منتدى الاصالة نت منتدى زراعي متخصص




أهلا وسهلا بك زائرنا الكريم في منتدى الاصالة نت منتدى زراعي متخصص، لكي تتمكن من المشاركة ومشاهدة جميع أقسام المنتدى وكافة الميزات ، يجب عليك إنشاء حساب جديد بالتسجيل بالضغط هنا أو تسجيل الدخول اضغط هنا إذا كنت عضواً .


منتدى الاصالة نت منتدى زراعي متخصص » زراعة بلغات العالم » نبات » نباتات السافانا C4



نباتات السافانا C4

إعداد المهندستين:يارا جبيليميرفت رضواننباتاتC4سميت بهذا الاسم لأن CO2 أول ما يندمج في مركب رباعي , ويلاحظ عند


لا يمكنك الرد على هذا الموضوع لا يمكنك أضافة موضوع جديد

معلومات الكاتب
02-28-2009 02:54 مساء
مشرف
rating
رقم العضوية : 219
الحالة : offline
المشاركات : 187
الدولة : سوريا
الجنس : أنثى
الزيارات : 194
قوة السمعة : 50
العمر : 24
المهنة : مهندسه زراعيه (طالبة ماجستير)



Share |

إعداد المهندستين:






يارا جبيلي

ميرفت رضوان

نباتاتC4

سميت بهذا الاسم لأن CO2 أول ما يندمج في مركب رباعي , ويلاحظ عند هذه النباتات أن ثغورها تبقى مفتوحة خلال النهار وتستخدم أنزيم PEP لامتصاص CO2 حيث يسمح بامتصاصه بشكل سريع وتسليمه مباشرة إلى أنزيم Rubisco من أجل التمثيل الضوئي في الخلايا الداخلية التي تتطلب تشريحاً خاصاً يدعى تشريح
kranz.


يعود أصل هذه النباتات إلى حوالي (8) مليون سنة ,لكن السبب الأولي في ظهورها لايزال مجهولاً.


تغطي نباتات السافانا (c4 ) حوالي (20) مليون كم مربع من مساحة الأرض وتعتبر مسكناً لخمس المجتمع الإنساني , وتستغل أعشاب c4 بكثافة في الزراعة الاستوائية التي تتضمن الذرة الصفراء وقصب السكر وغيرها .
ويوجد مايفوق (8000) نوع نباتي من مغطاة البذور موزعة على (18) عائلة مختلفة , وقد طورت نباتات c4 تأقلمات تقلل من الخسائر التي يسببها التنفس الضوئي , وتستخدم كل هذه النباتات طريقة إضافية لامتصاص co2 والتي تشكل جزيئة رباعية الكربون بدلاً من جزيئة ثلاثية الكربون كحلقة ولذلك سميت هذه النباتات ب c4

النباتات التي لديها حلقة كالفن فقط هي نباتات ( c3) .

تمتلك نباتات c4 آليات تشريحية وكيمياحيوية لزيادة تركيز

co2 الداخلي في موقع التثبيت وهذا ما يقلل وأحياناً يلغي فقد الكربون بعملية التنفس الضوئي .


نباتات c4 التي تعيش في البيئات الجافة والحارة لديها كفاءة استعمال عالية جداً للماء لذلك تستطيع أن تزيد حتى مقدار الضعف عملية التمثيل الضوئي لكل غرام من الماء كما في نباتات c3 , لكن الاستقلاب لنباتات c4 غير فعال في البيئات الباردة أو المظللة .


أقل من(1%) من أنواع النباتات الأرضية يمكن أن تصنف كنباتات c4

تدعى بعض نباتات c4 بنباتات CAM , وهذه النباتات تفصل بين حلقتي C4 و C3 في الزمان وليس في المكان .


وتمتلك بعض نباتات C4 تغيرات بنيوية في تشريح أوراقها بحيث يكون مسار C3 وC4 منفصلين في أجزاء مختلفة من الورقة ويكون أنزيم Rubisco معزولاً حيث يكون مستوى CO2 عالياً ومستوى O2 منخفضاً .

تتميز نباتات C4 بما يلي :



1- تكون أسرع في التمثيل الضوئي من نباتات C3 تحت ظروف شدة ضوئية عالية وحرارة مرتفعة لأن CO2 يتم إيصاله إلى أنزيم Rubisco ولا يسمح له بالتقاط O2 والقيام بالتنفس الضوئي .

2- نكون هذه النباتات أكثر كفاءة في استخدام الماء لأن أنزيم PEP Carboxylase يأخذ Co2 بشكل أسرع ولا توجد ضرورة لبقاء الثغور مفتوحة ( بالتالي فقد ماء أقل عن طريق النتح )بالنسبة لنفس الكمية من Co2 المستخدمة في التمثيل الضوئي .

3- تضم نباتات C4 عدة آلاف من الأنواع النباتية , نذكر منها الذرة الصفراء , العديد من النباتات الحولية المزروع في الصيف , قصب السكر والذرة البيضاء .
يكون توزع نباتات C4 عالمياً خاضعاً لعاملي الحرارة والهطول المطري

, كما يكون CO2 الجوي عاملاً هاماً للنجاح البيئي لأنواع نباتاتC4 , ويعتقد أن توزع نباتات C4 في جنوب إفريقيا يكون نتيجة التفاعل بين الحرارة والهطول المطري حيث تفضل نباتات
C4 ظروف الحرارة والرطوبة , في حين تسود نباتات
C3 في المناخات الباردة .

عندما يكون Co2 محدوداً في خلايا النبات ( هذا يحصل عند ظروف حرارة مرتفعة , جفاف , ملوحة وكمية منخفضة من Co2 الجوي ), في هذه الظروف يستخدم O2 من قبل النبات وهذا ما يسمى بالتنفس الضوئي ,الذي يمثل هدراً لطاقة النبات وهذا مايحدث في نباتات C3 حيث أن الأنزيم المثبت لCo2 الجوي له تلاؤم أيضاً مع O2 , عند نباتات C4 يتثبت Co2 الجوي بواسطة أنزيم ليس له تلاؤم مع O2 وبذلك يعيق عملية التنفس الضوئي .

الطريق الاستقلابي:


اكتشف الطريق الاستقلابي في نباتاتC4 من قبل M.D.Hatch ,C.R.slack في أستراليا عام 1966 لذلك يدعى أحيانا طريق Hatch-slack


الخطوة الأولى عند نباتاتC3

خلال تفاعلات التمثيل الضوئي المستقلة عن الضوء هي تثبيت co2 بواسطة أنزيم Rubisco على شكل 3-فوسفوغليسيرات.على كل حال وفقا للفعالية الثنائية لل
Rubisco بشكليه كاربوكسيلاز و أوكسجيناز فإن كمية المادة التي تتأكسد أكثر من كمية المادة التي تتكربن مسببة بذالك فقداً في المادة واستهلاك الطاقة وفق ما يدعى التنفس الضوئي.


من أجل تجنب عملية التنفس الضوئي فقد طورت نباتات C4 آلية لزيادة كفاءة تسليم Co2 لأنزيم Rubisco .لقد استفادت هذه النباتات من البنية التشريحية الخاصة بالورقة حيث توجد الكلوروبلاست ليس فقط في خلايا الميزوفيل في الجزء الخارجي من الأوراق بل أيضاً في خلايا غمد الأوعية.


بدلاً من التثبيت المباشر في حلقة كالفن ,يُِِحوَل
Co2 إلى حمض عضوي رباعي الكربون و الذي لديه القدرة على إعادة توليد
Co2 في كلوروبلاست خلايا غمد الأوعية. بعد ذلك تستطيع خلايا غمد الأوعية الناقلة استخدام
Co2 لتكون الكربوهيدرات عبر المسار التقليدي ل C3.


أول خطوة في المسار هي تحويل البيروفات إلىPEP (فوسفو إينول بيروفات) بواسطةأنزيم بيروفات – فوسفات ديكيناز. يتطلب هذا التفاعل فوسفات لاعضوي (معدني) وATP إضافة إلى البيروفات لإعطاء فوسفو إينول بيروفات و AMP
(أدينوزين أحادي الفوسفات )و PPi (بيرو فوسفات غير عضوي )كنواتج.


الخطوة التالية هي تثبيتCo2 بواسطة أنزيم فوسفوإينول بيروفات كاربوكسيلاز. كلاهاتين الخطوتين تحدثان في خلايا الميزوفيل


Pi+ATP→ PEP+AMP+PPi +بيروفات أوكزالوسيتات

PEPCarboxylase+PEP+Co2 →


يمتلك أنزيم فوسفو إينولبيروفات كاربوكسيلاز (KM )أقل ل
Co2 و توافق أكبر من Rubisco إضافة إلى ذلك يعتبر O2 مادة فقيرة جدا ًلهذا الأنزيم. وبهذا عند التراكيز المنخفضة نسبياً من Co2 فإن معظم
Co2 يتم تثبيته وفقاً لهذا المسار.


يتحول الناتج عادة إلى مالات (مركب عضوي بسيط) و الذي ينتقل إلى خلايا غمد الأوعية المحيطة بعرق الورقة وهو المكان الذي يتم فيه نزع الكربون ليطلق
Co2 الذي يدخل في حلقة كالفن.ينتج عن عمل الأنزيم (دي كاربوكسيلاز) مركب البيروفات والذي يتم نقله إلى خلية الميزوفيل.


بما أن كل جزيء
Co2 يجب أن يثبت مرتين فإن مسار C4 مستهلك للطاقة أكثر من مسارC3 .يتطلب مسار (18ATP) C3 من أجل تركيب جزيء واحد من الغلوكوز بينما يتطلب مسارC4

.(30ATP

لكن من ناحية أخرى تفقد النباتات المدارية أكثر من نصف الكربون الذي حصلت عليه بالتمثيل الضوئي خلال عملية التنفس الضوئي . إن مسارC4 هو آلية تكيف لتقليل الفقد.


يوجد أشكال أخرى متباينة لهذا المسار:


1- يمكن أن يكون الحمض رباعي الكربون المنقول من خلايا الميزوفيل إما مالات كما سبق أو يمكن أن يكون أسبارتات.

2- يمكن أن يكون الحمض ثلاثي الكربون المنقول بطريق العودة من خلايا غمد الأوعية إما بيروفات كما سبق أو ألانين.

3- يختلف الأنزيم الذي يسرع العملية الكيماوية المسماة نزع الكربون و التي تتم في خلايا الأوعية, حيث أنه في الذرة و قصب السكر يكون أنزيمNADP – ماليك, وفي الدخن فإنه أنزيمNAD – ماليك وفي نبات
Panicum.maximum الأنزيم هو PEP كاربوكسيكيناز.


البنية التشريحية لورقة نبات C4 :
تمتلك نباتات C4 بنية تشريحية ورقية خاصة و مميزة.تحاط حزمها الوعائية بحلقتين من الخلايا تدعى الحلقة الداخلية خلايا غمد الأوعية والتي تحوي كلوروبلاست غنية بالنشاء وفقيرة ب
granumو بذلك تختلف عن تلك التي في خلايا الميزوفيل والموجودة في الحلقة الخارجية.لهذا السبب تدعى الكلوروبلاست بأنها مزدوجة الهيئة أوالتركيب. هذه البنية التشريحية المميزة تدعى تشريح كرانز.الوظيفة الأولية لهذه الخلايا هي أن تؤمن موقعاً حتى يستطيع
Co2 أن يتركز حول Rubisco وبهذا يقل التنفس الضوئي.من أجل تسهيل المحافظة على تركيز أعلى وهام من Co2 في خلايا غمد الأوعية مقارنة مع الميزوفيل,فإن الطبقة المحيطة بتشريح كرانز تمتلك ناقلية منخفضة ل Co2 ,هذه الخاصية يمكن أن تحسن بوجود السوبرين(مادة شمعية).على الرغم من أن معظم نباتات C4 تبدي البنية التشريحية لكرانز يوجد عدد من الأنواع التي تشغل أوتدير حلقة C4 محدودة من دون أي نسيج متمايز من خلايا غمد الأوعية .
إن نباتات
Suaeda.aralocapicaو Bienertia.sinuspersici
(كل نباتات العائلة الرمرامية Chenopodiaceae) هي نباتات برية أو أرضية تعيش في أماكن جافة و ذات إجهاد ملحي في صحارى جنوب شرق آسيا.أظهرت هذه النباتات أنها تدير آليات تجميع لغاز
Co2 باستخدام خلية مفردة.
على الرغم من أن السيتولوجيا (علم الخلايا) عند كلا النوعين يختلف بشكل بسيط فإن القاعدة الأساسية هي وجود حويصلات مملوءة بمادة سائلة وظيفتها تقسيم الخلية إلى مناطق منفصلة و بذلك يمكن أن تبقى الأنزيمات التي تقوم بعملية الكربنة (إضافة الكربون) في السيتوسول منفصلة عن أنزيمات الدي كاربوكسيلاز و الروبيسكو في الكلوروبلاست و كذلك موانع أو فواصل مكثفة منتشرة في كل الاتجاهات يمكن أن تُنشأ بين الكلوروبلاست (التي تحتوي على الروبيسكو) وبين السيتوسول.هذا يُمكّن نموذج خلايا غمد الأوعية و نموذج الميزوفيل من أن يُؤسس داخل خلية مفردة على الرغم من أن هذا العمل يسمح بتشغيل حلقة C3 محدودة و تكون نسبياُ غير فعالة (ليست ذات كفاءة)عندما يحدث طرح كبير لCo2 من حول الروبيسكو.

أنماط التمثيل الضوئي :
يوجد ثلاثة أشكال للتمثيل الضوئي هي C3 و C4 و
CAM ,الشكل الأكثر انتشاراً هو C3.
عند نباتات
C4 و
CAM التمثيل الضوئي متأقلم مع الظروف القاحلة حيث تمتاز بكفاءة استخدامها للماء .
وتتابع النباتات التمثيل الضوئي لها من خلال :

1. إضافة Co2 إلى السكر خماسي الكربون المفسفر المسمى ريبولوزبيسفوسفات.

2. هذا التفاعل ( أي تثبيت Co2 )يتحفز بأنزيم الريبولوزبيسفوسفاتكاربوكسيلاز أوكسيجيناز( Rubisco

3. المركب سداسي الكربون الناتج يتفكك إلى جزيئتين من (PGA ) أي 3-فوسفوغليسيريك أسيد .

4. الجزيئات ثلاثية الكربون تخدم كمادة أولية لتمثيل الغلوكوز وجزيئات الغذاء الأخرى .

5. هذه العملية تدعى حلقة كالفن وهذا المسار يسمى (C3 ) أي طريقة (C3 )الاستقلابية .

عملية التنفس الضوئي وتفاصيلها :
يقوم أنزيم Rubisco بتحفيز تفاعلين هما :

-


إضافة Co2 إلى ريبولوزبيسفوسفات مما يعطي فعالية كاربوكسيلاز .

-


إضافة O2 إلى ريبولوزبيسفوسفات مما يعطي فعالية الأوكسيجيناز .
إن سيادة إحدى الآليتين السابقتين تعتمد على التراكيز النسبية لO2 و Co2

: عندما يكون تركيز Co2 عالياً وO2 منخفضاً يسود الفعل الكاربوكسيلازي .
عندما يكون تركيز O2 عالياً و
Co2 منخفضاً يسود الفعل الأوكسيجينازي .

-


إن تفاعلات التمثيل الضوئي الحاصلة في الضوء تطلق O2 والمزيد من الأوكسجين المنحل في السيتوسول وذلك في درجات حرارة عالية لذلك فالشدة الضوئية العالية والحرارة المرتفعة فوق (30) مئوية تشجع حدوث الاستجابة الثانية (الأوكسيجيناز).
تفاصيل عملية التنفس الضوئي :

1- عندما يأخذ أنزيم Rubisco الأوكسجين يشكل حالتين :


-جزيئة ثلاثية الكربون (3- فوسفو غليسيريك أسيد مثل حلقة كالفن).
- جزيئة الغليكولات ثنائية الكربون .

2-تدخل الغليكولات إلى متعضيات خلوية (peroxisomes ) والتي فيها يستخدم الأوكسجين لتشكيل وسيط يدخل إلى الميتاكوندريا حيث تتفكك فيها إلى Co2


3- حمض الأوكسالوأسيتك أسيد يتحول إلى حمض الماليك أو أسباراتيك أسيد (كلاهما يحوي أربع ذرات كربون )والذي بدوره :

4-ينقل بواسطة البلازموديسماتا إلى خلايا غمد الأوعية التي تتوضع عميقاً في الأوراق بحيث أن الأوكسجين الجوي لا يستطيع الدخول إليها بسهولة وغالباً ماتمتلك تيلاكوئيد ذو نظام ضوئي معقد مختزل الذي ينتج الأوكسجين .


5-المركب رباعي الكربون يتحطم إلى :


1-
Co2 يدخل في حلقة كالفن ليتشكل السكر والنشا.

2- حمض البيروفيك (C3 ) والذي يعاد نقله إلى خلايا الميزوفيل ويتحول هنا إلى PEP
.

المراجع:










·


^ Raven, J.A.; Edwards, D.(2001). "Roots: evolutionary origins and biogeochemical
significance". Journal ofExperimental Botany 52 (90001): 381–401. doi:10.1093/jexbot/52.suppl_1.381(inactive 20-06-21).
·

^ a b c dOsborne, C.P.; Beerling, D.J. (2006). ">Review. Natures green revolution: the remarkableevolutionary rise of C 4 plants". PhilosophicalTransactions: Biological Sciences 361 (1465): 173–194. doi:10.1098/rstb.2005.1737..Retrieved on 20-02-11.
·

^ Bond, W.J.; Woodward, F.I.;Midgley, G.F. (2005). "The global distribution of ecosystems in a worldwithout fire". New Phytologist 165 (2): 525–538. doi:10.1111/j.1469-8137.2004.01252.x







تم تحرير الموضوع بواسطة : أريج
بتاريخ: 01-01-1970 02:00 صباحا


















توقيع : nermen
اللهم ارحم والدي وأسكنه فسيح جنانك واجعل قبره جنة من جنات الرياض ولا تجعلها حفرة من حفر النار





معلومات الكاتب
look/images/icons/i1.gif نباتات السافانا C4
11-22-2009 04:51 مساء مشاهدة مشاركة منفردة [1]
زراعي نشيط
rating
رقم العضوية : 163
الحالة : offline
المشاركات : 640
الدولة : سوريا - اللاذقية
الجنس : أنثى
الزيارات : 721
قوة السمعة : 180
العمر : 36
المهنة : مهندسة زراعية



http://www.elasaala.net/forum/index.php?page=topic&show=1&id=678

http://www.elasaala.net/forum/index.php?page=topic&show=1&id=678


http://www.elasaala.net/forum/index.php?page=topic&show=1&id=678

















توقيع : م.حنان بيلونة
اللهم اغفر لي و لوالدي و ارحمهما كما ربياني صغيرا


لا يمكنك الرد على هذا الموضوع لا يمكنك أضافة موضوع جديد


الكلمات الدلالية
لا يوجد كلمات دلالية ..

« تقنيات ادارة بستان تفاح عالي الكثافه | نخيل الزيت Oil Palm »

 






الساعة الآن 05:59 صباحا