علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
قام العلماء بالتعرف على بنية أحد العناصر الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي للنبات ، وهو اكتشاف قد يؤدي إلى إعادة تصميم التمثيل الضوئي لزيادة القدرة على الإنتاج وتلبية احتياجات الأمن الغذائي العاجلة.
كشفت الدراسة التي أجرتها جامعة شيفيلد على بنية السيتوكروم cytb6 f ) b6f) – وهي مركبات بروتينية معقدة تتحكم بشكل كبيرعلى نمو النبات عن طريق التمثيل الضوئي.
التمثيل الضوئي هو أساس الحياة على الأرض وسبب إستمراريتها وهي العملية التي توفر الغذاء والأوكسجين والطاقة التي تدعم كل جوانب الحياة وبالتالي لو لا التمثيل الضوئي لما كانت للحضارة الإنسانية وجود.
باستخدام نموذج بنيوي عالي الدقة ، وجد الفريق المكون من عشرة باحثين أن المركبات البروتينية ( cytb6 f) تقدم خدمة التوصيل الكهربائي بين بروتين الكلوروفيل الذي يعمل بالضوء (Photosystems I) وبين البروتين الموجود في بلاستيدات الخلايا النباتية التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية (Photosystems II).
لورنا مالون (قائدة البحث وطالبة الدكتوراه في قسم البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية بجامعة شيفيلد) تقول: “توفر دراستنا رؤى جديدة مهمة حول كيف يوظف السيتوكروم b6f التيارالكهربائي الذي يمر من خلاله لتشغيل بطارية البروتين وتخزين الطاقة”. ويتم استخدام هذه الطاقة المخزنة بعد ذلك في تصنيع (ATP) ، وهي الطاقة التي تحتاجها الخلايا الحية. وفي نهاية المطاف يوفر هذا التفاعل الطاقة التي تحتاجها النباتات لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى الكربوهيدرات والكتلة الحيوية التي تدعم سلسلة الغذاء على الكرة الأرضية”.
يكشف النموذج البنيوي عالي الدقة (المصمَم باستخدام المجهر الإلكتروني أحادي الجسيمات) عن تفاصيل جديدة عن الدور الإضافي (للمركبات الـبروتينية) السيتوكروم b6f كجهاز استشعار لضبط كفاءة التمثيل الضوئي وقدرته على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة باستمرار. آلية التكيف هذه تحمي النبات من التلف أثناء التعرض لظروف قاسية مثل الجفاف أو الضوء الزائد.
وأضاف الدكتور مات جونسون ، الأستاذ المشارك في الكيمياء الحيوية بجامعة شيفيلد وواحد من المشرفين على الدراسة: “السيتوكروم b6f هو القلب النابض لعملية التمثيل الضوئي التي تلعب دوراً حاسماً في تنظيم كفاءة التمثيل الضوئي”.
“الدراسات السابقة أظهرت أنه من خلال معالجة مستويات السيتوكروم b6f في النباتات، يمكننا أن نزرع نباتات أكبر وأفضل. ومن خلال الأفكار الجديدة التي اكتسبناها من هذه الدراسة ، يمكننا أن نأمل في إعادة تصميم التمثيل الضوئي بطريقة مثالية في النباتات لتحقيق إنتاج عال للمحاصيل والتي نحتاج إليها بشدة عندما يبلغ عدد سكان العالم ما بين 9 الى 10 مليار بحلول عام 2050”.
يعمل الباحثون الآن على تحديد كيفية التحكم في السيتوكروم b6f بواسطة عدد لا يحصى من البروتينات التنظيمية؟ وكيف تؤثر هذه التجارب على وظيفة السيتوكروم b6f؟
