آلية إمتصاص الأملاح المعدنية

>

-          تُمتص الأملاح المعدنية وتدخل للنبات على هيئة أيونات موجبة ( وتسمى كاتيونات ) أو سالبة ( وتسمى آنيونات ) 

فمثلاً :

مركب نترات الصوديوم NaNo₃    يتأين فى الماء إلى نترات No₃^-   و صوديوم Na⁺.

-          تنتشر دقائق الذائبات ( أيونات العناصر ) مستقلة عن بعضها البعض وعن الماء فى صورة :

أيونات موجبة : تسمى كاتيونات مثل :   K⁺   أو  Ca⁺⁺

أيونات سالبة : تسمى آنيونات مثل : ^{- -} (NO₃)^- , (NO₂) ^-, (CL)^- , (SO₄)    .

-          تعتمد على عدة ظواهر فيزيائية هى :

1.      خاصية الإنتشار للأيونات ( الكاتيونات + الآنيونات ) :

#      يوجد أملاح تركيزها فى محلول التربة أعلى من تركيزها فى خلايا الجذر وتلك تنتقل بالإنتشار

#      لا تحتاج العملية لطاقة ( لأنها تحدث مع تدرج التركيز ) .

حيث تتحرك وتنفذ دقائق الذائبات ( أيونات العناصر ) بالإنتشار من :

محلول التربة ( الوسط الأعلى تركيزاً ) إلى داخل الجدران السليلوزية لخلايا الجذر ( الوسط الأقل تركيزاً )

وذلك نتيجة الحركة المستمرة للأيونات الحرة .

#      ملحوظة :

-          كلما زاد تركيز الأملاح فى محلول التربة زادت سرعة تدفق وجريان الأيونات إلى داخل خلايا الجذر .

-          يسمى الإنتشار ( بالنقل السلبى ) لأنه لا يكلف الخلية طاقة  .

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

2.      التبادل الأيونى :

- قد يحدث تبادل للكاتيونات ( الأيونات الموجبة ) عبر جدار الخلية فمثلاً يخرج أيون الصوديوم Na⁺  من الخلية ويدخل بدلاً منه أيون البوتاسيوم k⁺   ( ويسمى ذلك نقل مزدوج للأيونات ) .

- يحدث التبادل بين كاتيون وكاتيون أو آنيون وآنيون , ولا يتم التبادل بين آنيون وكاتيون والعكس .

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

3.      خاصية النفاذية  الإختيارية :

-          تحتاج النباتات أحياناً لبعض الأملاح المعدنية ولا تحتاج للبعض الآخر .

-          وُجد أن الخلية النباتية عند حاجتها لمادة مذابة معينة للقيام بوظيفة ما تسهل مرورها حتى لو كان هذا المرور ضد منحدر تركيزها ( يعنى من منخفض إلى عالى ) .

-          عندما تصل أيونات إلى الغشاء البلازمى شبه المنفذ ( أى نفذت من الجدار الخلوى ) يختار هذا الغشاء بعض هذه الأيونات ويسمح لها بالمرور بينما لا يسمح لأيونات أخرى , وذلك على حسب حاجة النبات بصرف النظر عن :

•      حجم هذه الأيونات سواء كانت كبيرة أم صغيرة .

•      تركيز هذه الأيونات سواء كانت بالخارج أعلى من الداخل أو العكس  .

•      شحنة هذه الأيونات سواء كانت موجبة أم سالبة .

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

4.      خاصية النقل النشط للأيونات ( الكاتيونات + الآنيونات ) : 

#      قد تحتاج الخلية أحياناً لإدخال بعض المواد داخلها رغم أن كميتها بالخارج أقل من كميتها بالداخل فمثلاً :

           يوجد أملاح تركيزها فى خلايا الجذر أعلى من تركيزها فى محلول التربة , لذلك هناك ميل لإنتقال الأملاح من الجذر للتربة بالإنتشار مع تدرج التركيز ولكن ذلك لا يحصل لأن الخلية تبذل طاقة لتجبر الأملاح على الدخول ضد منحدر تركيزها بالنقل النشط .

#      تحتاج العملية لطاقة ( لأنها تحدث ضد تدرج التركيز ) .

حيث تتحرك وتنفذ دقائق الذائبات ( أيونات العناصر ) إذا إحتاج إليها النبات بالنقل النشط من :

محلول التربة ( الوسط الأقل تركيزاً ) إلى داخل خلايا الجذر ( الوسط الأكثر تركيزاً )

وذلك نتيجة الحركة المستمرة للأيونات الحرة  ,

 فمثلاً : دائماً فى محلول التربة نسبة الأيونات السالبة ( الفوسفات – والنترات – والكبريتات ) أقل من نسبتها فى سيتوبلازم خلايا الجذور وتلك تنتقل بالنقل النشط   .

* النقل النشط :

هى خاصية إنتشار الأيونات أو أى مادة أخرى ضد منحدر تركيزها من محلول التربة حيث التركيز المنخفض إلى داخل الخلية حيث التركيز المرتفع  (حيث تتراكم الأيونات داخل الخلية ) مروراً بغشاء الخلية البلازمى , لذلك يلزم وجود طاقة كيميائية لإجبار هذه الأيونات على الإنتشار ضد هذا التدرج فى التركيز .

***********

مصدر الطاقة الكيميائية اللازمة للنقل النشط :

مصدر هذه الطاقة هو : التنفس الخلوى لخلايا أنسجة الجذرحيث تصرف الخلية ثلث الطاقة الناتجة عن التنفس الخلوى على النقل النشط .

فالأكسجين والسكر ضروريان لحدوث عملية التنفس الهوائى الخلوى لإنتاج الطاقة الكيميائية اللازمة لعملية إمتصاص الأملاح بالنقل النشط , وقد أثبتت التجارب صحة ذلك.

تجارب لإثبات حدوث عملية النقل النشط فى نقل أيونات الأملاح :

تجربة 1 : على طحلب نتيلا Nitella ( يعيش فى البرك ) : 

كانت النتائج كالتالى :

1)      تركيز الأيونات المختلفة المتراكمة فى العصير الخلوى لخلايا الطحلب أعلى نسبياً من تركيزها فى ماء البركة , لذلك يجب على الخلية أن تستهلك طاقة لإمتصاص هذه الأيونات ( ضد تدرج التركيز ) .

2)      تركيز بعض الأيونات المتراكمة فى الخلية يزيد عن تركيز الأيونات الأخرى ,

مما يؤكد أن الأيونات تُمتص إختيارياً حسب حاجة الخلية . 

*********

تجربة 2 : على نبات الشعير  : 

 

-          من ضمن الأيونات التى يمتصها نبات الشعير أيونات الكبريتات ^{- -} (SO₄)  .

-          لتوضيح تأثير غياب الأكسجين O2   على إمتصاص هذا النبات لأيونات الكبريتات ( كمثال للأيونات التى يمتصها النبات )

 تُجرى التجربة التالية :

1)      يوضع نبات الشعير فى وسط وُضعت به أملاح الكبريتات وبها كبريت مشع ³⁵S   فيمتص تلك الأيونات .

2)      يتم تعريض جذر النبات لظروف هوائية ( توافر الأكسجين ) .

3)      يتم تعريض جذر النبات لظروف لا هوائية ( غياب الأكسجين ) .

4)      تُقاس وتقدر كمية الكبريت المُشع -  أى كمية ^{- -} (SO₄) -  الممتصة من طرف النبات فى كل حالة بعداد جيجر .

 المشاهدة :

يقل إمتصاص النبات للأملاح فى حالة  الظروف اللاهوائية .

الإستنتاج :

1)       ضرورة حدوث التنفس لإنتاج طاقة فى شكل ATP تُستخدم لإتمام النقل النشط لأيونات الأملاح ضد منحدر تركيزها ( من منخفض إلى عالى ) .

2)      تتراكم أيونات الأملاح فى خلايا النبات نتيجة إستهلاك الطاقة المنطلقة أثناء التنفس الهوائى .

شكل بيانى يوضح إمتصاص النبات للأملاح فى الظروف الهوائية والظروف اللاهوائية .

ملحوظة :

-  لفهم معنى النقل النشط :

= تخيل أنك فى يوم من الأيام تشاهد مباراة كرة قدم بين فريقك وفريق آخر وبعد إنتهاء المباراة فى الإستاد خرجت مع آلاف المشجعين من بوابة الإستاد وبعد خروجك من البوابة تذكرت أنك نسيت معطفك الذى كنت ترتديه أثناء مشاهدة المباراة , فاضطررت للعودة لمكانك فى المدرجات لتجلبه .

= أيهما أسهل لك - خروجك من الإستاد مع المشجعين بعد إنتهاء المبارة فى إتجاههم بدون بذل مجهود , أم دخولك من بوابة الإستاد عكس إتجاههم لجلب معطفك مع مقاومة دفعهم وبذل مجهود ؟

بالطبع الحالة الأولى أسهل ( فهى مثل الإنتشار من التركيز الأعلى إلى الأقل ولا يحتاج طاقة) من الحالة الثانية ( فهى مثل النقل النشط من التركيز الأقل إلى الأعلى ويحتاج طاقة )

             

             -     يمكن توضيح معنى الإنتشار للأيونات بالنقل السلبى ( مع تدرج التركيز ) بـ :

ركوب دراجة والنزول من مرتفع أو علو إلى منخفض حيث تتحرك الدراجة بدون أى تعب أو بذل طاقة وجهد من الراكب .

-          ويمكن توضيح معنى النقل النشط للأيونات ( ضد تدرج التركيز ) بـ :

ركوب دراجة والصعود من مكان منخفض إلى مرتفع أو علو حيث تتحرك الدراجة ببطء و تعب وتحتاج بذل طاقة وجهد من الراكب .

-          مثال للنقل النشط ( فى خلايا الحيوان ):

 الخلية العصبية والخلية العضلية تتحكم فى تركيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم داخلها , مما يسمح بإنتقال النبضات العصبية اللازمة لإنقباض الخلايا العضلية .

• شارك هذه المقالة