נוסח השאלה המקורי: איך צמחים בעלי עלים אדומים מייצרים פוטוסינתזה? תודה, רותי הראל
שלום רותי, ותודה על שאלתך.
אין זמן טוב יותר לדון בצבעים השונים בעלים מאשר בסתיו, כשעצים נשירים צובעים את הנוף באדום ובסגול מרהיבים. אולם יש צמחים שמתהדרים בעלים אדומים כל חודשי השנה. ידוע שתהליך הפוטוסינתזה מתבסס על הכלורופיל, שנותן לעלים את צבעם הירוק. איך בכל זאת מצליחים להתקיים העלים האדומים? בואו נעשה סדר בדברים.
עץ שזיף דובדבני (Prunus Cerasifera Atropurpurea), בעל עלים אדומים | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
פיגמנט, או בעברית צִבְעָן הוא כל חומר צבעוני שנמצא בתאים חיים. צפיפות הפיגמנטים אצל אנשים כהי עור גבוהה מצפיפות הפיגמנטים אצל בהירי עור, ומחסור רציני בפיגמנטים מוביל ללבקנות. לעומת זאת, הצטברות של פיגמנטים באזור מסוים בעור יוצרת על העור את התופעה המכונה "נקודת חן". נוסף על הצבע והמגוון הביולוגי שהפיגמנטים מעניקים, הם גם ממלאים כל מיני פונקציות עבור התא החי. כמות הפיגמנטים בעור מסייעת למשל להגן על התאים מקרינת שמש בלתי רצויה וגם מווסתת את שיעור יצירת ויטמין D בתאים.
לכל פיגמנט יש אורכי גל אופייניים שהוא בולע ואורכי גל אחרים שהוא מחזיר. אורך הגל של האור המוחזר מהפיגמנט יקבע באיזה צבע נראה אותו. פיגמנט מסוים ייראה לנו ירוק אם הוא בולע אורכי גל שמתאימים לאור כחול ואדום ומחזיר את אורך הגל שמתאים לצבע הירוק.
פיגמנטים של צמחים
את הפיגמנטים בעלי הצמחים אפשר לחלק לשלוש קבוצות עיקריות:
כלורופיל הוא פיגמנט שמחזיר אורכי גל ירוקים, ולכן מקנה לעלים את צבעם הירוק. הוא נמצא בכלורופלסטידות בתאי הצמח. הכלורופיל הוא שחקן מפתח בתהליך הפוטוסינתזה, מאחר שהוא קולט את אנרגיית השמש המשמשת את הצמח כדי להפוך פחמן דו-חמצני ומים לסוכר ולמולקולות חמצן. ברוב הצמחים אפשר למצוא יותר מסוג אחד של כלורופיל, כדי לשפר את יכולתם לקלוט אור. מולקולת כלורופיל מכילה אטום של מגנזיום והמבנה שלה מזכיר את המבנה של מולקולת ההמוגלובין (חלבון המשמש לנשיאת מולקולות חמצן בזרם הדם).
עלי תרד, מכילים הרבה כלורופיל | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
המבנה הכימי של כלורופיל מסוג a. במרכז המולקולה אטום מגנזיום (Mg) | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
קרטנואידים הם משפחה אחרת של פיגמנטים, שבולעים את האור הירוק והכחול ומחזירים אור בצבע צהוב-כתום. הקרטנואיד הנודע ביותר הוא הקרוטן, שמקנה לגזר ולמשמש את צבעם הכתום. חבר מפורסם נוסף במשפחה הוא הליקופן, שנמצא בפירות אדומים כמו עגבניות ואבטיחים. גם הקרטנואידים מסייעים לצמח בתהליך הפוטוסינתזה.
היתרונות של הקרטנואידים עבור האדם אינו רק בכך שהם יוצרים ירקות ופירות מושכים לעין. תזונה עשירה בקרטנואידים חשובה לשמירה על בריאות מערכת העיכול, החיסון, העור והעיניים. קרוטן הוא חומר מוצא של ויטמין A, שנחוץ לבריאות תקינה של העין, והוא מצטיין בפעילות נוגדת-חמצון. גם לליקופן מיוחסת פעילות נוגדת-חמצון חזקה במיוחד.
הגוף האנושי, וגופם של בעלי חיים בכלל, אינו מסוגל בדרך כלל לייצר קרטנואידים לבד, ולכן יש לצרוך אותם במזון. דוגמה טובה להשפעת תזונה קרטנואידית אפשר לראות אצל עופות הפלמינגו, שהופכים ורודים כשהם צורכים קרטנואידים במזון. אם מפחיתים את כמות הקרטנואידים במזון העופות, הם מחווירים בהדרגה.
|
פלמינגו | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
הקרטנואידים הם מולקולות הידרופוביות שמתמוססות היטב בשומן, ולכן צריכה של ירקות ופירות המכילים קרטנואידים לצד מזונות שומניים משפרת את יכולת הספיגה שלהם בגוף. הנה עוד סיבה טובה להוסיף בנדיבות שמן זית לסלט.
אנתוציאנינים הם קבוצת הפיגמנטים השלישית המצויה בצמחים. הם בולעים אור בצבעי כחול וירוק ומחזירים אור אדום וסגול. בין הפירות שמכילים אנתוציאנינים בריכוז גבוה נמצאים בין השאר תפוחים אדומים וענבים סגולים. אנתוציאנינים נמצאים גם בפרחים סגולים ואדומים כמו רקפת וכלנית.
ענבים, מכילים אנתוציאנינים | התמונה לקוחה מויקיפדיה
תפקידם של האנתוציאנינים בצמח הוא לספק הגנה מפני קרינה על-סגולה (אולטרה-סגולה). ככל שעוצמת האור חזקה יותר, וככל שנחוץ סינון רב יותר של הקרינה, נצפה למצוא ריכוז גבוה יותר של אנתוציאנינים. בצמחים מסוימים אפשר לראות שהעלים הצעירים שלהם אדומים יותר מהעלים הבוגרים, על מנת להקנות להם הגנה טובה יותר מהקרינה.
אז איך עלים אדומים עושים פוטוסינתזה? האם אין בהם כלורופיל, או שמא הוא מתחבא?
הפוטוסינתזה היא תהליך חיוני לקיום הצמח, ולכן צמח שאינו מכיל כלורופיל ולא יכול לקיים פוטוסינתזה פשוט לא ישרוד. עלים אדומים הם עלים שמכילים כלורופיל, אולם בגלל ריכוז האנתוציאנינים הגבוה בהם הם נראים לנו יותר אדומים מירוקים. זה קורה משום שככל שהריכוז של פיגמנט מסוים גבוה יותר, כך צבעו של העלה שבו הוא נמצא יתאים יותר לצבעו של הפיגמנט. הצבע הירוק של הכלורופיל מתחבא למעשה מאחורי הצבע האדום – פחות בולט ממנו, אבל עדיין שם.
התאמה מעניינת של הפיגמנטים לתנאי התאורה אפשר לראות בצמחים בעלי עלים אדומים או סגולים שחשופים לרמות שונות של שמש. העלים שגדלים בצל עשויים להיראות ירוקים יותר מעלים אחרים של אותו צמח שגדלים באור, מכיוון שבצל הם חשופים פחות לאור ולכן זקוקים ליותר כלורופיל כדי לספוג את האור שכן מגיע אליהם!
מילים אחרונות לגבי עלים בשלכת
עד כה דיברנו על מה שקורה בעלים המקיימים פוטוסינתזה. בסתיו, כשהטמפרטורות יורדות וחלים שינויים בלחות ובתנאי האור, מתרחשים תהליכים פנימיים בעצים נשירים שגורמים לעלים להאדים ולהצהיב, ובסופו של דבר לנשור.
עלים בסתיו | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
הירידה בטמפרטורות והתקצרות הימים גורמים לירידה ביצירת הכלורופיל. לכן, כשעלה הופך מירוק לצהוב או אדום הוא לא מתחיל לייצר פיגמנטים אדומים או צהובים, אלא למעשה הפיגמנטים האלה היו שם כל הזמן אבל אי אפשר היה להבחין בהם בשל ריכוזי הכלורופיל הגבוהים. כשהכלורופיל שנותר בצמח מתפרק, העלה משנה את צבעו, כלומר אנו מתחילים להבחין בפיגמנטים האחרים, האדומים או הצהובים, שהיו שם כל הזמן.
דברת כהן
המחלקה למתמטיקה שימושית ומדעי המחשב
מכון ויצמן למדע
אתר דוידסון אונליין עוסק במתן מידע מדעי בלבד ואין לראות בכתוב בו תחליף לייעוץ רפואי או תזונתי. אין לצטט חלקים מכתבה זו, אלא רק את הכתבה בשלמותה.
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
