أنواع الشوارد الحرة في الخلية النباتية

أنواع الشوارد الحرة في الخلية النباتية Types of free radicals

المقدمة:

يتطلب تنظيم العديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال وإشارات ROS في النباتات درجة عالية من التنسيق والتوازن بين الإشارات ومسارات التمثيل الغذائي أثناء استجابة الإجهاد التي يتم فيها تعطيل توازن الأكسدة الخلوية للخلية. يؤدي الاضطراب في التوازن إلى زيادة مفاجئة في مستوى الخلايا الخلوية من ROS ، وقد قدر أن 1٪ - 2٪ من O₂ الذي تستهلكه النباتات يتم تحويله لإنتاج ROS في مواقع خلوية مختلفة. بالنظر إلى التحدي الذي تفرضه القدرة على تطوير الأكسجين في النبات، طورت كل عضية في النبات آليات للقضاء على تراكم ROS الزائد.

ليست فقط جزيئات الأكسجين النشطة ROS الوحيدة التي يتم إنشاؤها كمنتجات ثانوية للتفاعلات الإنزيمية. في الآونة الأخيرة ، تم إيلاء اهتمام كبير لأنواع النيتروجين التفاعلية (RNS) التي تنتجها مجموعة من الإنزيمات تسمى تركيبات أكسيد النيتريك (NO). كما هو الحال مع ROS، يسبب RNS أضرارًا بيولوجية بسبب تفاعلها. وهنا، سأركز على ROS فقط.

جذور الأكسجين النشطة Activated oxygen species includes:

من المعروف أن أنواع الأكسجين النشطة هى المادة المؤكسدة الرئيسية والهادمة للخلايا والأنسجة النباتية تحت ظروف الشد stressوهذا الأنواع الأكسجينية هى:

- جذور الأكسجين الحرة Super oxide radicals O₂

- جذور الهيدروكسيل الحرة Hydroxy radicals OH

- جذور الأكسجين المفردة Singlet oxygen radicals O₂

- جذور البيروكسيل Peroxyl radicals H₂O₂

- جذور الأكوكسيل Alkoxyl radicals Ro

- جذور البيروكسيل Peroxyl radicals Roo

- الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة Poly unsaturated fatty acids

- جذور شبية الكينين الحرة Semi quinine free radicals

- جذر الأكسجين الذري Atomic oxygen radicals O^-

- جذور الأوزون الضوئية Photolytic ozonation radicals O₃

- جذور أول أكسيد الكبريت Sulfar monoxide radicals So^-.

هذه المواد الحرة activated oxygen species وخاصة O₂، OH هي مواد مؤكسدة قوية جداً وتقوم سريعاً بمهاجمة الجزئيات البيولوجية Biomolecules مثل جزئيات DNA، مما يؤدى إلى خلل شديد فى عمليات التمثيل metabolism واختلال وظيفي لا يمكن إصلاحه أو تعويضه مما يؤدى إلى موت خلايا الأنسجة النباتية.

الدور الفزيولوجي لجذيرات الأكسجين النشطة فى الأنسجة النباتية

جذور الأكسجين الحرة الناتجة فى الخلايا النباتية يمكنها أن تلعب دوراً مهماً فى العمليات الفزيولوجية مثل:

1- Cellular damage.

2- Promotors of senescence.

3- Metabolic oxidation.

فى الكلوروبلاست يتم إنتاج superoxide radicals هذا الأكسجين (O₂) من خلال التفاعل نظام الفسفرة الضوئية الأولى (PSI) ويتم السيطرة علية من خلال تحويله إلى H₂O₂، وإذا لم يتم كنس O₂ في صورة (scaveng) H₂O₂ والناتج من تفاعلات PSI فى الكلوروبلاست فإن تثبيت CO₂ إلى كربوهيدرات (CO₂ fixation) سوف يتوقف خلال ثواني مما يؤدي لحدوث ذبول واضح.

الإنتاج المستمر من H₂O₂ الناتج من O₂ من خلال PSI يقوم بتثبيط بعض إنزيمات دورة كالفن Calvin cycle وكذلك أكسدة وهدم نواتج عملية التركيب الضوئي.

الإصابة الميكروبية أو الفيروسية ينتج عنها زيادة فى إنتاج جذور الأكسجين الحرة وكذلك أكسيد النيتروجين NO. ويحدث بين جذور الأكسجين وأكسيد النيتروجين تفاعل ينتج عنه بيروكسي نتريت Peroxynitrite وهذا المركب يسبب أكسدة خلايا الأنسجة النباتية وكذلك إحداث طفرات من خلال أكسدة ونترته الجزيئات الحيوية.

الإجهاد تحت ظروف تخليق جذور الأكسجين الحرة AOS:

يحدث هذا النوع من الإجهاد تحت ظروف إنتاج جذور الأكسجين النشطة