي تسمى معا ” جراما “.
النباتات العليا تحتوي على ثايلاكويدات منظمة بطريقة خاصة ، حيث كل بلاستيدة خضراء تحتوي على 10 إلى 100 من الجرانا المتصلة ببعضها عن طريق الستروما الثلايكويدية. [1] ، [2]
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.
كما يعمل الثايلاكويد على أكسدة الماء ، أو التحلل الضوئي للماء ، مما يؤدي إلى انبعاث الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي.
غشاء الثايلاكويد
يتشابه غشاء الثايلاكويد مع الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء ، كما يشترك غشاء الثايلاكويد في بعض خصائص الأغشية بدائية النواة مثل البكتيريا المزرقة اللون.
يحيط غشاء الثايلاكويد بتجويف الثايلاكويد ، او الحجرة الداخلية له ، واحيانا يرتبط الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء بغشاء الثايلاكويد.
يتكون غشاء الثايلاكويد من ؛ الفوسفوليبيدات ، والجلاكتوليبيدات ، كما يحتوي على ، الكلوروفيل ، وأصباغ التمثيل الضوئي الأخرى أيضا ، ويحتوي غشاء الثايلاكويد على العديد من بروتينات الغشاء المتكاملة ، كما يلي :
النظام الضوئي الأول
وهو المتواجد في السدى الصفائح و thylakoids الخارجية للجرانا ، كما يحتوي معقد حصاد الضوء على مركز تفاعل الكلوروفيل أ ، بأقصى امتصاص عند 700 نانومتر ، ويشارك النظام الضوئي الأول في الفسفرة الضوئية الدورية ، والغير دورية.
نظام الصور الثاني
المتواجد في جرانا ثايلاكويد ، ويحتوي مجمع حصاد الضوء على مركز تفاعل الكلوروفيل أ ، بأقصى امتصاص عند 680 نانومتر ، ويشارك نظام الصور الثاني في الفسفرة الضوئية غير الدورية.
مجمع السيتوكروم B6f
وهو موزع بالتساوي ، ويعمل على تكوين جزء من سلسلة نقل الإلكترون.
سينسيز ATP – الفسفرة
المتواجد في صفائح السدى ، و الثايلاكويدات الخارجية للجرانا ، وتقوم الوحدة الفرعية CF0 ، على تشكيل قناة الغشاء ، وتكون مدمجة في غشاء الثايلاكويد.
تجويف الثايلاكويد
هو الحيز المائي الأعمق ل البلاستيدات الخضراء ، ويخلط الثايلاكويد لومين بغشاء ثايلاكويد ، كما يلعب دورًا مهمًا في تخليق الفسفرة الناتجة عن الانقسام الكيميائي ، ويتم ضخ البروتونات عبر الغشاء المتواجد في التجويف ، مما يولد تدرج تركيز عبر غشاء الثايلاكويد.
يوجد مركب تقسيم الماء في الجانب الداخلي من غشاء الثايلاكويد في PS II ، وينتج عنه إطلاق البروتون ، والأكسجين الناتج عن تقسيم الماء إلى تجويف الثايلاكويد.
يحتوي تجويف الثايلاكويد أيضًا على البلاستوسيانين ، وهو بروتين نقل الإلكترون وينقل الإلكترونات من مجمع السيتوكروم B6f إلى PS I.
يحتوي تجويف الثايلاكويد على بروتينات تستخدم في معالجة البروتين ، والتمثيل الضوئي ، والتمثيل الغذائي ، وتفاعلات الأكسدة والاختزال ، والدفاع كما يلي :
بروتين بلاستوسيانين ، هو بروتين نقل الإلكترون الذي ينقل الإلكترونات من بروتينات السيتوكروم إلى نظام الصور الأول.
مجمع السيتوكروم b6f ، وهو جزء من سلسلة نقل الإلكترون التي تجمع ضخ البروتون في تجويف الثايلاكويد مع نقل الإلكترون ، والذي يقع بين نظامي الصور الأول ، والثاني.
الثايلاكويد وعملية التمثيل الضوئي
تشتمل التفاعلات التي تحدث في الثايلاكويد على التحلل الضوئي للماء ، وسلسلة نقل الالكترون ، وتوليف السفرة.
يتم تضمين أصباغ التمثيل الضوئي في غشاء الثايلاكويد ، الأمر الذي يجعلها مكانا مناسبا للتفاعلات المعتمدة على الضوء في عملية التمثيل الضوئي.
يقوم الشكل المكدس للجرانا بإعطاء البلاستيدات الخضراء مساحة سطح عالية إلى نسبة الحجم ، مما يساعد على كفاءة التمثيل الضوئي.
يتم استخدام تجويف الثايلاكويد للفسفرة الضوئية أثناء عملية التمثيل الضوئي ، حيث تقوم التفاعلات المعتمدة على الضوء في الغشاء بضخ البروتونات في تجويف الثايلاكويد ، وتعمل على تخفيض درجة الحموضة إلى 4 ، وفي المقابل ، يكون الرقم الهيدروجيني للسدى يساوي 8.
تحدث عملية التمثيل الضوئي وفقا للخطوات التالية :
تحلل الماء الضوئي
وهي الخطوة الأولى حيث يتحلل الضوء على موقع التجويف لغشاء الثايلاكويد ، كما يتم استخدام الطاقة المنبعثة من الضوء ، من أجل التقليل ، أو تقسيم الماء.
ينتج عن هذا التفاعل الإلكترونات اللازمة لسلاسل نقل الإلكترون ، والبروتونات التي يتم ضخها في التجويف ، من أجل إنتاج تدرج البروتون ، والأكسجين ، فعلى الرغم من أن الأكسجين ضروري من أجل التنفس الخلوي ، فإن الغاز الناتج عن هذا التفاعل ينتقل إلى الغلاف الجوي.
سلسلة نقل الإلكترون
تنتقل الإلكترونات الناتجة عن التحلل الضوئي ، إلى الأنظمة الضوئية لسلاسل نقل الإلكترون ، حيث تحتوي أنظمة الصور على مركب هوائي ، والذي يستخدم الكلوروفيل ، والأصباغ ذات الصلة من أجل تجميع الضوء بأطوال موجية مختلفة.
ويقوم نظام الصور باستخدام الضوء من أجل تقليل NADP + لإنتاج NADPH و H +.
كما يقوم نظام الصور الثاني باستخدام الضوء من أجل أكسدة الماء لإنتاج الأكسجين الجزيئي (O2) ، والإلكترونات (e-) ، والبروتونات (H +).
ويتم تقليل الإلكترونات NADP + إلى NADPH في كلا النظامين.
توليف الفسفرة
يتم إنتاج الفسفرة من نظامي الصور الأول ، والثاني ، حيث تقوم الثايلاكويدات بتصنيع الفسفرة ، وذلك باستخدام إنزيم سينسز الفسفرة.
وبعد ذلك يتم دمج الإنزيم في غشاء الثايلاكويد ، وامتداد جزء CF1 من جزيء synthase إلى السدى ، حيث تدعم الفسفرة تفاعلات التمثيل الضوئي المستقلة عن الضوء.