ساختار سلول گیاهی

سلول گياهي و اندامكها

تحقيق وبررسي در مورد گياهان مي تواند از ديدگاهاي مختلف صورت گيرد , لذا علم گياه شناسي شامل قسمتهاي مختلفي مي باشد كه يكي از انواع آن كه در اين سري آموزشي بحث مي شود علم تشريح يا آناتومي است . به ساده ترين بيان , اين علم در مورد ساختمان داخلي اندامهاي گياهي بحث مي كند كه خود شامل دو بخش سلول شناسي و بافت شناسي مي باشد

سلول گياهي

اهميت سلول بعنوان كوچكترين واحد حياتي پيكره موجودات در سال 1839 بوسيله شوان و شلايدن عنوان شد

سلول گياهي نسبت به سلول جانوري داراي اشكال متنوعتري است و علاوه بر آن سلولهاي گياهي در غشاء اسكلتي نسبتا سختي محصور هستند . در يك توده سلول همگن سازنده يك بافت , همه سلولهاي داراي يك اندازه , يك شكل و معمولا چند وجهي هستند . در گياهان عالي اندازه سلولها متناسب با كار آنهاست و حسب ماهيت بافتي و نقشي كه در گياه دارند اندازه آن متفاوت است .براي مثال درازي سلولهاي فيبر همراه با بافت چوبي متقاوت با درازي سلولهاي فيبر همراه بافت آبكش( غربالي) هستند . به بيان ديگر: اندازه و طول هر سلولهاي عادي پيكره گياه به ماهيت و ويژگي آن سلول بستگي دارد و به طول مولكولهاي پروتوئين هاي موجود در آن سلول و همچنين ميزان فعاليت هسته سلول و دوره استراحت آن در ارتباط است.

مشاهده سلول گياهي

چيزي كه مشخص است اينست كه سلول عنصري بسيار كوچك است كه با چشم غيرمسلح قابل روئيت نمي باشد( جز در موارد نادر! ) ساده ترين راه مشاهده سلول گياهي مطالعه سلولهاي بشره پياز است كه به صورت پوسته نازكي هنگام شكستن پياز از آن جدا مي شود . بشره (اپيدرم) پياز در زير ميكروسكوپ به صورت سلولهاي چند وجهي كشيده اي ديده مي شود كه به طور منظم در كنار يكديگر قرار گرفته و فاقد فضاي بين سلولي هستند . هسته در اپيدرم پياز به خوبي قابل مشاهده است

سه جزء سازنده سلول

1) دیواره  2) سیتوپلاسم 3) هسته  

دیواره سلولی: ( مختص سلولهای گیاهی) دیواره سلولی در اطراف سلولهای گیاهی، قارچها و باکتریها می باشد و سه نقش اصلی دارد؟

 شکل دادن به سلول

 استحکام بخشیدن به سلول

جلوگیری از ورود میکروبهای بیماری زا به سلول

سیتوپلاسم: مایعی ست حاوی آب و پروتئین های محلول در آب که سلول را پر می کند و واحدهای بنام اندامک در آن شناور می باشد


اندامک های سیتوپلاسمی: شبکه آندوپلاسمی: شبکه ای ست که از لوله ای باریک و پهن تشکیل  شده که در تمام سیتوپلاسم منشعب می باشد و بصورت زبر و صاف در سلول مشاهده می شوند

بخش زبر دو کار انجام می دهد؟ الف) پروتئین سازی ب) غشاء سازی

شبکه آندوپلاسمی صاف چه کاری انجام می دهد؟ 1) سم زدائی 2) تولید اسید چرب 3) ذخیره کلسیم

براي مطالعه سيتوپلاسم معمولا از دو گياه آبزي به نام

Elodeaو Hydrilla

استفاده مي كنند. سيتوپلاسم سلولهاي برگ اين گياهان مانند اكثر سلولهاي گياهي به صورت يك ورقه نازك اطراف واكوئل بزرگ مركزي را احاطه مي كنند اما نكته مهم اينست كه سيتوپلاسم لزج سلولي مانند يك بركه آرام نيست بلكه مانند درياي خروشان در حال حركت و جابجايي دائم است , به حركت سيتوپلاسم اصطلاحا سيكلوز مي گويند كه به بهترين نحو در سلول برگ گياه الودِآ و هيدريلا قابل روئيت است . اين گياهان را با همين نام مي توانيد از مكانهايي كه ماهي زينتي مي فروشند تهيه كنيد. هنگامي كه برگ الودآ را زير ميكروسكوپ مطالعه مي كنيد مشاهده مي كنيد كه كلروپلاستها به صورت چرخشي در اطراف سلول حركت مي كنند كه اين حركت انتقالي كلروپلاستها ناشي از حركت و تغيير مكان سيتوپلاسم و به بيان ديگر به علت سيكلوز است

هسته : محل ذخیره اطلاعات ژنتیکی و مرکز کنترل سلول یوکاریوتی است. محتویات هسته در یوکاریوتها توسط غشای هسته احاطه شده است و اندامکی به نام هسته را بوجود آورده است. ولی چون سلولهای پروکاریوتی فاقد غشای هسته هستند بدون هسته محسوب می‌شوند

نتييجه مطالعه سلول گياهي

با مطالعه اوليه و ابتدايي سلول گياهي اين نتايج بدست مي آيد

 .از نظر كلي ساختمان سلول گياهي مشابه سلول حيواني است .زيرا درسلول هر دو گروه , سيتوپلاسم , هسته , ميتوكندري و كمپلكس گلژي ديده مي شود

. برخي صفات مخصوص سلول گياه است و در سلول جانوري ديده نمي شود مانند

الف ) . وجود غشاء اسكلتي از جنس گلوسيد كه قسمت اعظم آنرا سلولز تشكيل مي دهد

ب). وجود پلاستهاي مختلف در سيتوپلاسم

ج).توسعه واكوئلها كه بخش اعظم سلول را دربر مي گيرد و بلاخره فقدان سانتروزوم در سلول گياهي . سانتروزوم يكي ازمراكز سازمان دهنده ميكروتوبولي است كه در سلول جانوري دوك تقسيم و اشعه ها از اين محل نشات مي گبرند ولي با وجود فقدان سانتروزم , دوك تقسيم در سلول گياهي نيز در هنگام تقسيمات سلول ايجاد مي شود

سيتولوژي گياهي

مطالعه سلولي گياه نه تنها در آناتومي اندامها بلكه در رده بندي و سيستماتيك گياهي نيز غالبا ضروري است .در اينجا به اختصار به بررسي اندامكها داخلي گياه مي پردازيم .

به طور كلي بخش عمده محتويات سلول را پروتوپلاسم تشكيل مي دهد كه در آن هسته , ريبوزومها ( معروف به دانه هاي پالاد ) , ميتوكندريها ,پلاستها , دستگاه گلژي و شبكه رتيكولوم اندوپلاسم كه در تشكيل واكوئل هاي گياهي نقش دارد ديده مي شود .البته ضمائم ديگري نيز در سيتوپلاسم وجود دارد كه از آن جمله مي توان روغن هاي اسانسي ( اولئورزين ) را نام برد .

سيتوپلاسم : از مواد لپيدي و پروتيدي ساخته شده است . اين ماده در مجاورت غشاي اسكلتيك ورقه نازكي را به نام غشاء اكتوپلاسم يا پلاسمالم تشكيل مي دهد كه در تبادلات سلولي با محيط اطراف نقش موثري دارد .

ريبوزومها : بوسيله ميكروسكوپ الكتروني قابل روئيتند .ماكروملكولهايي ريبونوكلئوپروتوئيني با اشكال كروي يا تخم مرغي با قطر متوسط 100 - 200 انگسترم هستند . به صورت آزاد و يا چسبيده به غشاء رتيكلوم اندوپلاسم در سيتوپلاسم سلول گياهي يافت مي شوند .ريبوزوم در سنتز پروتوئين گياهي نقش دارد .

كندريوزومها : اشكال كندريوزومها متفاوت است. گاهي به صورت دانه هاي كوچك و گاهي به صورت رشته هاي طويل ديده مي شوند . اشكال گرد كندريوزومها را ميتوكندري و اشكال رشته اي را كُندريوكُنت مي گويند . مطالعات ميكروسكوپي نشان مي دهد كه هر ميتوكندري از 3 قسمت تشكيل شده است :

. غشاي خارجي كه ضخامت آن 50 تا 70 انگسترم است و ساختمان پروتوئيني دارد

.غشاء داخلي كه تقريبا مشابه غشاء خارجي است .

. ماتريكس يا محتويات دروني ميتوكندري كه مركز انرژي سلول مي باشد و مولكولهاي پر انرژي در اين قسمت سنتز مي شوند . همچنين ميتوكندري واجد يك < دي ان اي > حلقوي مشابه ژنوم باكتري ها مي باشند كه در ماتريكس و چسبيده به ديواره غشاء داخلي آن است .

پلاستها : كه مجموع آنها را پلاستيدوم مي گويند ويژه سلولهاي گياهي است . در سلولهايي كه حد اكثر رشد خود را كرده اند پلاستها اشكال متفاوت دارند و مواد مختلفي را در خود ذخيره مي كنند.

پلاستها را برحسب مواد محتوي آنها با انواع زير تقسيم مي كنند كه هر يك مفصلا شرح داده خواهد شد

.كلروپلاست . 2). آميلوپلاست . 3) كروموپلاست . 4). الئوپلاست ويك نوع پلاست به نام لوكوپلاست كه پلاست اوليه بوده و پلاستهاي ديگر از آن نشات مي گيرند.

نكته مهم اينست كه مواد موجود در پلاستها معمولا در جريان رشد و تخصيص يافتن سلول تغيير و تحول مي يابند و به مواد ديگري تبديل مي شوند . براي مثال ميوه نارس به علت داشتن كلروپلايت فراوان سبز رنگ است ولي هنگام رسيدن ميوه رنگ آن تغيير مي كند و كلروپلاستها تبديل به كرموپلاست مي شوند ويا اگر ريشه تازه روييده جو را در مقابل نور قرار دهيم پلاستهاي اوليه بي رنگ ( لكوپلاست) تبديل به كلروپلاست مي شوند و اگر مجددا آنها را در تاريكي قرار دهيم كلروپلاستها تبديل به كروموپلاست مي شوند .

حال به طور جداگانه به بررسي هر كدام از پلاستها مي پردازيم

 كلروپلاست : محتوي ماده كلروفيل بوده وسبز رنگ است .شكل كلروپلاست در گياهان آوندي تقريبا مشابه و يكنواخت و عدس مانند است . ولي تعداد آنها در سلولهاي گياهي بسيار متفاوت است مثلا در سلولهاي گياه علف خوك يا سلاژينل فقط يك كلروپلاست وجود دارد . ودر برخي گياهان آوندي اين تعداد به 100 ويا بيشتر هم مي رسد . كلروپلاستها در جلبكها بسيار مختلف و متنوع ترند كه به آنها كروماتوفور گويند . كروماتوفور جلبك علاوه بر كلروفيل ممكن است حاوي مواد رنگي ديگري باشد . كروماتوفور در جلبك اسپيروژير مارپيچي و در مروكارپوس ورقه مانند است . كلروپلاست در عمل فتوسنتز دخالت دارد و چون تشكيل كلروفيل و فعاليت آن احتياج به نور دارد از اين رو كلروپلاست در سطح خارجي ساقه هاي جوان و در اندامهاي هوايي ديگر مانند برگها پراكنده اند.

). آميلوپلاست : محتوي نشاسته (اميدون ) بوده و خاص بافت پارانشيم ذخيره اي هستند و در بخش هاي عمقي اندامها وجود دارند . منشا آميلوبلاستها . لوكوپلاستها هستند . در اندامها و بافتهاي دخيره اي همه لكوپلاستها همزمان محتوي نشاسته نمي شوند .برخي ممكن است هيچگاه تبديل به آميلوپلاست نشوند وبرخي نيز ممكن است بسيار دير محتوي آميدون گردند .

نشاسته ابتدا به صورت دانه هاي كوچم غوطه ور در پلاستها ظاهر مي گردند سپس به تدريج به حجم آنها افزوده مي شود . اين افزايش حجم به صورت پيدايش صبقات متحد المركزي به دور يك نقطه مركزي صورت مي گيرد كه به اين نقطه مزكري اصطلاحا ناف مي گويند لازم به ذكر است كه شكل و اندازه دانه هاي نشاسته در گياهان مختلف متفاوت است مثلا شكل نشاسته در سيب زميني تخم مرغي و در نخود كليوي شكل مي باشد . دانه هاي نشاسته با نور پلاريزه در زير ميكروسكوپ پديده صليب سياه را نشان مي دهند كه مربوط به ساختار كريستالي نشاسته مي باشد

.در اين حالت دانه نشاسته كروي و سياه رنگ ديده مي شود كه ساختاري صليب مانند آنرا به 4 قسمت تقسيم مي كند .

. كرموپلاستها : عبارتند از پلاستهايي كه مواد رنگي غير از كلروفيل دارند .كروموپلاستها غالبا از لوكوپلاست بوجود مي آيند و بتدريج از رنگيزه هاي زرد يا قرمز كه در آب نامحلول مي باشند انباشته مي شوند . رنگيزه هاي مزبور به خوبي در چربي حل مي شوند و به همين دليل به آنها ليپوكروم هم مي گويند . به طور كلي ليپوكروم ها از گروه كارتنوئيد ها هستند و كاروتن سر دسته اين گروه است. مواد كارتنوئيدي مشتقات ايزوپرن وبه صورت بلورهاي كوچك هشتند .(براي اطلاعات بيشتر در اين زمينه مي توانيد به كتاب بيوشيمي لنينجر مراجعه نماييد ). كاروتن عامل ايجاد رنگ نارنجي در هويج است . ليكوپن نيز نوعي كارتنوديد است كه در گوجه فرنگي وجود دارد (عامل رنگ قرمز گياه ) . گزانتين كه عامل رنگ زرد بسياري از گلبرگها ست نيز در گروه كارتنوئيدها قرار دارد .

نكته: در كلروپلاستها نيز معمولا نوعي ليپوكروم زرد رنگ به نام گزانتوفيل موجود است كه به علت فراواني كلروفيل رنگ زرد آن پوشيده مي ماند .اما هنگامي كه كلروفيل به عللي از بين برود رنگ زرد گزانتوفيل ظاهر مي شود . مثلا در پاييز كه كلروفيل برگ از بين مي رود گزانتوفيل سبب زرد يا رنگين شدن برگ مي شود

واكوئلها : حفره هاي درون سيتوپلاسم هستند كه به آساني رنگ شده و قابل ديد هستند ( تصوير 5 ) .واكوئلها محتوي مايعي به نام شيره واكوئلي هستند كه غلظت آن ثابت نبوده و بر حسب تغييرات آب در واكوئل يا سلول غلظت آن تغيير مي كند .بنابراين واكوئل را مي توان محل ذخيره آب سلول دانست كه در پديده هاي اسمزي نقش دارند . واكوئل واجد غشايي است كه به آن تونوپلاست مي گويند .

مواد زائد سيتوپلاسم نيز در واكوئل جمع مي شوند كه اكثر اين مواد قابل حل در آبند . همچنين مواد داخل واكوئل ها ممكن است بخشي از ذخاير سلول بوده . از مواد فعال گياهي بشمار آيند ماتتد : آلكالوئيدها , گلوسيدها , هتروزيدها , پيگمانها , نمكهاي كاني , اسيدهاي آلي و گاها شيرابه يا لاتكس حال به اختصار به توضيح اين مواد مي پردازيم

آلكالوئيدها : مواد ازت داري هستند كه تشكيل آنها با متابوليسم پروتيدها ارتباط دارد به همين دليل احتمال مي دهند كه از اسيد آمينه سنتر مي شوند . الكالوئيدها تقريبا همگي سمي هستند ولي مقدار كم آنها به عنوان دارو مصرف مي شود

گلوسيدها : در شيره واكوئلي قندهايي مانند گلوكز و يا هلوزيدهايي مانند ساكارزموجود است ( رجوع شود به مبحث گليكوبيلوژي 1 و 2 )

پلي هلوزيدهاي واكوئل معمولا از تراكم هلوزيدهاي واكوئل بوجود مي آيند .يكي از هلوزيدهاي واكوئل اينولين است اينولين شبيه نشاسته بوده ولي با يد آبي رنگ نمي شود .اينولين خاص ريشه هاي غده اي و به شكل رشته هايي در بافت گياه متبلور و مجتمع مي شود كه تشكيل مجموعه هاي به نام اسفروكريستو را مي دهد

رنگيزه ها : رنگيزه ها يا پيگمانهاي آلي فلاونيك با رنگ زرد و پيگمانهاي آنتوسيانيك با رنگ آبي . بنفش و قرمز جز گروهي از گلوسيدها به نام هتروزيد ها هستند . برخي از تركيبيات معطر گياهان و برخي از مواد دارويي مانند ديژيتالين كه از گياه انگشت دانه بدست مي آيد نيز جز گروه هتروزيدها مي باشد .

نمك هاي معدني : نمكهاي معدني از خارج وارد پيكره گياه و واكوئل ها مي شوند . از مهترين مواد اين گروه مي توان به كربنات كلسيم اشاده كرد كه در واكوئل تشكيل خوشه هاي آهكي به نام سيستوليت را مي كند

اسيد الي و نمكهاي آن : آنچه مسلم است اينست كه وجود اسيد الي در داخل سلول براي آن مفيد نيست و بايد به صورت CO2يا نمكهاي كلسيم از سلول دفع گردد . از اسيدهاي آلي كه وجود آن در شناسايي گياهان اهميت زياد دارد اسيد اكساليك است كه ماده اي زائيد در گياهان با منشائي احتمالا پروتيدي است. وجود اكسالات كلسيم در گياهيان مختلف صفتي ثابت وبه همين علت در تفسيمات گياهي وجود اكسالات كلسيم مهم است

توجه داشته باشيد كه در سيتوپلاسم علاوه بر موارد ياد شده ضمائم چربي , مانند روغنها و اسانسهاي روغني نيز وجود دارد .روغن بادام , زيتون , آفتابگردان و ... از اين گروه مي باشند