مقالات علمية

edit

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

كابسيسينات الفلفل الحار Capsaicins of chili pepper

لماذا نشعر بالطعم الحار في الفلفل

تتراكم تلك المواد في ثمار الفلفل الحار, وفئة هذا الجزيء تظهر حرافة قوية جداً نظراً لقدرنها على التفاعل مع قناة كاتيون مستقبلات البروتين, ومن ثم تطلق الشعور والإحساس بالألم والحرارة في الثدييات. وفى تقرير صدر مؤخرا لتوكسبورى ونبهان (Tewksbury and Nabhan، 2001) يقترح فرضية مثيرة جداً للاهتمام لشرح الأهمية البيئية للحرافة أو اللذاعة العالية لنباتات الفلفل, وطبقاً لرؤيتهم فإن الثدييات تتحاشى استهلاك ثمار الفلفل الحار نظراً لحرافتها العالية وأن الكبسيسينات تلعب دوراً رادعاً وفعال في هذا الصدد. غير أن بعض الطيور التي لا تمتلك مستقبلات vanillinoid (التى تحفز بواسطة الكابسيسينات والمركبات القريبة منها) يمكنها استهلاك الثمار ونثر البذور. وفى هذه الحالة فإن مرور البذور بأمعاء ومعدة الطائر تحسن من إنبات البذور. كما يقوم الطائر بنثر البذور أسفل شجيرات مثمرة معينة حيث المكان المناسب لازدهار نباتات الفلفل وحيث يقل تعرضها لهجوم وأضرار الحشرات. أما من ناحية الفوائد الصحية فقد أشار كلٍ من سور وسوبيل (Surh and Suplee, (1995 أن للكابسيسينات نشاط مضاد للسرطان من خلال موت الخلايا المبرمج ومن ثم إظهار النشاط المضاد للورم. كما تمتلك الكابسيسينات أيضاٌ قدرة قوية كمضاد للأكسدة والمرتبطة بزيادة استهلاك الطاقة في الإنسان وانخفاض استهلاك الطاقة الزائدة على المدى الطويل. وهكذا يمكن استخدام هذا الجزيء في معالجة البدانة والتحكم في زيادة الوزن.

تحسين محتوى الكابسيسينات

يتأثر محتوى الكابسيسينات فى ثمار الفلفل بالتركيب الوراثي. وتُحكم صفة الحرافة بجين مفرد يوجد على الموقع ج. ومن ثم أصبح من السهل اختيار أو انتخاب الأصناف العالية في الحرافة التي يمكن استخدامها في مجال صناعة الأدوية كمراهم للجلد, لتخفيف الآلام ولتصنيع إيرروسولات رش الرذاذ لمنع وشل مهاجمة الميكروبات. وسهولة انتقاء الأصناف المتفوقة قد أسهمت في تنشيط مجال الهندسة الأيضية في مسار التخليق في الفلفل. وفى واقع الأمر, أنه لاشيء معروف حول الجينات التي تحكم تخليق كابسيسينات معينة أو مفردة كما أن المعروف عن عوامل النسخ التي تحكم هذا المسار كان أقل.

Tewksbury J J and Nabhan G P (2001) Directed deterrence by capsaicin in chillies, Nature, 412, 403–404.

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 108 مشاهدة
نشرت فى 6 فبراير 2015 بواسطة FruitGrowing

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

الكاروتنويدات Carotenoids ماذا نعرف عنها

تنتمى الكاروتنويدات إلى مجموعة واسعة من الصبغات النباتية, والتى تمثل بأكثر من600 جزيء مختلفة بنائيا. ويوجد أكثر من 60 مصدر للكاروتنويدات فى الوجبة الغذائية للإنسان التى توفر عدد من الآثار المفيدة للصحة. فعل سبيل المثال, ظهر أن الكاروتنويدات تقلل من بخطر الإصابة بعدة طرز من السرطان وحدوث أمراض القلب والأوعية الدموية والسكرى وتعزيز جهاز المناعة. ويعتقد أن الآثار المفيدة تتأتى من وجود العديد من الروابط المزدوجة (أكثر من 13) والتي تكسب جزيئات هذه المجموعة خصائص مضادات الأكسدة. هذا الترتيب الفريد للروابط المزدوجة الموجود بالسلسلة الأليفاتية يضفى اللون البرتقالي المصفر لصبغات الكاروتنويدات.

وتلعب الكاروتنويدات دوراً محورياً فى عمليات الأيض وتكييف النباتات للبيئة, على سبيل المثال, تتفاعل الكاروتنويدات تفاعلاً وثيقاً مع الكلوروفيل الموجود بالبلاستيدات لاعتراض الضوء ونقل الطاقة الممتصة إلى مركز التفاعل الضوئى الأول والثانى ودفع تدفق الالكترونات فى سلسلة الكترونات التخليق الضوئي. وفى ذات الوقت تعمل على حماية جهاز التخليق الضوئى من الأكسدة الضوئية عن طريق توجيه فائض الطاقة الضوئية بعيداً عن الكلوروفيل تحت ظروف الإضائة الشديدة. هذه الوظيفة من الأهمية بمكان لبقاء النباتات حية, حيث أن الطفرات النباتية التى تعانى نقصاً فى الكاروتينويدات, لا يمكنها البقاء على قيد الحياة تحت ظروف الإضائة العالية أو الشديدة, كما يذكر كينسكى (Kinsky, 1979). كما تشارك الكاروتنويدات أيضاً فى استقرار الأغشية داخل البلاستيدات عن طريق الحد من سيولتها وتقليل حساسيتها لعملية peroxidation (العملية التى يتم من خلالها قيام الأصول الحرة بسرقة الإكترونات من الدهن الموجود بأغشية الخلية, مما يؤدى لتلفها). ومن المثير للاهتمام هو أن نواتج هدم الكاروتنويدات, يبدو أنها أيضاً تلعب دوراً فريداً فى الإشارات الصادرة من الخلايا, تخليق حمض الأبسيسيك ABA, جذب الحشرات أو ابعادها, تكوين ميكورايزا الجذر, خصائص مضادات الفطريات وجميع تفاعلات التضاد البيوكيميائى (هو عملية تتضمن إفراز النباتات لمركبات أيضية ثانوية تعرف بالأليلوكيميائيات إلى الوسط المحيط لتثبيط نمو وتطور النباتات الأخرى. تقوم النباتات بهذا الإجراء للتخلص من نباتات تنافسها أو قد تنافسها على الغذاء والحيز والماء).

تربية المحاصيل البستانية بهدف رفع محتواها من الكاروتنويدات, تستفيد من التنوع الطبيعي الكبير للعثور على المستوى المطلوب في مختلف الأصناف والأنواع المزروعة. ونظراً لارتفاع محتواها من الكاروتنويدات وزيادة الكميات المستهلكة منها بواسطة مختلف العشائر, وهى الثلاثة مصادر الرئيسية الغنية الكاروتنويدات– الجزر, الطماطم والسبانخ– هذه المحاصيل الثلاثة وجهت إليها معظم جهود برامج التربية والتحسين. وقد وجد كيدموس وآخرون (Kidmose et al. 2001) زيادة مقدارها 1.3 ضعف فى محتوى الكاروتنويدات لستة أصناف تجارية من السبانخ و2.2 ضعف بين 19 صنفا من الجزر. وفى الطماطم كانت الزيادة مقدارها 20 ضعفاً تم قياسها فى طرز مختلفة من ثمار الطماطم, حيث سجلت الثمار الخضراء غير الناضجة والمنزرعة بالبيوت المحمية أقل محتوى, فى حين احتوت الثمار الصغيرة التى يطلق عليها طماطم الكريز "cherry-type tomatoes" على أعلى القيم. وتشكل الليكوبين فى المتوسط حوالى 85 % من الكاروتنويدات الموجودة بالطماطم الناضجة. ونظراً للتنوع الطبيعى فى محتوى الكاروتنويدات فى العديد من الأنواع, فقد تم تربية عدد منها بغرض زيادة محتواها من الكاروتنويدات.

ولقد استحوذت الطماطم على معظم الاهتمام على اعتبار أنها المصدر الأساسى أو الرئيسى للكاروتنويدات, نظراً للاختلافات الطبيعية الواسعة الموجودة بين أنواع الجنس Lycopersicon وأصناف النوع L. esculentum. والطفرات التى حدثت لعدد من الجينات المسئولة عن تخليق الكاروتنويدات قدمت مجالا واسعا من الاختلافات التى يمكن استخدامها فى برامج التربية. وقد قدم برنامج تربية الطماطم التابع لوزارة الزراعة الأمريكية عدة طرز تتصف بمحتواها المرتفع جدا من البيتا– كاروتين. حيث يصل تركيز البيتا– كاروتين فى بعض هذه الطرز لحوالى 25 ضعف ما هو موجود بالأصناف التقليدية. وحديثاً, قدم مركز بحوث تطوير الخضروات بآسيا صنف جديد من الطماطم تحتوى الثمار فيه على البيتا– كاروتين بمقدار عشرة أضعاف ما هو موجود بثمار الأصناف التقليدية, وإطلاق هذا الصنف للأسواق كان الهدف منه توفير مصدر جيد لتخليق فيتامين (أ) لسكان الدول النامية. كما يعد الجزر محصول آخر لاقى اهتمام وجهود التربية بهدف زيادة محتواه من البيتا– كاروتين. وقد استعرض سيمون (Simon, 1997) بعض الإنجازات لتحقيق هذا الهدف. وقد أمكن الحصول على بعض الطرز الجينية التى تحتوى على مستويات عالية جداً من الكاروتين (أعلى من 500 جزء فى المليون) من الطرز الجينية الأسيوية.

المصدر:

1-Kidmose U, Knuthsen P, Pdelenbos M, Justesen U and Hegelund E (2001) Carotenoids and flavonoids in organically grown spinach (Spinacia oleracea L.) genotype after deep frozen storage, J Sci Food Agric, 81, 918–923.

2-Kinsky N I (1979) Carotenoid protection against oxidation, Pure Appl Chem, 51, 649 -660.

3-Simon P W (1997) Plant pigments for color and nutrition, HortScience, 32, 12–13. Surh J and Suplee S (1995) Capsaicin, a double-edged sword: Toxicity, metabolism, and chemopreventive potential, Life Sci, 56, 1845–1855.

 

 

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 419 مشاهدة
نشرت فى 27 يناير 2015 بواسطة FruitGrowing

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

مركبات الكبريت العضوية

تعد أنواع الأبصال من أهم المحاصيل الاقتصادية على المستوى العالمي. حيث تمتلك نكهة مميزة تمنحها لها مركبات الكبريت الخاصة والعديد من المواد الطيارة, وهى تستخدم إلى حد كبير فى مختلف المجتمعات فى جميع أنحاء العالم كغذاء أساسي. وتتكون المركبات الكبريتية المتطايرة خلال التفاعلات الإنزيمية من مواد غير متطايرة. وتوجد تقارير تؤكد أن كلا المركبات المتطايرة وغير المتطايرة الموجودة بالأبصال وجنس Allium بصفة عامة, ذات فعالية فى منع العديد من الأمراض. والكثير من المقالات العلمية تؤكد الفوائد الصحية للثوم والبصل بصفة خاصة. هذه الفوائد تشمل تقليل عوامل الخطر المسببة لأمراض القلب الوعائية, خفض الإصابة بالسرطان, الحد من الاستجابة للالتهابات, سرعة التخلص من السموم, وخصائصها المضادة للأكسدة وخصائصها المضادة للحيوية والمضادة للفطريات.

أ– وظائف المركبات العضوية الكبريتية فى جنس Allium

تعد المركبات الكبريتية جزء لا يتجزأ من عملية الأيض فى جنس Allium. ويمثل مركب السيستين سلفوكسيد Cysteine sulfoxide فى بعض الأنواع حوالي 1 % من الوزن الطازج. وطبقاُ لرأى لانكستر وكيلى (Lancaster and Kelly 1983) فإن السيستين غير البروتينى والجلوتاثيون ومشتقاتها تشكل حوالي 5 % من الوزن الجاف للنبات. والمركبات الكبريتية الموجودة بنباتات جنس Allium  يعتقد أنها تشارك فى تخزين الكربون والنيتروجين والكبريت فى نباتات هذه العائلة, وقد ظهر أن مستخلصات البصل والثوم تعيق أو تمنع نمو أكثر من 80 نوع من الفطريات الممرضة للنباتات. كما وجد أن مركبات الكبريت المتطايرة الموجودة فى جنس Allium وخاصة السيستين والجلوتاثيون تلعب دوراً حاسماً فى الكثير من عمليات الأيض مثل تمثيل الكبريت بواسطة النبات وتوازن الأكسدة والتخلص من السموم. وقد أثار بعض الباحثين أن ببتيدات γ- glutamyl قد تلعب دوراً فى نقل الأحماض الأمينية عبر الأغشية الخلوية وأيضاً نقل الأحماض الأمينية فى النبات.

ب– تحسين المركبات الكبريتية بجنس Allium

يمكن إدراك الطعم الحار أو الحريف فى البصل بسهولة, هذا الطعم يرتبط بشكل واضح بمحتويات الكبريت المتطايرة, وتكوين وتركيز المواد المولدة للنكهة يختلف بشكل ملحوظ بين أنواع هذا الجنس كما يختلف من صنف لآخر. وقد وجد أن 80% من الطعم الحار فى البصل تحدده العوامل الوراثية. كما يوجد تنوع كبير فى نباتات هذا الجنس فيما يتعلق بمكونات النكهة, غير أن محتوى الفينولات يضفى أيضاً نوع من المرارة والطعم القابض فى الأبصال. ويظهر الطعم الحريف فى البصل درجات توريث عالية وأن هذه الصفة تنعزل بشكل يمكن التنبؤ به من خلال فعل أو عمل جين إضافي. وتجدر ملاحظة أن الطعم الحار بالبصل لا يلاقى استحسان المستهلك وبالتالى كان هناك اتجاه آخر لتربية أصناف خالية من تلك الصفة وانتخاب الأصناف المعقولة. وعن طريق ذلك قد يمكن للمربيين من تقليل وظيفة هذه المنتجات, حيث أمكن ملاحظة وجود علاقة عكسية بين قوة النكهة والطعم الحار والقدرة المضادة للأكسدة فى البصل ومقدرتها على خفض خطر الإصابة ببعض أنواع السرطان فى الإنسان.

ونظراً لقلة العمل فى مجال البيولوجيا الجزيئية بالنسبة لهذا الجنس وافتقار التعرف على الجينوم, تحديد الهوية واستنساخ جينات محددة تتعلق بإنزيمات مسار التخليق الحيوي, كل ذلك أدى لحدوث تقدم طفيف فى مجال تحوير وتعديل الجينات المحددة لمسار تخليق المركبات الكبريتية. ومع ذلك لازالت الأدوات متاحة فى هذا المكان للمضى قدماً فى هذا المجال.

المصدر :

Lancaster J E and Kelly K E (1983) Quantitative analysis of the S-alk(en)yl-L-cysteine sulphoxides in onion (Allium cepa L.), J Sci Food Agric, 34, 1229–1235.

عاطف محمد إبراهيم- الفواكه و الخضروات و صحة الإنسان – تحت الطبع – منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.

 

 

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 228 مشاهدة
نشرت فى 18 يناير 2015 بواسطة FruitGrowing

Normal 0 false false false EN-US X-NONE AR-SA

لاشك أن للماء مجموعة من الصفات الطبيعية الفريدة , بداية من نقطة الانصهار وحتى نقطة الغليان ومن ثم فالماء فريد فيما يخص هذه الحيثية ,مقارنة بمواد أخرى لها نفس الحجم الجزيئي , كما يتضح من بيانات جدول (1):

 

جدول (1): يبين بعض الثوابت الطبيعية للماء وبعض المركبات الأخرى.

المادة

الرمز الكيميائي

الوزن الجزيئي

نقطة الانصهار

مo                       

نقطة الغليان

مo

الميثان

CH4

16 

-184

-161

الأمونيا

NH3

17

-78

-33

الماء

H2O

18

0

+100

فلوريد الهيدروجين

HF

20

-92

+19

سلفات الهيدروجين

H2S

34

-86

-61

 

يبدو من تلك المقارنة أن للماء نقطتي انصهار و غليان عاليتان أكثر مما هو متوقع , ويرجع ذلك إلى ارتباط جزيئات الماء الواحد مع الآخر,مما يجعل المادة تسلك كجزيء واحد ذا وزن جزيئي مرتفع عما هو متوقع للرمز الكيميائي البسيط H2O .فإذا لم يكن الماء على تلك الحالة لتحول لغاز على درجات الحرارة العادية ولاستحالت الحياة على وجه البسيطة. كما أن للماء حرارة نوعية أعلى من أية مادة أخرى , وهذا يعني أنها بطيئة نسبياً فيما يتعلق بارتفاع أو انخفاض درجة حرارتها وهذا يعد أمراً حيويا للأمور الحياتية. والوحدة الأساسية للحرارة هي الجرام – كالوري والتي يمكن تعريفها بأنها عبارة عن كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء من 0 مo إلى 1 مo , جدول (2).

كما أن الحرارة الكامنة للانصهار و التبخير مرتفعة بصورة غير عادية, و يعبر عن الحرارة الكامنة للانصهار بعدد السعرات اللازمة لتحويل جرام واحد من الحالة الصلبة عند نقطة التجمد إلى سائل عند ذات الدرجة. وهذه القيمة تقدر بحوالي 334 جول (80 سعر) لكل جرام .أما الحرارة الكامنة للتبخير فهي عبارة عن عدد السعرات اللازمة لتحويل جرام واحد من السائل إلى بخار , وتتوقف قيمها على الحرارة التي يحدث عندها التبخير, حيث تكون أقل عند درجات الحرارة المرتفعة.و تأثير ذلك على النباتات هو انطلاق كمية كبيرة نسبياً من حرارة الماء قبل تجمدها, في حين يكون للتبخير أثر تبريدي قوي.

 

جدول (2): يبين بعض الثوابت الطبيعية للماء النقي .

الحرارة النوعية (15 مo )

4.18 Jg-1(1cal g -1)

الحرارة الكامنة للانصهار

334.4 Jg

حرارة التبخير (15 مo )

2462Jg -1                              

ضغط البخار المشبع (15 مo )

1.69kN*m-2(0.0169 bar )

الكثافة (15 مo )

( 4 مo )

( 0 مo )

0.99913g cm-3

1.00000 g cm-3

0.99987 g cm-3

كثافة البخار المشبع

12.85 gm-3

سطح التوتر

7340mNm-2cm-173.4 dyn cm-1

اللزوجة (15 مo )

1.14x10-2g cm-1s-1

قوة الشد

1418.5kNm-2cm-2 =(14.185 bars cm-2)

التوصيل الحراري

5.94J cm-1s-1 oc-1

* 1 newton (N) = 1 joule (J) m-1

 

و معظم السوائل تنكمش بالبرودة و تصل لأقصى كثافتها عند نقطة التجمد, إلا أن الماء يصل لأقصى كثافة له عند درجة 4 مo , ولهذا السبب نادراً ما يتجمد الماء في البحار أو البحيرات العميقة حتى في أبرد النطاقات المناخية . وهنا تتجلى عظمة الخالق تبارك و تعالى , في أنه عندما تنخفض درجة حرارة الماء في الطبقات السفلى من البحار و غيرها إلى أقل من 4 مo يرتفع الماء البارد لأعلى بسبب انخفاض كثافته متحولاً إلى ثلج على السطح مما يمنع الماء البارد أسفلها من التحول لثلج , و لولا تلك النعمة التي أنعم بها الخالق علينا , لاختفت كل مظاهر الحياة في البحر وغيرها من مسطحات مائية.ويذكر إبراهيم ( 1998 ) أن البرودة الشديدة قد تسبب أضراراً كثيرة للأنسجة النباتية , إلا أن الضرر الناتج يتوقف على النسيج ذاته, فعلى سبيل المثال تموت خلايا الأشعة الخشبية الحية عند –35 مo , في حين تتحمل خلايا الكامبيوم و اللحاء المجاور لها انخفاض درجة الحرارة حتى – 50 مo .

و يمتلك الماء أعلى قوة جذب أو شد مقارنة بجميع السوائل الأخرى باستثناء الزئبق , مما يمكنه من الارتفاع داخل أنبوبة شعرية قطرها 0.03 مم  لمسافة 120 سم . و من المعروف أن الماء  يتحرك داخل الأوعية الشعرية و الفراغات الضيقة بالأرض من خلال تلك القوة , كما و انه يتحرك داخل أنسجة النبات من خلال الأوعية التوصيلية مثل أنابيب الخشب و اللحاء, هذا بالإضافة بجانب اللزوجة التي تعمل أيضا على رفع الماء لارتفاعات عالية داخل أنسجة بعض الأشجار التي تبلغ ارتفاعات شاهقة. 

ويبدو أن غياب اللون في الماء يشكل عاملاً هاماً لبعض النباتات , فالنباتات التي  تعيش في بيئات مائية بعيدة عن السطح , تستطيع – بسبب عدم تلون الماء – من استقبال الضوء الذي يصلها من خلال هذا السائل الشفاف و القيام بعملية التخليق الضوئي. . و الماء يستطيع امتصاص الضوء لحد ما خاصة عند نهاية الطيف الأحمر مما يسمح بمرور الأشعة الزرقاء – الخضراء و تغلغلها خلال طبقة سميكة من الماء.

يبدو مما سبق أن الماء ذا صفات فريدة تناسب النبات للقيام بوظائفه الحيوية المتعددة , كما يبدو أن النباتات خلال تطورها ورقيها استطاعت استكشاف و اكتشاف المميزات العظيمة و الصفات الفريدة لهذا السائل العجيب... سبحان الله .

المراجع :

1 – إبراهيم , عاطف محمد – أشجار الفاكهة , أساسيات إنتاجها – 1998 – منشأة المعارف , الإسكندرية , مصر .

2 – إبراهيم , عاطف محمد – النباتات و الماء – المجلة الكيميائية الكويتية – 2004 – 20

: 24, العدد 56.

3 – Sutcliffe J.F.1975 .Plants and water .The English Language Book Society and Edward Arnold (Publishers) Ltd.

4 – Bernal J.D.1965 . Society for Experimental Biology Symposia, 19,17.

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 171 مشاهدة
نشرت فى 9 يناير 2015 بواسطة FruitGrowing

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

النبات و الماء 3 - الصفات الطبيعية و البنائية للماء

الدكتور/ عاطف محمد إبراهيم

الأستاذ بكلية الزراعة - جامعة الإسكندرية – مصر

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

عند اتحاد ذرات الهيدروجين و الأوكسجين لتكوين الماء , يحث مشاركة لإلكتروناتها بطريقة تؤدي إلى تكوين جزيء ثابت , غير نشط , شكل (1 ). وعلى الرغم من أن جزيء الماء ككل متعادل كهربائياً , فإن التوزيع غير المتناظر ( المنتظم ) للإلكترونات تكون نتيجته أن أحد الجوانب يكون ذا شحنة موجبة مقارنة بالجانب الآخر. هذه الجزيئات التي يطلق عليها “dipoles” ترتب ذاتها في الحقل الكهربي بحيث يكون الجانب السالب في اتجاه الجانب الموجب و العكس بالعكس.

 

undefined

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

شكل(1):يوضح التركيب البنائي لجزيء الماء مبيناً به الإلكترونات المشاركة و موضع الرابطة الهيدروجينية . عن Sutcliffe 1975:

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

وعندما يحدث تجاذب بين المنطقة الموجبة لأحد الجزيئات و المنطقة السالبة للجزيء المجاور, تتكون الرابطة الهيدروجينية, وكنتيجة لوجود اثنين من البروتونات (+) و زوجين من الإلكترونات (- ) فإن جزيء الماء يستطيع تكوين أربعة روابط هيدروجينية مع الجزيئات المحيطة. تميل هذه الروابط للترتيب بصورة رباعية و كنتيجة لذلك فإن جزيئات الماء عند تجمدها و تحولها لصورة الثلج فإنها تأخذ شكل بلورات رباعية الشكل , شكل (2). و بارتفاع درجة الحرارة يقل وجود الرابطة الهيدروجينية , ولو أن بعضها يظل موجوداً حتى على درجة الغليان . و الرمز الكيميائي لجزيء الماء سواء أكان في الحالة السائلة أو الصلبة هو (H2O)n حيث تقل قيمة  n بارتفاع درجة الحرارة.

undefined

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

شكل(2): يوضح النموذج البنائي للماء السائل, عن : Bernal 1965

 

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

كذلك تتكون الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء و الجسيمات أو الأسطح المشحونة الأخرى, فعلى الأسطح المشحونة تترتب طبقات من جزيئات الماء شكل(3) a,b . ويتوقف سمك هذه الطبقات على كثافة الشحنة على السطح . فعند ذوبان الأملاح غير العضوية في الماء تتحلل إلى أيونات سالبة و أخرى موجبة , يحاط كل أيون بطبقة من جزيئات الماء المرتبة, وفي حقيقة الأمر ونظراً لوجود هذا الغلاف المائي تظل هذه الأيونات منفصلة في المحلول المائي. ويتوقف سمك غلاف الماء على كثافة الشحنة الكهربائية على أيون ما,حيث تكون سميكة على الأيونات الصغيرة مقارنة بمثيلتها على الأيونات الكبيرة التي تحمل نفس الشحنة الكهربائية,شكل(3) c .

كما يكون الماء روابط هيدروجينية مع الجزيئات العضوية وخاصة تلك التي تحتوي على مجموعات الكربونيل (>C=O) و الهيدروكسيل (-OH)  و الأمينو (-NH2) , ويكون سمك الغلاف المائي  كبير نظراً لوجود هذه المجموعات في الكثير من الجزيئات الهامة مثل البروتينات , الكربوهيدرات و الأحماض النووية التي تحمل روابط لربط جزيئات الماء بها.

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

تحلل جزيء الماء :

            يتحلل جزيء الماء إلى أيونات الهيدرونيوم و أيونات الهيدروكسيل كالآتي:

2H2O                 H3O +  + OH. -

 

و أيون الهيدروجين (H3O+) عبارة عن (H+ +H2O) والذي عادة ما يمثل بالرمز H+  ويطلق عليه أيون الهيدروجين. ومن ثم فإنه عادة ما يعبر عن تحلل جزيء الماء كالتالي:

H2O                H+ + OH. -

 

 

undefined

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

شكل(3): يبين ترتيب جزيئات الماء على الأسطح المشحونة – a,b – و الحجم النسبي لكتيونات المعادن c- ,تمثل المنطقة المظللة سمك غلاف الماء حول كل أيون.

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 

وعند نقطة الاتزان تظل تركيزات أيونات الهيدروجين و الهيدروكسيل – في الماء النقي – ثابتة وقيمتها حوالي 10- 14 جرام – أيون / لتر( جرام واحد من أيونات الهيدروجين في 10 14 لترات ماء). ونظراً لأن العدد الكلي لأيونات الهيدروجين مساوً تماماً لعدد أيونات الهيدروكسيل ,فإن تركيز كل منهم هو 10 – 7 / لتر.  ولقد عرف أن قيمة الجهد الهيدروجيني pH للماء النقي يساوي 7, ومن ثم فقد عرف الجهد الهيدروجيني أو قيمة pH بأنها اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروجين (pH= - log [H+] ) . وتتأثر قيمة ا pH في أي محلول بوجود المواد الذائبة به , فالمحلول الذي يحتوي على تركيز أيون الهيدروجين أعلى من 10 7 جرام- أيون لكل لتر (pH>7) يكون حمضيا , في حين إذا كانت القيمة (pH< 7) فإنها تعني أن المحلول قلوي.

النظائر المشعة في الماء :

أفترض منذ زمان مضى أن الماء يتكون من جزيئات تحتوي على هيدروجين عادي (1H) و أوكسجين (16O) التي أوزانهم الذرية هي 1 و 16 على التوالي.  إلا أنه في حقيقة الأمر وجد أن الماء الطبيعي يحتوي على نظائر مشعة مثل الديوتيريوم 2H و التريتيوم 3H أما نظائر الأوكسجين فهي 17O و 18O , إلا أن هذه النظائر تتواجد بنسبة ضئيلة جداً  فنسبة وجود 1H : 2H هي 6500:1 . وتجدر ملاحظة أن التريتيوم هو النظير الوحيد الذي له نشاط إشعاعي , والذي يعتقد من أنه تكون من تفاعل الأشعة الكونية و فترة نصف الحياة له هي 12.5 سنة.

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 

المراجع :

1 – إبراهيم , عاطف محمد – أشجار الفاكهة , أساسيات إنتاجها – 1998 – منشأة المعارف , الإسكندرية , مصر .

2 – إبراهيم , عاطف محمد – النباتات و الماء – المجلة الكيميائية الكويتية – 2004 –   20: 24, العدد 56.

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 3Sutcliffe J.F.1975 .Plants and water .The English Language Book Society and Edward Arnold (Publishers) Ltd.

4Bernal J.D.1965 . Society for Experimental Biology Symposia, 19,17.

 

 

                                                                              Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

.

 

 

 

 

 

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 104 مشاهدة
نشرت فى 4 يناير 2015 بواسطة FruitGrowing

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

2 - أهمية الماء  - فقد الماء عن طريق النتح

الدكتور/ عاطف محمد إبراهيم

الأستاذ بكلية الزراعة - جامعة الإسكندرية – مصر

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

باستثناء النباتات المائية , فإن كمية الماء المتبقي داخل النبات يمثل جزء ضئيل من إجمالي الكمية التي امتصتها الجذور , لأن معظم الكمية الممتصة والتي انتقلت إلى المجموع الخضري      ( الهوائي ) للنبات تتبخر في الهواء الخارجي, وهذه العملية يطلق عليها النتح Transpiration .ويذكر ميللر Miller أن نبات الذرة يقوم بنتح ما يزيد عن98 ٪ من الماء الممتص. ومعظم الجزء المتبقي يظل بالنبات, ليستخدم منه جزء ضئيل جداً(0.2 ٪) في عملية التخليق الضوئي. ويذكر Sutcliffe (1957 ) أن عملية النتح من الأهمية بمكان لأنه من الضروري تعريض مساحة كبيرة من أسطح الخلايا المبللة للهواء الجوي لتسهيل امتصاص ثاني أوكسيد الكربون و الأوكسجين مما يتسبب معه فقد الماء بالتبخير . وفي حالة تواجد طبقة من الكيوتيكل تسمح بمرور غازي ثاني أوكسيد الكربون و الأوكسجين ولا تسمح بمرور جزيئات الماء ,فإنه يفترض في هذه الحالة عدم حدوث النتح. وكما سبق القول فإن هناك بعض التحويرات تحدث ببعض النباتات بهدف خفض فقد الماء منها عن طريق النتح, إلا أنه تجب ملاحظة أن ذلك يتبعه نقص في ثاني أوكسيد الكربون الذي يدخل في التمثيل ,مما يترتب عليه بطأ النمو. كما أن غلق الثغور خلال الليل يحافظ على الماء الموجود, وحيث تتوقف عملية التخليق الضوئي في غياب الضوء. ومن المعروف أن معظم النباتات تتعرض للموت بسبب عدم قدرتها في الحصول على الماء الكافي الذي يستطيع تعويض ما فقد منها بواسطة عملية النتح , وعلى ذلك فإنه في معظم مناطق الزراعة بالعالم يستعاض عن ذلك بطرق الري الاصطناعي ,أو رش النباتات ببعض المواد المضادة للنتح antitranspirants التي تقوم بتقليل فقد الماء من النبات عن طريق الإغلاق الجزئي للثغور.

وعلى الرغم من ذلك فيبدو أن لعملية النتح تأثيرات مفيدة على نمو النباتات , فعلى سبيل المثال, هناك بعض النباتات ذات النمو القوي و التي قد تستنفذ بعض العناصر الغذائية من التربة مثل الفوسفات مما يتبعه نقص في النمو, وعلى ذلك فإن معدل الحركة السريع للماء داخل النبات كنتيجة لعملية النتح يساعد في وصول العناصر الغذائية الذابة من مناطق بعيدة إلى منطقة سطح الجذور, وقد يبدو ذلك منطقياً حيث أن الجذور تقوم بعملية الامتصاص أما الانتقال أو الحركة الداخلية للذائبات فعادة ما تتم بواسطة تيار النتح.

وهناك فائدة أخرى وهو أنه من المعروف أن الأوراق تتعرض لضوء الشمس المباشر و من ثم فهي تمتص كمية كبيرة من الطاقة الإشعاعية مما يرفع من درجة حرارتها, وفي بعض الأحوال قد تسبب هذه الحرارة المرتفعة توقفاً مؤقتاً لعملية التخليق الضوئي أو قد تثبطها حتى تنخفض درجة حرارة الأوراق مرة أخرى . ومن هنا تظهر فائدة عملية النتح في درء هذا الخطر, لأن الماء عند تبخره يقوم  بامتصاص الحرارة الزائدة .

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

1 – إبراهيم , عاطف محمد – أشجار الفاكهة , أساسيات إنتاجها – 1998 – منشأة المعارف , الإسكندرية , مصر .

2 – إبراهيم , عاطف محمد – النباتات و الماء – المجلة الكيميائية الكويتية – 2004 – 20

: 24, العدد 56.

3 – Sutcliffe J.F.1975 .Plants and water .The English Language Book Society and Edward Arnold (Publishers) Ltd.

4 – Bernal J.D.1965 . Society for Experimental Biology Symposia, 19,17.

 

 

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 427 مشاهدة
نشرت فى 28 ديسمبر 2014 بواسطة FruitGrowing

PROF.DR.Atef Mohamed Ibrahim

FruitGrowing
»
جارى التحميل

تسجيل الدخول

عدد زيارات الموقع

89,535