سلول و بافتهای گیاهی
مقدمه
امروزه سلول به عنوان واحد ساختمانی همه موجودات زنده معرفی می شود. این گفته نه تنها در تک سلولی ها بلکه در جاندارانی که بدنشان از میلیاردها سلول تشکیل شده نیز صادق است. زیرا، زندگی این موجود پرسلولی وابسته به فعالیت هماهنگ اجزای تشکیل دهنده آنها است.
نظریه سلولها
1- همه موجودات از سلول ساخته شده اند
2- هر سلول از سلول دیگر ساخته می شود (تقسیم سلولی)
3- موجودات زنده حیات خود را از یک سلول شروع کرده اند
سلول گیاهی
سلول بدون هسته : مانند جلبک های سبز و باکتریها
سلول با هسته: سلولهای بیشتر گیاهان و تمام جانوران
سلول با هسته شامل دو بخش می باشد
دیواره سلول:
پروتوپلاست: محتوای درون دیواره سلول
پروتوپلاسم
(بخش زنده سلول)
مواد ارگستیک ergstic : (بخش غیر زنده سلول )
شامل واکوئل، دانه های نشاسته و کریستال ها
سیتوپلاسم
هسته
سیتوپلاسم: دارای غشاء (دیواره) منفرد به نام پلاسما یا پلاسمالما و محتوای درون متشکل از سیال چسبناک شامل آب، مواد آلی و معدنی و اندامکها (ریبوزوم ها، شبکه اندوپلاسمی، میتوکندری و….)
پلاسمالما: یک غشاء فعال و قابل انعطاف است و از یک لایه دو مولکولی تشکیل شده است این لایه از خارج و داخل بوسیله لایه ای از پروتئین ها پوشیده شده است. این پروتئینها برای عبور مولکول های ویژه نقش حامل را بازی می کنند
پلاسمالما یک غشای نیمه تراواست یعنی از خروج مواد آلی سلول مانند هیدراتهای کربن و پروتئین ها جلوگیری کرده، در صورتی که اجازه می دهد آب و نمک های معدنی به درون آن نفوذ کنند. نیمه تراوا بودن غشا شرط لازم برای زندگی سلول می باشد
غشاء پلاسمالما از دو لایه ممتد مولکولی ساخته شده که در آنها مجموعه های پروتئینی به طور پراکنده وارد شده اند
دیواره سلولی (دیواره اسکلتی)
در بخش خارجی غشایی سیتوپلاسمی هر سلول گیاهی دیواره ای به نام دیواره سلولی وجود دارد. این دیواره به منزله اسکلت خارجی سلول بوده، به آن شکل می دهد و از محتویات درون آن محافظت می کند دیواره سلولی که معمولاً از چند لایه به وجود می آید به وسیله پروتوپلاسم ترشح و ساخته می شود. لایه های قدیمی بیرون سلول و لایه های جدید مجاور پلاسمالما هستند.
در یک سلول گیاهی در حال تقسیم که در دو قطب آن دو هسته جدید پدید آمده، لایه نازکی در استوانه سلول تشکیل می شود و مقدمات تشکیل دو سلول جدید را فراهم می آورد. این لایه را تیغه میانی می گویند تیغه میانی مانند چسب موجب اتصال سلولهای مجاور می شود. ضمن بزرگ شدن سلولها لایه نازک جدیدی به وسیله هر سلول در طرفین تیغه میانی ساخته می شود. این لایه را دیواره نخستین می نامند. دیواره نخستین انعطاف پذیر می باشد و از بزرگ شدن سلول جلوگیری نمی کند.
در عده ای از سلولها تنها تیغه میانی و دیواره نخستین به وجود می آید. در صورتی که در عده دیگر از سلولها دیواره جدیدتری به نام دومین دیواره از درون بر روی دیواره نخستین ساخته می شود بنابراین، پس از تشکیل دومین دیواره، لایه های بین دو سلول مجاور شامل یک تیغه میانی، دو دیواره نخستین و دو دیواره دومین خواهد
پیت یا لان. ضخامت دیواره سلول بین دو سلول مجاور در همه نقاط یکسان نیست. به نقاطی که دیواره سلول در آن نازک باقی می ماند و یا به وجود نمی آید لان می گویند. سلولهای گیاهی از طریق این لان ها با هم ارتباط پیدا می کنند. از این لان ها رشته های لوله ای عبور کرده و دو سلول مجاور را به هم پیوند می دهند. به هر رشته لوله ای، پلاسمودسما و به مجموع آنها پلاسمودسماتا می گویند.
وجود پلاسمودسماتا ها سبب میگردد پروتوپلاست های سلولهای زنده با هم مرتبط شده و به صورت واحد عمل نمایند. در نتیجه پیکره گیاهی به دو بخش تقسیم می شود
سیمپلاست: شامل پروتوپلاست های بهم پیوسته
آپوپلاست: شامل دیواره سلولی، فضای بین سلولی و فضای داخلی سلول های مرده مانند عناصر آوندی
تغییرات دیواره سلولی
دیواره سلولی در سلولهای بافتهای گوناگون به تناسب کاری که انجام می دهد تغییرات جالبی حاصل کرده است.
کوتینی شدن
چوبی شدن
و …
کوتینی شدن و چوبی شدن در بافتهای محافظ گیاه صورت می گیرد.
در کوتینی شدن، دیواره خارجی سلولها که با محیط بیرون در تماس است، ماده ای نفوذ ناپذیر به نام کوتین پوشیده می شود. لایه کوتینی را کوتیکول یا پوستک می نامند.
چوبی شدن
در بافتهای استحکامی و آوندهای چوبی صورت می گیرد. در سلولهای این بافتها ماده ای به نام چوب یا لیگنین ساخته می شود و در دیواره سلولها رسوب می کند. ضخامت دیواره چوبی تدریجاً زیاد می شود و حجم عمده سلول را اشغال می کند و جایی برای سیتوپلاسم باقی نمیگذارد. در این حالت سلولها می میرند.
واکوئلها
در سلو لهای گیاهی و جانوری حفره هایی به اندازه های مختلف وجود دارند که به آنها واکوئل می گویند.
در سلولهای گیاهی جوان واکوئلها کوچک و به تعداد بیشتر هستند. اما با رشد سلول، واکوئلهای کوچک به هم پیوسته و به طور معمول یک یا چند واکوئل بزرگ پدید می آید که قسمت عمده حجم سلول را اشغال می کند.
در واکوئلها شیره ای به نام شیره واکوئلی وجود دارد که شامل آب و مواد محلول در آن است. این مواد به وسیله بخش زنده سلول فراهم می آیند و ممکن است جزو مواد اندوخته ای یا مواد زاید سلول باشند.
واکوئلها به خاطر اندوختن بعضی مواد (مانند نمکهای آلی، پروتئینها، نمکهای معدنی، مواد رنگین و …) در خود، انبار سلول به شمار می آیند. اما کار اساسی واکوئلها تنظیم آب داخل سلول است زیرا در تبادل آب میان سلول و محیط آن نقش بسیار مهمی بر عهده دارند.
تورژسانس (آماس)
هرگاه اندام گیاهی در محیطی رقیق تر از محیط درونی سلول قرار داده شود، سلولها در اثر اختلاف پتانسیل اسمزی، آب جذب می کنند نتیجه ورود آب به درون سلول، ایجاد حالت تورم در سلول است که به آن تورژسانس می گویند. در این حالت فشاری به دیواره سلولی وارد می شود که به فشار تورژسانس معروف است. فشار تورژسانس، غشای پلاسمایی را محکم به دیواره سلول می چسباند. در نتیجه سلول سخت و محکم می شود. تا زمانی که آب در محیط اطراف سلول موجود باشد، فشار تورژسانس برقرار می ماند. این مسئله به ویژه برای بافتهای نرم گیاه مانند برگها، گلبرگها و ساقه های نرم و علفی بسیار مهم است. زیرا آنها را محکم و به وضع طبیعی نگه می دارد.
پلاسمولیز
اگر سلولهای گیاهی در محیطی قرار داده شوند که غلظت محیط اطراف سلول بیشتر از درون سلول باشد چه پیش خواهد آمد؟ در این صورت سلول گیاهی آب از دست می دهد در نتیجه غشای پلاسمایی در بعضی نقاط از دیواره سلولی جدا می شود. در چنین حالتی سلولها، شادابی خود را از دست می دهند به این حالت پلاسمولیز می گویند. باید توجه داشت که تورژسانس نمایانگر وضع طبیعی سلولها بوده و حالت پلاسمولیز وضع غیرطبیعی را نشان می دهد و چنانچه پلاسمولیز ادامه یابد منتهی به مرگ سلول می شود.
پلاست ها
پلاستها را بر اساس رنگدانه هایی که ذخیره می کنند، به سه گروه تقسیم می کنند.
کلروپلاست
کروموپلاست
لوکوپلاست
الف) کلروپلاست ها
مهمترین پلاست محسوب می شود
اکثر رنگدانه موجود در کلروپلاست ها ، کلروفیل می باشد و به رنگ سبز دیده می شوند.
رنگدانه های درون کلروپلاستها انرژی تابش خورشید را مورد استفاده قرار می دهند و سلولها به کمک آن غذاسازی می کنند
ب) کروموپلاست
رنگ بسیاری از گلبرگها، میوه ها و برگهای پاییزی مربوط به کروموپلاستهای موجود در سلولهای آنهاست.
رنگدانه های زرد ، نارنجی و قرمزی داشته که به اشکال مختلف دیده می شوند و کلروفیل ندارند
ج) لوکوپلاستها
پلاستهای بدون رنگدانه هستند که معمولاً در اندامهای زیر زمینی که دور از نور هستند دیده می شوند
وظیفه آنها ذخیره است
انواع لوکوپلاست
آمیلوپلاست: حاوی نشاسته
پروتئوپلاست: حاوی ترکیبات پروتئینی
اولئوپلاست: حاوی ذرات چربی
هسته (nucelus)
بزرگترین و واضح ترین جسمی که به وسیله میکروسکوپ در سلول دیده می شود هسته است. هسته در سلولهای جوان بزرگتر از سلولهای پیر است. هسته مرکز کنترل خواص ارثی و ژنتیکی سلول است.
میتوکندری
میتوکندریها دارای دو غشا هستند. مرکزعمل تنفس می باشد. برخی از آنزیم های تنفسی را می سازد که این آنزیم ها سبب شکسته شدن مولکول های گلوکز و اسیدهای آمینه و چربی شده و درنتیجه انرژی آزاد می شود. از این رو میتوکندری به عنوان منبع تولید انرژی سلول یا نیروگاه سلول به شمار میرود.
تعریف بافت و انواع آن
مجموعه سلولهایی که ساختار یکسانی داشته باشند و کار واحد و مشخصی را انجام می دهند بافت می گوییم. بافتها را بر حسب ساختار و نوع وظیفه ای که به عهده دارند گروه بندی می کنند.
به طور کلی بافتهای گیاهی به دو گروه عمده تقسیم می شود:
بافتهای مریستمی
بافتهای غیر مریستمی.
بافتهای مریستمی
سلولهای این بافت توانایی تقسیم شدن را دارند
بافتهای مریستمی خاستگاه سایر بافتهای گیاهی هستند و در راس ساقه، ریشه و در جوانه های جانبی وجود دارن که باعث افزایش طولی می شوند (مریستم های اولیه) در محل فعالیت حلقه های زاینده نیز وجود دارند که سبب افزایش قطر ریشه و ساقه می شوند وجود دارند (مریستم های ثانویه)
بافتهای غیر مریستمی
به بافتهای غیر مریستمی بافتهای دائمی نیز می گویند. سلولهای حاصل از تقسیم بافت مریستم به تدریج تمایز یافته، هر دسته شکل ویژه ای پیدا می کنند و کار معینی را به عهده می گیرند. به این ترتیب از بافت مریستمی بافتهای گوناگون حاصل می آید که حالت مریستمی ندارند.
بافتهای غیر مریستمی عبارت اند از:
بافت غیر مریستمی ساده: شامل پارانشیم، کلانشیم، اسکلرانشیم، بافت ترشحی، اپیدرم و پریدرم
بافت غیر مریستمی مرکب یا هدایت کننده: شامل بافت چوبی و آبکش
سلولهای پارانشیم.
سلولهای پارانشیمی فراوان ترین انواع سلولها بوده و تقریباً در همه بخشهای عمده گیاهان یافت می شوند.
نقشهای زیادی نظیر اندوختن مواد، انتقال مواد، ترشح مواد و فتوسنتز دارند
بافت کلانشیم.
سلولهای این بافت همانند سلولهای بافت پارانشیمی زنده اند و نسبت به آنها دیواره سلولی ضخیم تر و طول بیشتری دارند از روی همین تفاوتها می توان کلانشیم را از پارانشیم تشخیص داد. این بافت معمولاً در بخشهای سطحی بعضی از اندامها و در زیر اپیدرم (روپوست) قرار می گیرد. دیواره سلولهای کلانشیمی قابل انعطاف و شکل پذیر است و در جایی که وجود دارد مانع رشد اندام نمی شود. بافت کلانشیم در گلبرگها، برگها، دمبرگها و ساقه های جوان و علفی یافت می شود و ضمن انعطاف پذیری استحکام آنها را نیز فراهم می آورد.
بافت اسکلرانشیم
سلولهای این بافت معمولاً دیواره ضخیم ، خشن و چوبی شده دارند. سلولهای آنها در حالت بلوغ مرده اند و تنها موجب استحکام اندامها می شوند.
به عنوان مثال یک برگ جوان توسط بافت کلانشیم محافظت می شود اما به محض اینکه به اندازه مناسبی برسد برخی از سلولهای برگ می توانند به سلول های اسکرانشیمی تبدیل شوند و استحکام برگ را افزایش دهند
بافت اپیدرم.
خارجی ترین لایه سلولها در همه اندامهای جوان گیاه، اپیدرم یا روپوست نام دارد. از آنجا که سلولهای اپیدرمی به طور مستقیم با محیط بیرون تماس دارند، تغییرات سازشی مخصوصی حاصل کرده ونقش محافظت گیاه را در مقابل عوامل نامساعد بیرونی مانند تبخیر و تعرق شدید، رطوبت زیاد، صدمات مکانیکی، گزش حشرات، نور شدید و نوسانات دمایی ایفا می کند.
بافت اپیدرمی اغلب از یک ردیف سلول درست شده است.
کوتیکول بر روی اپیدرم تشکیل می شود
بافتهای ترشحی
سلولهای این بافت موادی را می سازند که ممکن است در سلول سازنده باقی بماند و یا به خارج از آن ترشح شود. در مواردی این ترشحات فرآورده های زاید گیاهی هستند. اما بعضی از این فرآورده ها برای گیاه نقش حیاتی دارد. این ترشحات شامل اسانس ها، رزین ها، صمغ ها، هورمون ها، آنزیم ها و …. می باشند
بافتهای هدایت کننده یا هادی (آوندی). این بافتها شامل آوندهای چوبی و آبکشی هستند. وظیفه این آوند ها انتقال مواد غذایی، آب و تولیدات فتوسنتزی می باشد
الف) بافت آوندهای چوبی (xylem). این بافت همانند یک سیستم لوله کشی، آب و نمکهای محلول (شیره خام) را در گیاه توزیع می کنند و در گیاهان مختلف به صورت آوندهای چوبی و تراکئیدها دیده می شود. تراکئیدها و عناصر آوندی، دیواره های ضخیم و عمدتا چوبی شده دارند و در دوران بلوغ فاقد پروتوپلاسم می باشند. در ساختار این بافت سلولهای پارانشیمی و فیبر نیز شرکت دارند.
ب) بافت آوندهای آبکش (phloem). به صورت لوله های باریکی هستند که هر کدام از تعدادی سلول دراز که در عرض به هم چسبیده و در طول در امتداد یکدیگرند، درست شده است. این سلولها در ابتدا زنده هستند اما وقتی پروتوپلاسم خود را از دست می دهند می میرند و یک لوله توخالی برای عبور شیره حاصل می شود.
وظیفه آوند آبکش عمدتا توزیع مولکول های آلی بین منبع تولید ( بافت فتوسنتزی یا ذخیره ای) و مخزن (نواحی رشد فعال) است
بافت پریدرم (بافت چوب پنبه ای)
در ساقه گیاهان درختی پس از مدتی روپوست (اپیدرم) از میان می رود و به جای آن بافتی به نام پریدرم پدید می آید. پریدرم بیرونی ترین بخش تنه یک درخت است و سلولهای مکعبی شکل مرده ای را شامل می شود. پروتوپلاسم این سلولها در هنگام جوانی ماده ای به نام سوبرین تولید می کند که تمام سطوح سلول را آغشته می سازد لایه سوبرین نسبت به آب و گازها نفوذناپذیر است. بنابراین بافت پریدرم برای حفاظت از بافتهای زیرین خود سازگاری حاصل کرده است. در بعضی گیاهان مانند نوعی بلوط ضخامت لایه چوب پنبه ای قابل توجه بوده و از آن برای ساختن چوب پنبه در بطری استفاده می شود.