تويت
الفجوة العصارية vacuole هي كيس مغلق الغشاء ممتلئ بالسائل يوجد في الخلايا النباتية وكذلك الفطريات. يمكن للفجوات العصارية أن تغدو عضيات كبيرة تحتل ما بين ٣٠٪ إلى ٩٠٪ من حجم الخلية. وللفجوات العصارية ثلاث وظائف رئيسية:
هناك المزيد من الفجوات العصارية أكثر مما يمكن للعين أن تشاهده. يعود أصل تسمية الفجوة العصارية بهذا الاسم «vacuole» من الكلمة اللاتينية vacuus والتي تعني فارغ، وهذا ما تبدو عليه الفجوة ظاهرةً في العديد من شرائح التحضير والصور.
والحقيقة أن الفجوات العصارية ممتلئة بالسائل وأن أكثر من فجوة عصارية مختلفة في نفس الخلية تحمل مواد كيميائية مختلفة لا يمكن مشاهدتها بشكل عادي.
حيز مرن لكن لا يمكن أن يكون فارغًا
يحيط حاجز غشائي يدعى (غشاء التوتر – tonoplast) بكل فجوة عصارية. ويتميز هذا الغشاء بأنه يحيط بكمية قليلة من السائل ثم بعد ذلك بفترة وجيزة وخلال دخول الماء إلى الداخل، يمتد ليصبح عضية تحتل ما يصل إلى ٩٥٪ من حجم الخلية.
كل ذلك يحدث دون أن يفقد غشاء التوتر خصائصه بكونه غشاء نشطًا. في هذه العملية، تضغط جميع العضيات الأخرى نحو جدار الخلية، دون أن تتلف. تشير حالة الفجوات العصارية في الخلية النباتية إلى ما إذا كنت بحاجة إلى ري حديقتك أم لا.
في الخلية التي تحتوي فيها الفجوة العصارية كل الماء التي تحتاجه، فهي توحي بأنها في حالة انتفاخ (احتقان). تظهر حالة الذبول نقصًا في الماء وأن الخلية توحي بأنها فقدت انتفاخها.
قد تنهض النبتة الذابلة في نهار صيف حار حين يأتي الليل، لكن النبتة الذابلة في الليل أو في الصباح تحتاج إلى الماء.
مساهمة الفجوات العصارية في النمو
يساهم الضغط الهيدروستاتيكي العالي نسبيًا الذي تنشئه الفجوات العصارية في استطالة الخلية لكن فقط في حال كان جدار الخلية مبنيًا بمرونة كافية تسمح بالتمدد.
تساعد المواد الكيميائية في إنشاء ضغط الخلية
تخلق المواد الكيميائية الموجودة داخل الفجوات العصارية والتي تشكل محلولًا مركزًا الضغط الهيدروستاتيكي الذي ينشأ داخل الخلايا النباتية. تشكل بعض من هذه المواد الكيميائية الأيونات، وأثر هذا النظام هو خلق ضغط أسموزي عالٍ. وذاك الضغط الأسموزي العالي هو الذي يملك القوة لامتصاص جزيئات الماء عبر غشاء التوتر حتى تنتفخ الخلية.
غشاء الفجوة العصارية هو غشاء انتقائي
غشاء الفجوة العصارية أو غشاء التوتر هو غشاء انتقائي ويتحكم بمرور المواد الكيميائية عبره من الجهتين (الداخلة والخارجة). يمكن للماء المرور إلى الداخل أو الخارج بحرية لكن الجزيئات الصغيرة تحفظ داخل الفجوة.
تحتاج الجزيئات أيضًا إلى تذاكر دخول
تصنع كثير من البروتينات التي تصل إلى السطح الهيولي (السيتوبلازمي) للفجوة العصارية بواسطة الرايبوسومات المرتبطة بغشاء الشبكة الإندوبلازمية الخشنة ثم تنقل إلى الفجوة العصارية عبر أجهزة جولجي. تعطى البروتينات في أجهزة جولجي مركب فيه العنوان والتذكرة، يساعد العنوان البروتين في إرشاده إلى الفجوة وتعطي التذكرة التصريح اللازم له للدخول للفجوة.
تعمل الفجوة العصارية كمضخة بروتون
يعمل جزء من غشاء الفجوة العصارية كمضخة بروتون ويستعمل الطاقة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لضخ أيونات الهيدروجين موجب الشحنة (H+ ions) إلى داخل الفجوة العصارية. وهذا يحفظ الوسط الحمضي داخلها.
حفظ المخلفات في الموقع يمكن أن يجذب ويردع
لا تمتلك النباتات -بعكس الحيوانات- نظام إخراج متطور جيدًا لكنها تملك الفجوات العصارية، والفجوات العصارية تزودها بحيز حفظ آمن.
حين تنتج المواد الكيميائية في النباتات، يمكن حفظها بصورة مؤقتة أو دائمة. وهذا بفعل الفجوات العصارية غالبًا. قائمة هذه المواد الكيميائية طويلة وتشمل الأصباغ في تويجات (بتلات) الزهور، واللثى (لبن الشجر أو عصارته – latex)، والديجيتال في نبات (كف الثعلب – foxglove)، و(الراتنجات – resins)، و(القلويدات أو أشباه القلويات – alkaloids) مثل الأفيون والمواد الكيماوية في الثوم. ويعتقد البعض أن الأصباغ ذات اللون الخريفي بأنها نواتج مخلفات تفقد أثناء سقوط الورقة من على النباتات النفضية.
الأصباغ في التويجات جذابة بجلاء وترتبط بشكل وثيق بعملية التلقيح والإخصاب. بعض المواد الكيميائية في النباتات كريهة وتعمل كسلاح ردع لبعض الحيوانات. وهذا يعطيها درجة من الأمان ويحميها من أن تؤكل.
الفجوة العصارية – هبة للجيل القادم
تحفظ البروتينات والشحوم والكربوهيدرات بأمان داخل الفجوات العصارية في الخلايا الحافظة في البذور لعدة سنوات للاستخدام وقت الإنبات. يعتمد التكاثر الخضري في كل من الدرنات (tubers) والجذمورات أو الرايزومات (rhizomes) والأبصال (bulbs) على مخزون كبير من المواد المغذية في الفجوات العصارية للجيل القادم.
للفجوات العصارية وجسيمات الحال lysosomes نفس الوظائف
تتساوى الفجوات العصارية في الخلايا النباتية في بعض النواحي مع جسيمات الحال اللايسوسومات (lysosomes) في الخلايا الحيوانية. فالوسط داخل الفجوة العصارية حمضي تقريبًا (pH=5.0 تقريبًا) بينما في باقي العصارة الخلوية السايتوسول (cytosol) قلوي تقريبًا (pH=7.2 تقريبًا).
تحت هذه الظروف تحطم الإنزيمات الحمضية داخل الفجوة العصارية الجزيئات الكبيرة والتي ترسل إليها للتخلص منها. تحفظ هذه النواتج المتحطمة داخل الفجوة العصارية، إذ تقوم بدور المخزن، حتى تؤكل النبتة، أو تتساقط الأوراق، أو تموت النبتة.
الخلاصة
- المساهمة في ثبات النبتة مستخدمة الماء لخلق ضغط هيدروستاتيكي.
- حفظ المواد الكيميائية المغذية وغير المغذية.
- تحطيم الجزيئات المعقدة.
هناك المزيد من الفجوات العصارية أكثر مما يمكن للعين أن تشاهده. يعود أصل تسمية الفجوة العصارية بهذا الاسم «vacuole» من الكلمة اللاتينية vacuus والتي تعني فارغ، وهذا ما تبدو عليه الفجوة ظاهرةً في العديد من شرائح التحضير والصور.
والحقيقة أن الفجوات العصارية ممتلئة بالسائل وأن أكثر من فجوة عصارية مختلفة في نفس الخلية تحمل مواد كيميائية مختلفة لا يمكن مشاهدتها بشكل عادي.
حيز مرن لكن لا يمكن أن يكون فارغًا
يحيط حاجز غشائي يدعى (غشاء التوتر – tonoplast) بكل فجوة عصارية. ويتميز هذا الغشاء بأنه يحيط بكمية قليلة من السائل ثم بعد ذلك بفترة وجيزة وخلال دخول الماء إلى الداخل، يمتد ليصبح عضية تحتل ما يصل إلى ٩٥٪ من حجم الخلية.
كل ذلك يحدث دون أن يفقد غشاء التوتر خصائصه بكونه غشاء نشطًا. في هذه العملية، تضغط جميع العضيات الأخرى نحو جدار الخلية، دون أن تتلف. تشير حالة الفجوات العصارية في الخلية النباتية إلى ما إذا كنت بحاجة إلى ري حديقتك أم لا.
في الخلية التي تحتوي فيها الفجوة العصارية كل الماء التي تحتاجه، فهي توحي بأنها في حالة انتفاخ (احتقان). تظهر حالة الذبول نقصًا في الماء وأن الخلية توحي بأنها فقدت انتفاخها.
قد تنهض النبتة الذابلة في نهار صيف حار حين يأتي الليل، لكن النبتة الذابلة في الليل أو في الصباح تحتاج إلى الماء.
مساهمة الفجوات العصارية في النمو
يساهم الضغط الهيدروستاتيكي العالي نسبيًا الذي تنشئه الفجوات العصارية في استطالة الخلية لكن فقط في حال كان جدار الخلية مبنيًا بمرونة كافية تسمح بالتمدد.
تساعد المواد الكيميائية في إنشاء ضغط الخلية
تخلق المواد الكيميائية الموجودة داخل الفجوات العصارية والتي تشكل محلولًا مركزًا الضغط الهيدروستاتيكي الذي ينشأ داخل الخلايا النباتية. تشكل بعض من هذه المواد الكيميائية الأيونات، وأثر هذا النظام هو خلق ضغط أسموزي عالٍ. وذاك الضغط الأسموزي العالي هو الذي يملك القوة لامتصاص جزيئات الماء عبر غشاء التوتر حتى تنتفخ الخلية.
غشاء الفجوة العصارية هو غشاء انتقائي
غشاء الفجوة العصارية أو غشاء التوتر هو غشاء انتقائي ويتحكم بمرور المواد الكيميائية عبره من الجهتين (الداخلة والخارجة). يمكن للماء المرور إلى الداخل أو الخارج بحرية لكن الجزيئات الصغيرة تحفظ داخل الفجوة.
تحتاج الجزيئات أيضًا إلى تذاكر دخول
تصنع كثير من البروتينات التي تصل إلى السطح الهيولي (السيتوبلازمي) للفجوة العصارية بواسطة الرايبوسومات المرتبطة بغشاء الشبكة الإندوبلازمية الخشنة ثم تنقل إلى الفجوة العصارية عبر أجهزة جولجي. تعطى البروتينات في أجهزة جولجي مركب فيه العنوان والتذكرة، يساعد العنوان البروتين في إرشاده إلى الفجوة وتعطي التذكرة التصريح اللازم له للدخول للفجوة.
تعمل الفجوة العصارية كمضخة بروتون
يعمل جزء من غشاء الفجوة العصارية كمضخة بروتون ويستعمل الطاقة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لضخ أيونات الهيدروجين موجب الشحنة (H+ ions) إلى داخل الفجوة العصارية. وهذا يحفظ الوسط الحمضي داخلها.
حفظ المخلفات في الموقع يمكن أن يجذب ويردع
لا تمتلك النباتات -بعكس الحيوانات- نظام إخراج متطور جيدًا لكنها تملك الفجوات العصارية، والفجوات العصارية تزودها بحيز حفظ آمن.
حين تنتج المواد الكيميائية في النباتات، يمكن حفظها بصورة مؤقتة أو دائمة. وهذا بفعل الفجوات العصارية غالبًا. قائمة هذه المواد الكيميائية طويلة وتشمل الأصباغ في تويجات (بتلات) الزهور، واللثى (لبن الشجر أو عصارته – latex)، والديجيتال في نبات (كف الثعلب – foxglove)، و(الراتنجات – resins)، و(القلويدات أو أشباه القلويات – alkaloids) مثل الأفيون والمواد الكيماوية في الثوم. ويعتقد البعض أن الأصباغ ذات اللون الخريفي بأنها نواتج مخلفات تفقد أثناء سقوط الورقة من على النباتات النفضية.
الأصباغ في التويجات جذابة بجلاء وترتبط بشكل وثيق بعملية التلقيح والإخصاب. بعض المواد الكيميائية في النباتات كريهة وتعمل كسلاح ردع لبعض الحيوانات. وهذا يعطيها درجة من الأمان ويحميها من أن تؤكل.
الفجوة العصارية – هبة للجيل القادم
تحفظ البروتينات والشحوم والكربوهيدرات بأمان داخل الفجوات العصارية في الخلايا الحافظة في البذور لعدة سنوات للاستخدام وقت الإنبات. يعتمد التكاثر الخضري في كل من الدرنات (tubers) والجذمورات أو الرايزومات (rhizomes) والأبصال (bulbs) على مخزون كبير من المواد المغذية في الفجوات العصارية للجيل القادم.
للفجوات العصارية وجسيمات الحال lysosomes نفس الوظائف
تتساوى الفجوات العصارية في الخلايا النباتية في بعض النواحي مع جسيمات الحال اللايسوسومات (lysosomes) في الخلايا الحيوانية. فالوسط داخل الفجوة العصارية حمضي تقريبًا (pH=5.0 تقريبًا) بينما في باقي العصارة الخلوية السايتوسول (cytosol) قلوي تقريبًا (pH=7.2 تقريبًا).
تحت هذه الظروف تحطم الإنزيمات الحمضية داخل الفجوة العصارية الجزيئات الكبيرة والتي ترسل إليها للتخلص منها. تحفظ هذه النواتج المتحطمة داخل الفجوة العصارية، إذ تقوم بدور المخزن، حتى تؤكل النبتة، أو تتساقط الأوراق، أو تموت النبتة.
الخلاصة
- تعتبر الفجوة العصارية في النبات غالبًا مساوية لجسيم الحال في الخلايا الحيوانية. وذلك من خلال قدرتها على تحطيم الجزيئات الكبيرة تحت الظروف الحمضية.
- تمتلك الفجوات العصارية المقدرة على المساهمة في حفظ ثبات النبات، وفي عملية استطالة الخلية وعملية حفظ وتخزين النواتج الزائدة. وذلك ما يجعلهن عضيات فريدة ومميزة في حد ذاتها.