أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تكتسب النباتات ثاني أكسيد الكربون الضروري وتطلق الأكسجين الناتج مرة أخرى في الغلاف الجوي. الفتحات الموجودة في البشرة من أوراق النبات هي موقع هذا التبادل للغازات. الفتحة المفردة تسمى ثغرة _ مشتقة من الكلمة اليونانية ”للفم“. تفتح الثغور وتغلق استجابةً لمجموعة متنوعة من الإشارات البيئية.
ويحيط كل ثغرة خليتان حاميتان متخصصتان تخلقان فتحة عندما تمتص هذه الخلايا الماء. كمية الماء في الخلايا الحامية تنظم نقل الأيونات. عند التشغيل ، تقوم المضخات بنقل أيونات الهيدروجين خارج الخلية الحامية. يتسبب هذا الاستقطاب المفرط في الغشاء في فتح قنوات البوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي والسماح للمواد المذابة ، مثل أيونات البوتاسيوم والسكروز ، بدخول الخلايا الحامية. يؤدي التركيز المتزايد للمذابات إلى دخول الماء إلى الخلايا الحامية ، والتي تتراكم في الفجوة. نتيجة لذلك ، تنحني الخلايا الحامية وتتشكل في شكل الكلى ، مما يؤدي إلى فتح الفتحة. عندما تترك المواد المذابة الخلايا الحامية ، يتبعها الماء ، مما يؤدي إلى انكماش خلية الحماية وإغلاق الفتحة.
مجموعة متنوعة من الإشارات البيئية والداخلية تؤدي إلى فتح الثغور. على سبيل المثال ، ينشط الضوء الأزرق مستقبلات حساسة للضوء على سطح الخلية والتي تبدأ سلسلة جزيئية تؤدي إلى فتح الثغور. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يقع تركيز ثاني أكسيد الكربون داخل أنسجة الأوراق ، يتم تحفيز فتحة الثغور حتى تتمكن الخلايا من الوصول إلى هذا المتفاعل الحرج لعملية التمثيل الضوئي.
يعد فقدان بخار الماء أمراً بالغ الأهمية لإنشاء سحب النتح: يتبخر الماء على سطح خلايا الوسطية ويتسرب إلى الغلاف الجوي من خلال الثغور المفتوحة. فقدان الماء يخلق سحب النتح و الذي يسحب الماء الإضافي من التربة إلى الجذور وعلى طول الطريق إلى الأوراق.
عندما لا يتوفر الماء الكافي ، كما هو الحال في ظروف الجفاف ، تنغلق الثغور. يعد هرمون حمض الأبسيسيك (ABA) مهماً في هذه العملية ، حيث يرتبط بالمستقبلات الموجودة على أغشية الخلايا الحامية ويزيد تركيز الذائبة داخل الخلايا. حمض الأبسيسيك مهم أيضاً في تحكم الساعة البيولوجية في فتح الثغور ، مما يتسبب في فتح المزيد من الثغور في وضح النهار وإغلاقها في الظلام.
