تبیان، دستیار زندگی
طبق یک نظریه عمل اکسیژناسیون رابیسکو اجتناب ناپذیر است. تکامل این آنزیم در زمانی اتفاق افتاد که جو دارای مقدار زیادی دی اکسیدکربن، ولی مقدار ناچیزی اکسیژن بود....
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

چرا تنفس نوری 2

اهداف:

  • آشنایی با اهمیت تنفس نوری

شرح درس:

چرا تنفس نوری

اگرچه نظریه هایی متعددی در مورد چرایی تنفس نوری ارائه شده است، ولی این سوال جواب آسانی ندارد.
طبق یک نظریه عمل اکسیژناسیون رابیسکو اجتناب ناپذیر است. تکامل این آنزیم در زمانی اتفاق افتاد که جو دارای مقدار زیادی دی اکسیدکربن، ولی مقدار ناچیزی اکسیژن بود. در چنین شرایطی عدم امکان تبعیض بین دو گاز اکسیژن و دی اکسیدکربن برای حیات و بقای موجود زنده اهمیت چندانی نداشت.

هم دی اکسیدکربن و هم اکسیژن با آنزیم فوق از طریق نقطه فعال مشابهی واکنش داده و هم اکسیژناسیون و هم کربوکسیلاسیون باید توسط دی اکسیدکربن فعال شوند. گفته می شود که شروع تجمع اکسیژن در جو به آغاز فعالیت های فتوسنتزی بر می گردد، ولی وقتی که مقدار اکسیژن جو به حد قابل توجهی رسید ماهیت دو عمله بودن آنزیم رابیسکو تثبیت شده بود.

به عبارتی گیاهان سه کربنه خود مسبب مشکل برای خودشان شدند، چرا که اگر اکسیژن رقیبی برای احیای کربن است منشا آن خود گیاه است. از این دیدگاه، نقش اکسیژناز آنزیم رابیسکو از نظر تکاملی یک عمل بی فایده باقی مانده است که برای گیاه نقش مفیدی ندارد. از طرف دیگر مضرات ناشی از تنفس نوری برای گیاه احتمالاً نباید خیلی شدید باشند. هیچ مدرکی مبنی براینکه فشار انتخاب سبب تکامل نوعی رابیسکو شده باشد که تمایل کمتری برای ترکیب با اکسیژن دارد در دسترس نیست.
ضمن اینکه بیشتر محققان می پذیرند که تنفس نوری یکی از رهاوردهای اجتناب ناپذیر تکامل است، بسیاری از آنها معتقدند که گیاهان با تبدیل کردن تنفس نوری به یک فرایند متابولیکی مفید و یا شاید ضروری، از نقصان تکاملی نیز به نفع خود استفاده کرده اند. برای مثال مسیر گلی کولات بدون شک نقش پالایشیScavenger ایفا می کند. هر دوباری که چرخه گلی کولات صورت می گیرد، دو مولکول فسفوگلی کولات به وسیله اکسیژناسیون تشکیل می شوند.

از این چهار اتم کربن یکی به صورت دی اکسید کربن دفع می گردد و سه اتم باقی مانده به کلروپلاست برگردانده می شوند. از این رو مسیر گلی کولات 75 درصد از کربن هایی را که در غیر این صورت هدر می رفتند در نهایت به کلروپلاست برمی گرداند. شاید نقش بازگردانندگی که چرخه گلی کولات بازی می کند به تنهایی برای توجیه حفظ تنفس نوری در گیاهان کفایت کند. همچنین این احتمال وجود دارد که برخی ترکیبات حدواسط مانند سرین و گلاسین در مسیرهای بیوسنتزی دیگری در گیاه مفید واقع شوند،ولی چنین احتمالی توسط برخی پژوهشگران مردود دانسته شده است.

چرا تنفس نوری


برخی از محققان معتقدند که تنفس نوری می تواند به عنوان یک شیر اطمینان در شرایطی که گیاه نیازمند دفع مازاد انرژی برانگیخته شده است عمل کند. اگر در غیاب دی اکسیدکربن و اکسیژن، برگ گیاه در معرض نور قرار گیرد، از ظرفیت فتوسنتزی آن کاسته می شود. اما چنانچه اکسیژن کافی برای تنفس نوری وجود داشته باشد نور سبب خسارت به برگ نمی شود. از قرار معلوم دی اکسیدکربن تولید شده طی تنفس نوری با امکان پذیر کردن تداوم کار سیستم انتقال الکترون از خسارت اکسیداسیون نوری به برگ جلوگیری می کند. چنین سازوکاری در شرایطی که نور شدید بوده و مقدار co2 به دلیل  بسته بودن روزنه ها در اثر تنش خشکی محدود باشد،می تواند از نظر اکولوژیکی بسیار مفید باشد.
یکی از ادعاهایی که در منابع نیز به کرات دیده می شود این است که چنانچه از تنفس نوری جلوگیری شود یا به صورت ژنتیکی حذف شود، عملکرد گیاهان افزایش خواهد یافت. در نتیجه، تلاش های زیادی برای دستیابی به مواد شیمیایی که بتوانند مسیر گلی کولات را متوقف کنند و یا اصلاح نژاد گیاهان در جهت به دست آوردن نژاد یا لاین های با تنفس نوری کم صورت گرفته است.


مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه: فاضل صحرانشین سامانی