در بخش اول این گفتار در مورد سلول‌ها و اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها حرف می‌زنیم.

سلول‌ها

سلول واحد عملکرد و ساختار در جانداران است. در شکل بالا ما بخش‌های مختلف یک سلول جانوری را می‌بینیم. این سلول از سه بخش هسته، سیتوپلاسم و غشا تشکیل شده است.

هسته

هسته شکل اندازه و کار سلول را مشخص و فعالیت‌های آن را کنترل می‌کند. در هسته دنا قرار دارد. دنا دارای اطلاعات لازم برای تعیین صفات است. هسته پوششی دو لایه دارد. در این پوشش منافذی وجود دارند که از طریق آن‌ها ارتباط بین هسته و سیتوپلاسم برقرار می‌شود.

چند نکته در مورد هسته

ساختاری کروی شکل در هسته وجود دارد که هستک نام دارد. هستک در ساختن رناتن نقش دارد.

هسته مانند میتوکندری دو غشا دارد.

هسته توسط شبکه آندوپلاسمی زبر احاطه شده است.

سیتوپلاسم

به قول کتاب درسی، سیتوپلاسم چیزی‌ست که فضای بین غشای سلول و هسته را پر می‌کند. سیتوپلاسم از دو بخش ماده زمینه‌ای و اندامک‌ها تشکیل شده است.

ماده زمینه‌ای

شامل آب و مواد دیگر است. در واقع ماده زمینه‌ای مایع روان درون سیتوپلاسم است که اندامک ندارد.

اندامک‌ها

سلول از اندامک‌های مختلف تشکیل شده است. این اندامک‌ها به شکل‌های زیر دیده می‌شوند:
۱-بدون غشا
۲-با یک غشا
۳-با دو غشا

انواع اندامک‌ها

اندامک‌های بدون غشا

سانتریول = اندامکی بدون غشاست که به صورت دو استوانه عمود بر هم دیده می‌شود. این اندامک در تقسیم سلولی نقش دارد.

رناتن = کار رناتن ساخت پروتئین است. با کار رناتن در سال دوازدهم بیشتر آشنا می‌شویم.

اندامک‌های با یک غشا

شبکه آندوپلاسمی زبر = شبکه آندوپلاسمی زبر متشکل از کیسه‌ها و دارای رناتن است. کار شبکه آندوپلاسمی زبر ساخت پروتئين است. این شبکه گسترده‌تر است و با غشای هسته در تماس است.

شبکه آندوپلاسمی صاف = شبکه‌ای از لوله‌هاست و رناتن ندارد. درواقع کار این شبکه ساختن لیپید است. مثلا فسفولیپید غشایی توسط این اندامک ساخته می‌شود. این اندامک از هسته دورتر و به غشای سلول نزدیک‌تر است.

مقایسه شبکه آندوپلاسمی صاف و زبر

شبکه آندوپلاسمی زبر	شبکه آندوپلاسمی صاف
تک غشایی هستند.	تک غشایی هستند.
شبکه‌ای از کیسه‌های غشایی به هم متصل هستند.	شبکه‌ای از لوله‌های غشایی به هم متصل هستند.
در تولید پروتئين نقش دارند.	در تولید لیپیدها نقش دارند.
رناتن‌ها به آن‌ها چسبیده‌اند.	فاقد رناتن است.

دستگاه گلژی = از کیسه‌هایی تشکیل شده که روی هم قرار می‌گیرند و به هم اتصال ندارند. دستگاه گلژی در بسته‌بندی مواد و ترشح آن‌ها به خارج از سلول نقش دارد.

لیزوزوم = کیسه‌ای ست که انواعی از آنزیم‌ها برای تجزیه مواد را دارد.

چند نکته در مورد لیزوزوم

لیزوزوم در گیاهان وجود ندارد.

هر جانداری که لیزوزوم دارد لزوما یک جانور نیست. مثلا پاراسمی یک آغازی دارای لیزوزوم است.

وزیکول = این کیسه در جابه‌جایی مواد در سلول نقش دارد.

اندامک‌های با دو غشا

میتوکندری = دو غشا دارد و کار آن تامین انرژی برای سلول است.

پاسخ مبهم به یک تناقض: آیا هسته اندامک است؟

از نظر علمی، هسته اندامک است. سوال اینجاست که نظر کتاب درسی چیست، چون مبنای ما برای آزمون‌های مدرسه و کنکور کتاب درسی‌ست.

به نظر می‌رسد که کتاب درسی هسته را اندامک نمی‌داند. دو دلیل برای این موضوع وجود دارد:

۱-کتاب درسی سلول را متشکل از غشا، هسته و سیتوپلاسم می‌داند و سپس توضیح می‌دهد که سیتوپلاسم از یک سری اندامک تشکیل شده است. این می‌تواند به این معنی باشد که هسته جزئی از اندامک‌ها نیست.

۲-وقتی کتاب در صفحه یازده انواع اندامک‌ها را معرفی می‌کند اشاره‌ای به هسته نمی‌کند.

تکلیف ما چیست؟

در غالب تست‌ها هسته جزئی از اندامک‌های سلولی محسوب نمی‌شود (نقل به مضمون). اما ممکن است تست‌هایی باشد که بخواهند از دیدگاه علمی استفاده کنند و در آن‌ها هسته نوعی اندامک سلولی در نظر گرفته شود.

شما هم بهتر است هر دو مورد را در نظر داشته باشید. با اینکه این حرف، حرف مسخره‌ای‌ست، چاره دیگری وجود ندارد.

غشا

این ساختار اطراف سلول را احاطه می‌کند و مرز بین بیرون و درون سلول است. در مورد غشا ما ابتدا ساختار غشا را بررسی می‌کنیم و سپس به سراغ روش‌های عبور مواد از غشا می‌رویم.

بخش لیپید غشا

فسفولیپید: غشای سلول از دو لایه فسفولیپیدی تشکیل شده است. این فسفولیپیدها روبه‌روی هم قرار می‌گیرند و بخش اعظم غشا را می‌سازد.

یک مفهوم جدید: آب‌دوست و آب‌گریز بودن

فسفولیپیدها یک سر آبدوست و یک دم آبگریز دارند. سر این مولکول که در کتاب درسی به صورت دایره نشان داده شده است آب دوست، و دم آن که به صورت چند خط منحنی نشان داده شده آب‌گریز است.

اگر به ساختار دو لایه‌ای فسفولیپیدها در غشا نگاه کنید، دم‌های آب‌گریز آن‌ها به سمت هم قرار دارند و سرهای آب‌دوست آن‌ها از هم دور هستند.

کلسترول: کلسترول در هر دو لایه غشای سلول جانوری دیده می‌شود. کلسترول‌ها روبه‌روی فسفولیپیدها قرار می‌گیرند. در سلول گیاهی کلسترول وجود ندارد.

پخش پروتئینی غشا

به طور کلی در غشا دو مدل پروتئین دیده می‌شود:

پروتئين‌های سطحی، که در سطح داخلی و خارجی غشا دیده می‌شود.

پروتئين‌های سراسری، که تمام عرض غشا را رد می‌کنند. این پروتئین‌ها ممکن است توانایی عبور مواد را داشته باشند یا نداشته باشند. پروتئین‌های با توانایی عبور مواد دو دسته هستند: کانال‌ها و پمپ‌ها که جلوتر با آن‌ها آشنا می‌شویم.

بخش کربوهیدراتی غشا

کربوهیدرات‌ها در لایه بیرونی غشا قرار می‌گیرند.

کربوهیدرات‌ها یا به فسفولیپید‌ها متصل هستند و یا به پروتئین‌ها.

کربوهیدرات‌ها هم به پروتئين‌های سراسری و هم به پروتئين‌های سطحی متصل می‌شوند.

دقت کنید چون کربوهیدرات‌ها در لایه درونی غشا حضور ندارند پس به پروتئين‌های سطحی داخل غشا متصل نیستند.

خودآزمایی ۱

به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.

الف. انتقال مواد در عرض غشا از طریق هر پروتئين سراسری مستقر در آن انجام می‌شود.

پاسخ سوال الف

نادرست. بعضی از پروتئين‌های سراسری در عرض غشا فاقد منفذ هستند و در عبور مواد نقشی ندارند.

ب. نوعی لیپید که در ساخت انواعی از هورمون‌ها شرکت می‌کند به کربوهیدرات غشای سلول متصل نمی‌شود.

پاسخ سوال ب

درست. کلسترول نوعی لیپید است که در ساخت انواعی از هورمون‌ها شرکت می‌کند. این نوع مولکول به کربوهیدرات غشا متصل نمی‌شود.

پ. در یک سلول جانوری شبکه آندوپلاسمی‌ای که واجد رناتن است، نسبت به دیگر شبکه آندوپلاسمی از هسته سلول دورتر است.

پاسخ سوال پ

نادرست. شبکه آندوپلاسمی واجد رناتن همان شبکه آندوپلاسمی زبر است که در نزدیکی هسته قرار دارد، در حالی که شبکه آندوپلاسمی صاف از هسته دورتر است.

ت. مولکول‌هایی در غشای سلول که منشعب هستند و با دیگر مولکول‌ها اتصال دارند، جز گروهی از مولکول‌های زیستی محسوب می‌شوند که می‌توانند در خود انرژی ذخیره کنند.

پاسخ سوال ت

درست. کربوهیدرات‌ها در غشای سلول منشعب هستند و با دیگر مولکول‌ها اتصال دارند. این گروه می‌توانند در خود انرژی ذخیره کنند.

ورود مواد به سلول و خروج از آن

سلول برای ورود مواد به سلول یا خارج شدن از آن از روش‌های مختلفی استفاده می‌کند. قبل از اینکه درباره انواع روش‌های عبور مواد از غشا صحبت کنیم، بهتر است مطلب زیر را بخوانید. ما برای توضیح انواع روش‌ها به مفاهیم زیر نیاز خواهیم داشت.

مفاهیمی که برای دسته‌بندی روش‌های عبور مواد از غشا باید بدانیم!

تراوایی نسبی:

هر مولکولی نمی‌تواند از غشای سلول عبور کند، این یعنی غشا تراوایی نسبی دارد. درواقع غشای سلول به بعضی مواد اجازه عبور می‌دهد و به بعضی دیگر اجازه عبور نمی‌دهد.

شیب غلظت:

وقتی یک مولکول در سمتی از غشا بیشتر از سمت دیگر باشد شیب غلظت برقرار می‌شود و مولکول تمایل دارد از سمتی به سمت دیگر برود. مثلا اگر تراکم سدیم در خارج از سلول بیشتر داخل آن باشد، سدیم تمایل دارد که وارد سلول شود.

انرژی زیستی:

سلول انرژی لازم برای انجام کارهایش را از مولکول‌هایی مثل ATP تامین می‌کند. وقتی ما عبور مواد از سلول را بررسی می‌کنیم، برخی روش‌های عبور همراه با مصرف ATP هستند و برخی روش‌ها نه.

با دانستن سه مفهوم بالا حالا می‌توانیم روش‌های انتقال مواد را بررسی کنیم.

انتشار ساده

جریان مولکول‌ها از جای پر غلظت به جای کم غلظت انتشار نام دارد. نتیجه انتشار یکسان شدن غلظت آن در محیط است.

در انتشار ساده مولکول‌ها به دلیل انرژی جنبشی جابه‌جا می‌شوند بنابراین سلول در این انتقال انرژی مصرف نمی‌کند. به زبان دیگر در این نوع انتقال انرژی زیستی مصرف نمی‌شود.

اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید با این روش از غشا عبور می‌کنند.

انتشار تسهیل شده

در این روش مولکول‌ها در جهت شیب غلظت و از طریق پروتئين‌ها از غشای سلولی عبور می‌کنند. این روش نیز نوعی انتشار است و در آن سلول انرژی مصرف نمی‌کند.

اسمز

به انتشار از غشایی با تراوایی نسبی اسمز می‌گویند.

در اسمز آب از جایی با غلظت کمتر به جای با غلظت بیشتر می‌رود. اگر در سلول فشار اسمزی به نسبت مایع بین سلولی زیاد باشد آب وارد سلول می‌شود. برعکس این موضوع نیز ممکن است. اگر فشار اسمزی در مایع بین سلولی بیشتر از سلول باشد آب از سلول به سمت مایع سلولی حرکت می‌کند.

فشار کامل برای توقف کامل اسمز فشار اسمزی محلول نام دارد.

آیا ممکن است ورود آب توسط اسمز به ترکیدن سلول‌های ما منجر شود؟ خیر. فشار مایع بین سلولی مشابه فشار درون سلول‌هاست و خطر ترکیدن سلول‌ها را تهدید نمی‌کند.

در روش‌های دیگر انتقال مواد، سلول انرژی مصرف می‌کند. انتقال فعال، درون‌بری و برون‌رانی از این روش‌های انتقال هستند.

انتقال فعال

در این فرایند پروتئین‌ها با صرف انرژی مواد را برخلاف شیب غلظت عبور می‌دهد. این انرژی می‌تواند از مولکول‌هایی مانند ATP به دست بیاید.

در انتقال فعال شکل فضایی پروتئين تغییر می‌کند.

درون‌بری و برون‌رانی

برخی سلول‌ها می‌توانند ذرات بزرگ را با فرایندی به نام درون‌بری جذب کند.

خروج ذره‌های بزرگ از سلول توسط برون‌رانی انجام می‌شود.

این فرایند با تشکیل ریزکیسه‌های غشایی همراه است. انرژی این انتقال از ATP به دست می‌آید.

در درون‌بری و برون‌رانی مواد ممکن است برخلاف شیب غلظت یا در جهت شیب غلظت عبور کند. به زبان دیگر درون‌بری و برون‌رانی مستقل از شیب غلظت عمل می‌کنند.

نکاتی در مورد درون‌بری و برون‌رانی

در هر دو فرایند درون‌بری و برون‌رانی در اطراف سلول یک کیسه غشایی وجود دارد.

غشای این ریزکیسه هم مانند غشای سلول دو لایه دارد با یک تفاوت:

ساختار لایه داخلی غشای این کیسه همانند ساختار لایه خارجی غشای سلول است. این یعنی محتویات این کیسه در تماس با کربوهیدرات‌های غشایی هستند.

انواع بافت‌های جانوری

بافت‌های جانوری در چهار نوع پوششی، پیوندی، ماهیچه‌ای و عصبی دیده می‌شوند که کمی در مورد آن‌ها صحبت می‌کنیم. بعدا بیشتر در مورد این بافت‌ها می‌خوانیم و اطلاعات ما کامل‌تر می‌شود.

در بافت شناسی چند چیز برای ما مهم است. شکل سلول‌ها، مایع بین سلولی، شکل هسته و جایگاه آن و…

درواقع ما در این درس و درس‌های جلوتر تلاش می‌کنیم که این موارد را برای بافت‌های مختلف و در اندام‌های مختلف بررسی کنیم. فعلا با بررسی کلی بافت‌های بدن آغاز می‌کنیم:

بافت پوششی

بافت پوششی چند ویژگی کلی دارد:

۱-این بافت سطح بدن،‌ حفره‌ها و مجاری درون بدن(مانند دهان، معده، روده‌ها و رگ‌ها) را می‌پوشاند.

۲-سلول‌های این بافت به هم نزدیک هستند و بین آن‌ها فضای بین سلولی اندکی وجود دارد.

۳-در زیر سلول‌های این بافت بخشی به نام غشای پایه وجود دارد که این سلول‌ها را به یک‌دیگر و به بافت‌های زیر آن متصل نگه می‌دارد.

بافت پوششی به شکل‌های سنگ فرشی، استوانه‌ای و مکعبی دیده می‌شوند.

بافت پوششی سنگ فرشی

این بافت به شکل یک لایه و چند لایه دیده می‌شود.

بافت پوششی سنگ فرشی یک لایه مثلا در مویرگ‌ها وجود دارد. در این بافت همه‌ی سلول‌ها با غشای پایه در تماس هستند.

بافت پوششی سنگ فرشی چند لایه مثلا در دهان وجود دارد. در این سلول‌های سطحی‌تر ظاهری سنگ فرشی و سلول‌های عمیق‌تر ظاهری مکعبی دارند. در این بافت سلول‌های سطحی‌تر با غشای پایه در تماس نیستند.

بافت پوششی استوانه‌ای

این بافت ظاهری استوانه‌ای دارد. در این بافت هسته ظاهری کشیده دارد و به غشای پایه نزدیک است. یکی از جاهایی که این بافت در آن دیده می‌شود روده باریک است.

چند نکته

در فصل‌های بعد متوجه می‌شویم که سلول‌های بافت استوانه‌ای می‌توانند دارای ریزپرز یا مژک‌دار باشد. با این موضوع بعدا بیشتر آشنا می‌شویم. فعلا حتی دانستن این موضوع هم زیاد و پرت کننده حواس شماست.

بافت پوششی مکعبی

سلول‌های این بافت ظاهری مکعبی دارند و هسته در مرکز سلول قرار دارند. در فصل پنج می‌بینیم که این بافت در نفرون دیده می‌شود.

بافت پیوندی

بافت پیوندی از انواع سلول‌ها، رشته‌های پروتئينی مانند رشته‌های کلاژن و رشته‌های کشسان و ماده زمینه‌ای تشکیل شده است. ماده زمینه‌ای بافت پیوندی ممکن است مایع، جامد و یا نیمه جامد باشد.

بافت‌های پیوندی انواع مختلفی دارد: متراکم، سست، چربی، خون، استخوان و غضروف.

بافت پیوندی سست

معمولا بافت زیر بافت پوششی قرار دارد.

ماده زمینه‌ای آن بیشتر از بافت پیوندی متراکم است.

رشته‌های کلاژن کمتری نسبت به بافت پیوندی متراکم دارد.

در این بافت تعداد سلول‌ها نسبت به بافت پیوندی متراکم بیشتر و متنوع‌تر است.

در این بافت ممکن است سلول‌های چربی دیده شوند.

بافت پیوندی متراکم

سلول‌های کمتری نسبت به بافت پیوندی سست دارند.

شکل سلول‌های این بافت دوکی شکل است.

رشته‌های کلاژن بیشتری نسبت به بافت پیوندی سست دارند.

این نوع بافت ماده زمینه‌ای کمی دارد.

بافت پیوندی چربی

این بافت از سلول‌های چربی ساخته شده است.

این سلول‌ها مولکول‌های چربی زیاد در خود دارند به طوری که هسته به غشای سلول چسبیده است.

فضای بین سلول‌های چربی متغیر است. اگر این سلول‌ها چربی ذخیره کنند فضای بین سلولی آن‌ها کمتر می‌شود و با از دست دادن چربی فضای بین سلولی آن‌ها بیشتر می‌شود.

در مورد بافت‌های خون (فصل چهار دهم) و استخوان (فصل سه یازدهم) در آینده صحبت خواهیم کرد.

بافت ماهیچه‌ای

در این بخش انواع بافت ماهیچه‌ای را به اختصار بررسی می‌کنیم. برای این کار آن‌ها را از نظر شش ویژگی (تعداد هسته، شکل سلول، مخطط بودن یا نبودن، نوع عملکرد، دوام انقباض و سرعت انقباض) بررسی می‌کنیم.

بافت ماهیچه‌ای صاف

۱-سلول‌های این بافت تک هسته‌ای هستند.

۲-شکل دوکی دارند.

۳-مخطط نیستند.

۴-عملکرد غیرارادی دارند.

۵-دوام انقباض آن‌ها زیاد است.

۶-سرعت انقباض آن‌ها کم است.

بافت ماهیچه‌ای قلبی

۱-بسیاری از آن‌ها تک هسته‌ای هستند (سلول‌های دو هسته‌ای هم در آن‌ها دیده می‌شود).

۲-شکل این سلول‌ها رشته‌ای منشعب است.

۳-این سلول‌ها مخطط هستند.

۴-عملکرد این سلول‌ها غیرارادی‌ست.

۵-دوام انقباض آن‌ها کم است.

۶-سرعت انقباض آن‌ها زیاد است.

بافت ماهیچه‌ای اسکلتی

۱-این سلول‌ها چند هسته‌ای هستند.

۲-شکل این سلول‌ها رشته‌ای غیرمنشعب است.

۳-نوع عملکرد آن‌ها ارادی‌ست.

۴-شکل این سلول‌ها مخطط است.

۵-دوام انقباض آن‌ها کم است.

۶-سرعت انقباض این سلول‌ها زیاد است.

خودآزمایی

الف. در سطحی از سازمان‌یابی حیات که بلافاصله بعد از سلول قرار دارد، همواره سلول‌هایی با شکل‌های گوناگون دیده می‌شود.

پاسخ سوال الف

نادرست. در بافت‌های مختلف سلول‌ها می‌توانند شبیه به هم باشند یا نباشند. مثلا در بافت پوششی سنگ‌فرشی تک‌لایه همه سلول‌ها به هم شبیه هستند در حالی که در بافت پوششی سنگ‌فرشی چندلایه این‌گونه نیست.

در این گفتار ابتدا با تعریف حیات آشنا شده و سپس به سراغ بررسی مولکول‌های زیستی می‌رویم.

حیات چیست؟

تعریف حیات بسیار دشوار و گاه حتی غیرممکن است. زیست‌شناسان به جای تعریف حیات ویژگی‌های آن را بررسی می‌کنند:

ویژگی‌های حیات

۱-نظم و ترتیب: همه‌ی جانداران سطحی از سازمان‌یابی دارند و منظم هستند.

۲-هومئوستازی: جاندار می‌تواند وضعیت درونی خود را در محدوده ثابتی نگه دارد. مجموعه اعمالی که جاندار برای پایدار نگه داشتن وضعیت درونی خود انجام می‌دهد هومئوستازی نام دارد.

۳-رشد و نمو:
رشد به معنی بزرگ شدن و شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلول‌هاست.
نمو به معنی عبور از مرحله‌ای به مرحله دیگری از زندگی‌ست. درواقع نمو به معنی به دست آوردن چیزی‌ست که قبلا وجود نداشته است.

۴-فرایند جذب و استفاده از انرژی: جانداران انرژی می‌گیرند، از آن برای انجام فعالیت ‌های زیستی خود استفاده می‌کنند و بخشی از آن را به صورت گرما از دست می‌دهند.

۵-تولید مثل: جانداران موجوداتی کم و بیش شبیه به خود را به وجود می‌آورند.

۶-پاسخ به محیط: همه جانداران به محرک‌های محیطی پاسخ می‌دهند.

۷-سازش با محیط: این ویژگی باعث می‌شود جمعیتی از جانداران با محیطی که در آن زندگی می‌کنند متناسب و در آن ماندگار باشند.

سطوح سازمان‌یابی حیات

۱-پایین‌ترین سطح سازمان‌یابی حیات سلول است. همه جانداران از سلول تشکیل شده‌اند.

۲-تعدادی سلول در کنار هم بافت را به وجود می‌آورند.

۳-هر انجام از چندین بافت مختلف تشکیل می‌شود.

۴-هر دستگاه از چندین اندام تشکیل شده است.

۵-جانداری مانند گوزن، فردی از جمعیت گوزن‌هاست.

۶-افراد یک گونه که در یک مکان و زمان خاص زندگی می‌کنند یک جمعیت را به وجود می‌آورند.

۷-جمعیت‌های گوناگونی که با هم تعامل دارند یک اجتماع را به وجود می‌آورند.

۸-عوامل زنده و غیر زنده محیط و تاثیرهایی که روی هم می‌گذارند بوم‌سازگان را می‌سازند.

۹-زیست بوم از چند بوم‌سازگان تشکیل شده که از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران مشابه‌اند.

۱۰-زیست‌کره شامل همه زیست بوم‌های زمین است.

خودآزمایی ۱

الف. همه جانداران می‌توانند با کمک انرژی حاصل از جذب و استفاده از انرژی، از طریق افزایش برگشت ناپذیر تعداد سلول‌ها رشد کنند.

پاسخ سوال الف

نادرست. می‌دانیم رشد شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلول‌هاست. موجودات پرسلولی و تک سلولی از طریق بزرگ شدن ابعاد می‌توانند رشد کنند، اما رشد از طریق تقسیم سلولی فقط در پرسلولی‌ها دیده می‌شود.

ب. همه جانداران در تمام طول حیات خود می‌توانند طی فرایندی که در نتیجه آن موجوداتی کم و بیش شبیه خود را به وجود می‌آورند، ماده وراثتی را به نسل بعدی منتقل کنند.

پاسخ سوال ب

نادرست. به قید «در تمام طول حیات خود» توجه کنید. جانداران فقط زمانی که بالغ هستند می‌توانند تولید مثل کنند و زمانی که نابالغ هستند توانایی تولید مثل ندارند.

پ. به طور معمول جانداران با استفاده از یکی از ویژگی‌های اساسی خود که باعث پایداری وضعیت درونی آن‌ها می‌شود، حفظ نظم و ترتیب خود را امکان پذیر کنند.

پاسخ سوال پ

درست. هم ایستایی یکی از ویژگی‌هایی‌ست که برای زنده ماندن فرد ضروری‌ست. این ویژگی باعث می‌شود که جانداران بتوانند حفظ نظم و ترتیب خود را امکان‌پذیر کنند.

ت. همه جانداران به همه محرک‌های محیطی پاسخ می‌دهند.

پاسخ سوال ت

نادرست. همه جانداران به محرک‌های محیطی پاسخ می‌دهند، اما همه جانداران به همه محرک‌های محیطی پاسخ نمی‌دهند.

ث. هر جانداری که توانایی ذخیره مولکول‌های دنا در سلول‌های مختلف را دارد، قطعا با کمک مایع بین سلولی خود به حفظ هم ایستایی می‌پردازد.

پاسخ سوال ث

درست. هر جانداری که توانایی ذخیره مولکول‌های دنا در سلول‌های مختلف را دارد یک موجود پرسلولی‌ست. این جاندار می‌تواند از طریق مایع بین سلولی هم ایستایی خود را حفظ کند.

ج. هر جانداری که توانایی پاسخ به محرک‌های موجود در محیط را دارد، قطعا بخشی از اطلاعات ژنتیکی خود را در هسته ذخیره می‌کند.

پاسخ سوال ج

نادرست. همه جانداران به محرک‌های موجود در محیط پاسخ می‌دهند، اما همه جانداران لزوما هسته‌دار نیستند مثل باکتری‌ها.

چ. در نوعی از ویژگی جانداران که سبب افزایش پیکر جانداران می‌شود، می‌تواند با افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلول‌ها همراه است.

پاسخ سوال چ

درست. جانداران رشد و نمو می‌کنند. رشد به معنای بزرگ شدن و شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلول‌هاست.

ح. در نوعی از ویژگی جانداران که سبب فراهم کردن انرژی مورد نیاز برای رشد و نمو می‌شود، به طور حتم بخشی از انرژی غذا باعث افزایش دمای بدن جاندار می‌شود.

پاسخ سوال ح

درست. جانداران از محیط انرژی می‌گیرند و از آن استفاده می‌کنند و بخشی از آن را به صورت گرما از دست می‌دهند. این گرمای از دست رفته می‌تواند باعث گرم شدن بدن و افزایش دمای آن بشود.

خ. به دلیل اینکه تعریف کردن حیات غیرممکن است، ویژگی‌های مشترک جانداران قابل بررسی نیست.

پاسخ سوال خ

نادرست. تعریف حیات بسیار دشوار است و شاید حتی غیرممکن باشد، به همین دلیل به جای تعریف آن ویژگی‌های حیات را بررسی می‌کنند.

د. سطحی از سازمان‌یابی حیات که به طور مستقیم باعث تشکیل یک اجتماع می‌شود، قطعا از یک گونه موجود در یک مکان و زمان خاص تشکیل شده است.

پاسخ سوال د

درست. سطحی از سازمان‌یابی حیات که به طور مستقیم باعث تشکیل یک اجتماع می‌شود جمعیت است. جمعیت از گونه که در یک مکان و زمان خاص زندگی می‌کند تشکیل شده است.

ذ. در دهمین سطح سازمان‌یابی حیات برخلاف نهمین سطح، بوم‌سازگان‌های متفاوت از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران دیده می‌شود.

پاسخ سوال ذ

درست. نهمین سطح سازمان‌یابی حیات زیست‌بوم است. در زیست‌بوم بوم‌سازگان‌هایی وجود دارند که از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران مشابه هستند. زیست‌کره شامل همه بوم‌سازگان‌های زمین است و زیست‌بوم‌های مختلف بوم‌سازگان‌هایی مختلف از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران دارند.

ر. وجود بعضی از ویژگی‌ها در بدن جاندار، منجر به افزایش نیاز جاندار به ویژگی‌های دیگر می‌شود.

پاسخ سوال ر

درست. مثلا وجود تولید مثل باعث می‌شود که جانور نیاز داشته باشد انرژی بیشتری را از محیط جذب کند.

ز. هر جاندار که توانایی حفظ وضعیت درونی خود در یک محدوده ثابت را دارد، به طور حتم از دستگاه‌های مختلف برای حفظ پایداری بهره می‌برد.

پاسخ سوال ز

نادرست. جانداران چه تک سلولی باشند و چه پرسلولی توانایی حفظ وضعیت درونی خود در یک محدوده ثابت را دارند، اما جانداران تک سلولی دارای دستگاه نیستند.

ژ. در اولین سطح از سطوح سازمان‌یابی حیات که از تعامل بین جمعیت‌های گوناگون تشکیل می‌شود به طور حتم عوامل غیرزنده محیط در آن نقشی ندارند.

پاسخ سوال ژ

درست. منظور صورت سوال سطح اجتماع است. این سطح اولین سطحی‌ست که در آن جمعیت‌های گوناگون در کنار هم جمع می‌شوند. در این سطح عوامل غیرزنده محیط نقشی ندارند.

س. در اولین سطح از سطوح سازما‌ن‌یابی حیات که از تعامل بین افراد یک گونه تشکیل می‌شود، به طور حتم ویژگی‌های ظاهری همه افراد، مشابه می‌باشد.

پاسخ سوال س

نادرست. منظور سوال سطح جمعیت است که برای اولین بار تعامل بین افراد یک گونه در این سطح دیده می‌شود. در جمعیت یک گونه ویژگی‌های ظاهری همه افراد مشابه نیست. مثلا اگر به شکل کتاب درسی نگاه کنید در جمعیت گوزن‌ها برخی شاخ‌دار و برخی بدون شاخ هستند.

ش. در ارتباط با سطوح سازمان‌یابی حیات، پایین‌ترین سطحی که در آن عوامل غیر زنده محیط مشاهده می‌شود، بلافاصله پس از سطحی قرار دارد که در آن تعامل جمعیت‌های مختلف دیده می‌شود.

پاسخ سوال ش

درست. پایین‌ترین سطحی که در آن عوامل غیر زنده محیط مشاهده می‌شود سطح بوم‌سازگان است. بوم‌سازگان بلافاصله بعد از اجتماع قرار دارد. در اجتماع تعامل بین جمعیت‌های گوناگون دیده می‌شود.

ص. در ارتباط با پنجمین سطح سازمان‌یابی حیات می‌توان گفت برخلاف سطح دوم و چهارم، هر جز سازنده آن همواره تمامی ویژگی‌های حیات را از خود نشان می‌دهد.

پاسخ سوال ص

نادرست. پنجمین سطح سازمان‌یابی حیات جاندار است. یک جاندار تا زمانی که بالغ نباشد نمی‌تواند تولید مثل کند. بنابراین نمی‌تواند این ویژگی را همواره از خود نشان بدهد.

مولکول‌های زیستی

برای بررسی سلول‌ها، ابتدا باید گروه‌های اصلی تشکیل دهنده آن‌ها را بشناسیم. چهار گروه کربوهیدرات‌ها، لیپیدها، پروتئین‌ها و نوکلئیک اسید‌ها مولکول‌های تشکیل دهنده سلول هستند. این مولکول‌ها، مولکول‌های زیستی نام دارند.

کربوهیدرات‌ها

همان‌طور که از نام‌شان پیداست از کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شده‌اند.

مونوساکاریدها

ساده‌ترین قندها مونوساکارید‌ها هستند.

گلوکز و فروکتوز مونوساکاریدهایی با شش کربن هستند.

ریبوز مونوساکاریدی با پنج کربن است.

دی‌ساکاریدها

دی‌ساکاریدها از ترکیب دو مونوساکارید تشکیل می‌شود. دی‌ساکاریدهایی که در کتاب درسی وجود دارند:

ساکارز (دی‌ساکارید موجود در قند و شکر) = گلوکز + فروکتوز

مالتوز (قند موجود در جوانه گندم و جو) = گلوکز + گلوکز

پلی‌ساکاریدها

پلی‌ساکاریدها از ترکیب چند مونوساکارید به دست می‌آید. سلولز و گلیکوژن پلی‌ساکارید هستند.

انواعی از پلی‌ساکاریدهای معرفی شده در کتاب درسی:

نشاسته = در سیب‌زمینی و غلات وجود دارند.

گلیکوژن = در جانوران و قارچ‌ها ساخته می‌شود. این پلی ساکارید در کبد و ماهیچه وجود دارد و منبع ذخیره گلوکز در جانوران است.

سلولز = در گیاهان ساخته می‌شود و در تولید پارچه و کاغذ استفاده می‌شود.

لیپیدها

لیپیدها مانند کربوهیدرات‌ها از سه عنصر کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شده‌اند.

لیپیدهای معرفی شده در کتاب درسی:

تری‌گلیسیرید = هر تری‌گلیسیرید از یک مولکول گلیسرول و سه اسید چرب تشکیل شده است. روغن‌ها و چربی‌ها از انواع تری‌گلیسیریدها هستند. نقش تری‌گلیسیریدها ذخیره انرژی در بدن است. سوختن هر گرم تری‌گلیسیرید دو برابر سوختن هر گرم کربوهیدرات است.

فسفولیپیدها = فسفولیپیدها بخش اصلی غشای یاخته‌ای را تشکیل می‌دهند. ساختار آن‌ها شبیه تری‌گلیسیریدهاست، با این تفاوت که مولکول گلیسرول در فسفولیپیدها به دو اسید چرب و یک گروه فسفات متصل می‌شود.

کلسترول = این لیپید در ساخت غشای سلول‌های جانوری و نیز انواعی از هورمون‌ها شرکت می‌کند.

پروتئین‌ها

پروتئين‌ها به نسبت دو گروه اول یک عنصر بیشتر دارند. درواقع آن‌ها از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند. از به هم پیوستن این عناصر آمینواسیدها تشکیل می‌شود. پروتئین‌ها از هم به پیوستن این آمینواسیدها تشکیل می‌شوند.

نوکلئیک‌اسیدها

این مولکول‌ها به نسبت پروتئین‌ها یک عنصر بیشتری دارند. آن‌ها از کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و فسفر تشکیل شده‌اند.

مولکول دنا که کار ذخیره اطلاعات وراثتی را انجام می‌دهد یک نوع نوکلئیک اسید است.

خودآزمایی ۲

الف. نوعی کربوهیدرات که در شکر و قندی و که می‌خوریم وجود دارد، به طور حتم از اتصال دو مونوساکارید مشابه ایجاد شده است.

پاسخ سوال الف

نادرست. قند موجود در شکر و قند ساکارز است. ساکارز از پیوند یک گلوکز و یک فروکتوز تشکیل می‌شود. بنابراین این قند از دو مونوساکارید مشابه تشکیل نشده است.

ب. نوعی کربوهیدرات که در سیب‌زمینی و غلات دیده می‌شود، به طور حتم ساخت آن توسط قارچ‌ها نیز صورت می‌گیرد.

پاسخ سوال ب

نادرست. کربوهیدراتی که در سیب‌زمینی و غلات دیده می‌شود نشاسته است اما گلیکوژن که منبع ذخیره گلوکز جانوران است در جانوران و قارچ‌ها ساخته می‌شود.

پ. مقدار انرژی تولید شده از یک گرم تری‌گلیسیرید با مقدار انرژی تولید شده از دو گرم گلیکوژن تقریبا یکسان است.

پاسخ سوال پ

درست. انرژی تولید شده از یک گرم تری‌گلیسیرید حدود دو برابر انرژی تولید شده از یک گرم کربوهیدرات است. از همین جمله کتاب می‌توانیم متوجه شویم مقدار انرژی تولید شده از یک گرم تری‌گلیسیرید با مقدار انرژی تولید شده از دو گرم گلیکوژن تقریبا یکسان است.

ت. پلی‌ساکارید ذخیره‌ای گیاهان همانند کربوهیدرات شکر، انواع یکسانی از ساده‌ترین کربوهیدرات‌ها را دارد.

پاسخ سوال ت

نادرست. پلی‌ساکارید ذخیره‌ای گیاهان نشاسته است. در نشاسته فقط گلوکز وجود دارد، در حالی که کربوهیدرات شکر ساکارز است و از یک گلوکز و یک فروکتوز تشکیل شده است.

ث. به طور حتم همه عناصر سازنده گروهی از لیپیدها که در آن‌ها گلیسرول به سه بخش دیگر متصل شده است با کربوهیدرات‌ها یکسان هستند.

پاسخ سوال ث

نادرست. در تری‌گلیسیریدها مولکول گلیسرول به سه اسید چرب متصل شده و در فسفولیپیدها گلیسرول به دو اسید چرب و یک فسفات متصل است. پس در هر دو مولکول گلیسرول به سه بخش دیگر متصل شده است. عناصر سازنده تری‌گلیسریدها با کربوهیدرات‌ها یکسان است، اما این موضوع برای فسفولیپیدها (به دلیل داشتن گروه فسفات) صادق نیست.

ج. در ساختار آمینواسیدها برخلاف بخش اصلی تشکیل دهنده غشای سلول فسفات دیده می‌شود.

پاسخ سوال ج

نادرست. آمینواسیدها از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند و در ساختار آن‌ها فسفات به کار نرفته است. بخش اصلی تشکیل دهنده غشای سلول فسفولیپید است که دارای فسفات است، پس عبارت صورت سوال برعکس گفته است.

چ. گروهی از مولکول‌های زیستی که در انقباض ماهیچه‌ها نقش اصلی را بر عهده دارند، به هیچ‌وجه درون اندامک کیسه‌ای شکل سلول‌های بدن انسان یافت نمی‌شوند.

پاسخ سوال چ

نادرست. برای حل سوال باید بدانیم پروتئین‌ها در انقباض ماهیچه‌ها نقش اصلی را بر عهده دارند، همچنین اندامک کیسه‌ای شکل سلول‌های بدن انسان می‌تواند کافنده‌تن یا ریزکیسه باشد. می‌دانیم که در کافنده‌تن انواعی از آنزیم‌های پروتئینی وجود دارد.

ح. در سطحی از سطوح سازمان‌یابی که بلافاصله پیش از جمعیت قرار گرفته است، به طور حتم میزان مولکول‌های زیستی آن نسبت به سطح اول بیشتر است.

پاسخ سوال ح

نادرست. پیش از جمعیت سطح فرد قرار دارد. می‌دانیم در تک سلولی‌ها یک سلول می‌تواند یک فرد باشد. بنابراین در تک سلولی‌ها تعداد مولکول‌های سطح اول با سطح پنجم برابر است.

خ. هر مولکولی که دارای اسید چرب است جز لیپیدهای ذخیره کننده انرژی بوده و در تشکیل ساختار اجزای سلول نقش ندارد.

پاسخ سوال خ

نادرست. تری‌گلیسیرید‌ها و فسفولیپیدها دارای اسید چرب هستند. می‌دانیم فسفولیپیدها در تشکیل غشا نقش اصلی را برعهده دارد.

د. هیچ یک از مولکول‌های زیستی که دارای عناصر C و H و O هستند، نمی‌توانند در کاغذسازی و تولید انواعی از پارچه‌ها به کار بروند.

پاسخ سوال د

درست. همه مولکول‌های زیستی دارای C و H و O هستند. یکی از مولکول‌های زیستی کربوهیدرات است که برخی از آن‌ها مانند سلولز در کاغذسازی و تولید انواعی از پارچه‌ها به کار می‌روند.

ذ. نوعی مولکول زیستی که در ساخت انواعی از هورمون‌ها نقش دارد به طور حتم در ساختار غشای سلول‌های جانوری دیده می‌شود.

پاسخ سوال ذ

درست. پروتئین‌ها و کلسترول در ساخت انواعی از هورمون‌ها نقش دارند. هر دو نوع مولکول نام برده در غشای سلول‌های جانوری دیده می‌شود.

ر. نوعی مولکول زیستی که نقش مهمی در ذخیره اطلاعات وراثتی دارد به طور حتم تنها گروه مولکول‌های زیستی دارای فسفر است.

پاسخ سوال ر

نادرست. اطلاعات وراثتی در دنا ذخیره می‌شود. دنا یک نوع نوکلئيک‌اسید است و می‌دانیم نوکلئیک‌اسیدها دارای فسفر هستند. دقت کنید فسفر در برخی لیپیدها مانند فسفولیپید دیده می‌شود.

ز. هر مولکول پروتئینی که در سلول بدن انسان دیده می‌شود، الزاما به گذر مواد از عرض غشای کوچکترین واحد ساختاری حیات کمک می‌کند.

پاسخ سوال ز

نادرست. کوچکترین واحد ساختار حیات سلول است. پروتئين‌ها کارها مختلفی را در سلول انجام می‌دهد که یکی از آن‌ها کمک به گذر از عرض غشاست.

انتقال از خاک به برگ

آب و مواد مورد نیاز گیاهان، که از خاک اطراف ریشه‌ها جذب می‌شود و در مسیرهایی به ساقه و برگ می‌رود. بخش زیادی از آب جذب شده از سطح برگ‌ها به هوا تبخیر می‌شود. خروج آب به صورت بخار از سطح اندام‌های هوایی گیاه تعرق نامیده می‌شود. تعرق، سازوکار لازم را برای جابه‌جایی آب و مواد معدنی به برگ فراهم می‌کند.

جابه‌جایی مواد در گیاهان را می‌توان در دو مسیر کوتاه و بلند بررسی کرد؛ در مسیر کوتاه، جابه‌جایی آب و مواد در سطح یاخته یا چند یاخته بررسی می‌شود. در مسیر بلند، جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی‌تر بررسی می‌شود. این مسافت در بعضی درختان به بیش از صدمتر می‌رسد. در هر دوی این مسیرها آب به عنوان انتقال‌دهنده مواد، نقش اساسی دارد که این نقش به علت ویژگی‌های آن است.

جابه‌جایی مواد در مسیر کوتاه

انتقال مواد در سطح یاخته‌ای

در این حالت،جابه‌جایی مواد با فرایندهای فعّال و غیرفعّال و در حد یاخته انجام می‌شود. با این فرایندها قبلا آشنا شدید. شیوه‌هایی مثل انتشار و انتقال فعّال، نمونه‌هایی از این روش‌هاست. برای انتقال آب در عرض غشای بعضی یاخته‌های گیاهی و جانوری و غشای واکوئول بعضی یاخته‌های گیاهی، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. هنگام کم آبی، ساخت این پروتئین‌ها تشدید می‌شود.

انتقال مواد در عرض ریشه

در عرض ریشه، انتقال آب و مواد محلول معدنی به سه روش انجام می‌شود؛ انتقال از عرض غشا، انتقال سیمپلاستی و انتقال آپوپلاستی.

۱-انتقال عرض غشایی شامل جابه‌جایی مواد از عرض غشای یاخته است.

۲-سیمپلاست به معنی پروتوپلاست همراه با پلاسمودسم‌ها است. انتقال سیمپلاستی حرکت مواد از پروتوپلاست یک یاخته به یاخته مجاور، از راه پلاسمودسم‌هاست. آب و بسیاری از مواد محلول می‌تواند از فضای پلاسمودسم به یاخته‌های دیگر منتقل شود. منافذ پلاسمودسم آن‌قدر بزرگ است که پروتئین‌ها، نوکلئیک‌اسیدها و حتی ویروس‌های گیاهی از آن عبور می‌کند.

۳-در مسیر آپوپلاستی، حرکت مواد محلول از فضاهای بین یاخته‌ای و دیواره یاخته‌ای انجام می‌شود.

آب و مواد محلول در عرض ریشه سرانجام به درونی‌ترین لایۀ پوست به نام درون‌پوست می‌رسند. درون‌پوست استوانه‌ای ظریف از یاخته‌ها است که یاخته‌های آن کاملا به هم چسبیده‌اند و سدی را در مقابل آب و مواد محلول ایجاد می‌کنند.

یاخته‌های درون‌پوست در دیواره جانبی خود دارای نواری از جنس چوب‌پنبه(سوبرین) هستند که به آن نوار کاسپاری گفته می‌شود. بنابراین آب و مواد محلول آن نمی‌توانند از طریق مسیر آپوپلاستی وارد یاخته‌های درون‌پوست شوند.

یاخته‌های درون‌پوست انتقال مواد را کنترل می‌کنند. این لایه در ریشه مانند صافی عمل می‌کند که مانع از ورود مواد ناخواسته یا مضر مسیر آپوپلاستی به درون گیاه می‌شوند. درون‌پوست، همچنین از برگشت مواد جذب شده به بیرون از ریشه جلوگیری می‌کند.

بعد از درون پوست حرکت در هر سه مسیر ادامه می‌یابد. مواد به آوندهای چوبی منتقل، و آماده جابه‌جایی برای مسیرهای طولانی‌تر می‌شود که به این فرایند، بارگیری چوبی گفته می‌شود.

در ریشه بعضی گیاهان، نوار کاسپاری علاوه بر دیواره‌های جانبی درون‌پوست، دیواره پشتی را نیز می‌پوشاند و انتقال مواد از این یاخته‌ها را غیرممکن می‌کند. در برش عرضی و زیر میکروسکوپ نوری این یاخته‌ها ظاهر نعلی یا U شکل دارند.

در این گیاهان یاخته‌های درون‌پوستی ویژه‌ای، به نام یاخته معبر وجود دارند که فاقد نوار کاسپاری در اطراف خود هستند و انتقال مواد به آوندها از طریق این یاخته‌ها انجام می‌شود.

انتقال آب و مواد معدنی در مسیر بلند

شیره خام در گیاهان، گاه تا فواصل بسیار طولانی جابه‌جا می‌شود. انتشار برای فواصل طولانی، کارآمد نیست. در گیاهان، جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی توسط جریان توده‌ای انجام می‌شود. سرعت انتشار آب و مواد در گیاه، چند میلی‌متر در روز است ولی در جریان توده‌ای، این سرعت به چندین متر در روز می‌رسد. جریان توده‌ای در آوندهای چوبی تحت اثر دو عامل فشار ریشه‌ای و تعرق، و با همراهی خواص ویژه آب انجام می‌شود.

فشارریشه‌ای

یاخته‌های درون‌پوست و یاخته‌های زنده پیرامون آوندهای ریشه، با انتقال فعّال، یون‌های معدنی را به درون آوندهای چوبی منتقل می‌کنند. این عمل باعث افزایش مقدار این یون‌ها، افزایش فشار اسمزی و در نتیجه ورود آب به درون آوند چوبی می‌شود. در اثر تجمع آب و یون‌ها، فشار در آوندهای چوبی ریشه افزایش می‌یابد و فشار ریشه‌ای را ایجاد می‌کند. فشار ریشه‌ای باعث هل دادن شیره خام به سمت بالا می‌شود. در بیشتر گیاهان، فشار ریشه‌ای در صعود شیره خام نقش کمی دارد و در بهترین حالت می‌تواند چند متر آن را به بالا بفرستد. پس چه عاملی باعث حرکت شیره خام به نوک درختان بسیار بلند می‌شود؟

تعرق

عامل اصلی انتقال شیره خام، مکشی است که در اثر تعرق از سطح گیاه ایجاد می‌شود. علت تعرق نیز حرکت آب از محل دارای آب بیشتر به محل با آب کمتر است. ستون آب درون آوندهای چوبی پیوسته است. این پیوستگی به علت ویژگی‌های هم‌چسبی و دگرچسبی مولکول‌های آب است.

بیشتر تعرق گیاهان از روزنه‌های برگ انجام می‌شود. نیروی مکش تعرق آن‌قدر زیاد است که در یک روز گرم می‌تواند باعث کاهش قطر تنه یک درخت شود؛ هرچند این کاهش اندک است. اگر دیواره آوندهای چوبی استحکام کافی نداشت به راحتی در اثر مکش تعرق، له می‌شد.

در گیاهان، تعرق می‌تواند از طریق روزنه‌های هوایی، پوستک و عدسک‌ها انجام شود. بیشتر تبادل گازها و در نتیجه تعرق برگ‌ها از منفذ(روزن) بین یاخته‌های نگهبان روزنه هوایی انجام می‌شود.

روزنه‌های هوایی می‌توانند با باز و بسته شدن، مقدار تعرق را تنظیم کنند. باز و بسته شدن روزنه به دلیل ساختار خاص یاخته‌های نگهبان روزنه و تغییر فشار تورژسانس آن‌ها است. جذب آب به دنبال انباشت مواد محلول در یاخته‌های نگهبان روزنه انجام می‌شود.

عوامل محیطی و عوامل درونی گیاه باز و بسته شدن روزنه ها را تنظیم می‌کنند. مثلا نور با تحریک انباشت ساکارز و یون‌های ^–Cl و ⁺K در یاخته نگهبان، فشار اسمزی یاخته‌ها را افزایش می‌دهد و آب از یاخته‌های مجاور به یاخته‌های نگهبان روزنه وارد می‌شود. در نتیجه، یاخته‌ها دچار تورژسانس شده و به علت ساختار ویژه آن‌ها، روزنه باز می‌شود. بسته شدن روزنه‌ها هم، به علت خروج آب از یاخته‌های نگهبان روزنه انجام می‌شود.

ساختار یاخته‌های نگهبان روزنه

دیواره یاخته‌های نگهبان روزنه، ساختار خاصی دارند که با جذب آب، افزایش طول پیدا می‌کنند.

یکی از این عوامل، آرایش شعاعی رشته‌های سلولزی است که مانند کمربندی دور دیواره یاخته‌های نگهبان روزنه قرار دارند. این کمربندهای سلولزی، هنگام تورژسانس یاخته، مانع از گسترش عرضی یاخته شده، ولی مانع افزایش طول یاخته نمی‌شوند.

عامل دیگر، اختلاف ضخامت در دیواره یاخته‌های نگهبان روزنه است. هنگام تورژسانس، به علت ضخامت کمتر، دیواره پشتی یاخته بیشتر منبسط می‌شود. این دو ویژگی باعث می‌شود هنگام جذب آب و تورژسانس، یاخته‌ها خمیدگی پیدا کند و روزنه هوایی باز شود. در این حالت امکان تبادل گازها، فراهم می‌شود.

عوامل موثر بر باز و بسته شدن روزنه‌ها

در گیاهان، تغییرات مقدار نور، دما، رطوبت و کربن دی‌اکسید از مهم‌ترین عوامل محیطی موثر بر حرکات روزنه‌های هوایی است. مقدار آب گیاه و نیز هورمون‌های گیاهی، از عوامل درونی مهم هستند.

افزایش مقدار نور، دما و کاهش کربن دی‌اکسید، تا حدی معین، می‌تواند باعث باز شدن روزنه‌ها در گیاهان شود. کاهش شدید رطوبت هوا باعث بسته شدن روزنه‌ها می‌شود.

رفتار روزنه‌های برخی گیاهان نواحی خشک مانند بعضی کاکتوس‌ها، در حضور نور متفاوت است و سبب می‌شود در طول روز، روزنه‌ها بسته بمانند و از هدر رفتن آب جلوگیری شود.

کاهش تعداد روزنه‌ها،کاهش تعداد یا سطح برگ‌ها نیز از سازگاری‌های گیاهان برای زندگی در محیط‌های خشک هستند.

عوامل موثر در باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی

*

عامل	نحوه تاثیر بر روزنه
نور	افزایش نور => باز شدن	افزایش شدید => بسته شدن
دما	افزایش دما => باز شدن	افزایش شدید => بسته شدن
کربن دی‌اکسید	کاهش CO2 => باز شدن	افزایش شدید => بسته شدن
رطوبت	کاهش رطوب => باز شدن	افزایش شدید => بسته شدن
آبسیزیک اسید(+یازدهم)	افزایش آبسیزیک اسید => بسته شدن روزنه	–

تعریق

در هنگام شب یا در هوای بسیار مرطوب که شدت تعرق کاهش می‌یابد، یاخته‌های درون‌پوست همچنان به پمپ کردن یون‌های معدنی به درون استوانه آوندی ادامه می‌دهند. اگر مقدار آبی که در اثر فشار ریشه‌ای به برگ‌ها می‌رسد از مقدار تعرق آن از سطح برگ بیشتر باشد، آب به صورت قطراتی از انتها یا لبه برگ‌های بعضی گیاهان علفی خارج می‌شود که به آن تعریق می‌گویند.

گرچه شرایط محیطی ایجادکننده تعریق مشابه شرایط ایجاد شبنم است، این دو پدیده را نباید با هم اشتباه گرفت. تعریق از ساختارهای ویژه‌ای به نام روزنه‌های آبی انجام می‌شود و نشانه فشار ریشه‌ای است. این روزنه‌ها همیشه باز هستند و محل آن‌ها در انتها یا لبه برگ‌هاست.

مقایسه تعریق و تعرق

*

تعریق	تعرق
خروج آب به شکل مایع از گیاه	خروج آب به شکل گاز از گیاه
فقط از طریق برگ انجام می‌شود	علاوه بر برگ از محل‌هایی مانند ساقه نیز می‌تواند انجام شود
از طریق روزنه آبی انجام می‌شود	از طریق روزنه‌های هوایی، عدسک و پوستک انجام می‌شود.

حرکت شیره پرورده

می‌دانید که شیره پرورده، درون آوندهای آبکشی حرکت می‌کند. حرکت شیره پرورده در همه جهات می‌تواند انجام شود.

بخشی از گیاه که ترکیبات آلی مورد نیاز بخش‌های دیگر گیاه را تأمین می‌کند، محل منبع و بخشی از گیاه که ترکیبات آلی به آنجا می‌روند و ذخیره(مثلًا ریشه) یا مصرف (گل) می‌شوند، محل مصرف نامیده می‌شود.

برگ ها از مهم‌ترین محل‌های منبع هستند. بخش‌های ذخیره‌کننده مواد آلی، هنگام ذخیره این مواد، محل مصرف و هنگام آزادسازی آن، محل منبع به شمار می‌آیند. برای تعیین سرعت و ترکیب شیره پرورده میتوان از شته‌ها استفاده کرد.

چگونگی حرکت شیره پرورده

حرکت شیره پرورده از طریق سیتوپلاسم یاخته‌های زنده آبکشی و از یاخته‌ای به یاخته دیگر انجام می‌شود. بنابراین حرکت شیره پرورده از شیره خام کندتر و پیچیده‌تر است. یک گیاه‌شناس آلمانی به نام ارنست مونش، الگوی جریان فشاری را برای جابه‌جایی شیره پرورده، ارائه داده است.

مقایسه شیره خام و پرورده

*

شیره خام	شیره پرورده
درون آوندهای چوبی جابه‌جا می‌شود	درون آوندهای آبکشی جابه‌جا می‌شود
فقط از ریشه به اندام هوایی حرکت می‌کند(در یک جهت)	در همه جهان حرکت می‌کند
شامل آب و مواد معدنی‌ست که توسط ریشه جذب شده است	شامل آب و مواد آلی‌ست که توسط گیاه تولید شده است
حرکت ساده و سریع‌تری دارد	حرکت پیچیده و کندتری دارد

مواد آلی در گیاهان به صورت تنظیم‌شده، تولید و مصرف می‌شوند. برای مثال در گل‌دهی یا تولید میوه، گاهی تعداد محل‌های مصرف، بیشتر از آن است که محل‌های منبع بتوانند مواد غذایی آن‌ها رافراهم کنند. در این موارد ممکن است گیاه به حذف بعضی گل‌ها، دانه‌ها یا میوه‌های خود اقدام کند تا مقدار کافی مواد قندی به محل‌های مصرفِ باقی‌مانده برسد. در باغبانی، برای داشتن میوه‌های درشت‌تر، تعدادی ازگل‌ها یا میوه‌های جوان را می‌چینند تا درختان میوه‌هایی کمتر ولی درشت‌تر به بار آورند.

گیاهان شیوه‌های شگفت‌انگیزی برای گرفتن مواد مورد نیاز خود از جانداران دیگر دارند. گیاهان با بعضی از این جانداران ارتباط همزیستی برقرار می‌کنند. از مهم‌ترین انواع این همزیست‌ها، قارچ ریشه‌ای‌ها(میکوریزا) و باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن هستند.

قارچ‌ریشه‌ای

یکی از معمول‌ترین سازگاری‌ها برای جذب آب و مواد مغذّی، هم‌زیستی ریشه گیاهان با انواعی از قارچ‌ها است که به آن قارچ‌ریشه‌ای گفته می‌شود. حدود ۹۰ درصد گیاهان دانه‌دار با قارچ‌ها همزیستی دارند. این قارچ‌ها در سطح ریشه زندگی می‌کنند. رشته‌های ظریفی به درون ریشه می‌فرستد که تبادل مواد را با آن انجام می‌دهند.

در قارچ‌ریشه‌ای، قارچ، مواد آلی را از ریشۀ گیاه می‌گیرد و برای گیاه، مواد معدنی و به خصوص فسفات فراهم می‌کند. پیکر رشته‌ای و بسیار ظریف قارچ‌ها، نسبت به ریشه گیاه با سطح بیشتری از خاک در تماس است و می‌تواند مواد معدنی بیشتری را جذب کند.

همزیستی گیاه با تثبیت‌کننده‌های نیتروژن

برخی گیاهان با انواعی از باکتری‌ها همزیستی دارند که این هم‌زیستی برای به دست آوردن نیتروژنِ بیشتر است. دو گروه مهم این باکتری‌ها عبارت‌اند از: ریزوبیوم‌ها و سیانوباکتری‌ها.

ریزوبیوم‌ها

از گذشته برای تقویت خاک، تناوب کشت انجام می‌شد که در آن گیاهان زراعی مختلف به صورت پی‌در پی کشت می‌شد. یکی از انواع گیاهانی که در تناوب کشت مورد استفاده قرار می‌گیرد، گیاهان تیرۀ پروانه‌واران است(دلیل این نام‌گذاری، شباهت گل‌های آن‌ها به پروانه است).

سویا، نخود و یونجه از گیاهان مهم زراعی این تیره هستند. در ریشه این گیاهان و در محل برجستگی‌هایی به نام گرهک، نوعی باکتری تثبیت‌کننده نیتروژن به نام ریزوبیوم زندگی می‌کند. هنگامی که این گیاهان می‌میرند یا بخش‌های هوایی آن‌ها برداشت می‌شود، گرهک‌های آن‌ها در خاک باقی می‌ماند و گیاخاک غنی از نیتروژن ایجاد می‌کنند. ریزوبیوم‌ها با تثبیت نیتروژن، نیاز گیاه را به این عنصر برطرف می‌کنند و گیاه نیز مواد آلی مورد نیاز باکتری را برای آن فراهم می‌کند.

باکتری‌های موثر در تغذیه غذایی

*

	ریزوبیوم	سیانوباکتری	آمونیاک‌ساز	نیترات‌ساز
توانایی تثبیت نیتروژن را دارد	دارد	برخی	ندارد	ندارد
می‌تواند آمونیوم را از مواد آلی تولید کند	خیر	خیر	بله	خیر
آمونیوم را مصرف می‌کند	خیر	خیر	خیر	بله
با گیاه تیره پروانه‌واران همزیستی دارد	بله	خیر	خیر	خیر
با گونرا همزیستی دارد	خیر	بله	خیر	خیر
با گیاه آزولا همزیستی دارد	خیر	بله	خیر	خیر
توانایی فتوسنتز دارد	خیر	بله	خیر	خیر
مواد آلی مورد نیاز را از یک جاندار دیگر می‌گیرد	بله	بله	–	–

همزیستی با سیانوباکتری‌ها

سیانوباکتری‌ها نوعی از باکتری‌های فتوسنتزکننده هستندکه بعضی از آن‌ها می‌توانند علاوه بر فتوسنتز، تثبیت نیتروژن هم انجام دهند. آزولا گیاهی کوچک است که در تالاب‌های شمال و مزارع برنج کشور به فراوانی وجود دارد. گیاه آزولا با سیانوباکتری‌ها هم‌زیستی دارد و نیتروژن تثبیت‌شده آن را دریافت می‌کند.

گیاه گونرا نیز در نواحی فقیر از نیتروژن رشد شگفت‌انگیزی دارد. چگونه این گیاه با وجود کمبود نیتروژن چنین رشدی دارد؟ سیانوباکتری‌های هم‌زیست درون ساقه و دمبرگ این گیاه، تثبیت نیتروژن انجام می‌دهند و از محصولات فتوسنتزی گیاه استفاده می‌کنند.

روش‌های دیگر به دست آوردن مواد غذایی در گیاهان

گیاهان حشره‌خوار

این گیاهان فتوسنتزکننده‌اند، ولی در مناطقی زندگی می‌کنند که از نظر نیتروژن فقیرند. در این گیاهان برخی برگ‌ها برای شکار و گوارش جانوران کوچک مانند حشرات، تغییر کرده است. گیاه توبره‌واش که از گیاهان حشره‌خوار است در تالاب‌های شمال کشور می‌روید. این گیاه حشرات و لارو آن‌ها را به سرعت به درون بخش کوزه مانند خود می‌کشد و سپس گوارش می‌دهد. در شکل زیر، انواع دیگری از گیاهان حشره‌خوار نشان داده شده است.

گیاهان انگل

انواعی از گیاهان انگل وجود دارند که همه یا بخشی از آب و مواد غذایی خود را از گیاهان فتوسنتزکننده دریافت می‌کنند. گیاه سِس، نمونه‌ای از این گیاهان است. این گیاه ساقه نارنجی یا زردرنگی تولید می‌کند که فاقد ریشه است. گیاه سس به دور گیاه سبز میزبان خود می‌پیچد و اندام‌های مکنده ایجاد می‌کند. که به درون آوندهای گیاه نفوذ، و مواد مورد نیاز انگل را جذب می‌کند. گل جالیز نمونه دیگری از این گیاهان است که با ایجاد اندام مکنده و نفوذ آن به ریشه گیاهان جالیزی، مواد مغذی را دریافت می‌کند.

گیاهان، مواد مورد نیاز را از هوا، آب یا خاک اطراف خود جذب می‌کنند. کربن دی‌اکسید یکی از مهم‌ترین موادی است که گیاهان از هوا جذب می‌کنند. کربن، اساس ماده آلی و بنابراین یکی از عناصر مورد نیاز گیاهان است.

سایر مواد مغذی هم بیشتر از طریق خاک جذب می‌شوند.

خاک و مواد مغذی مورد نیاز گیاهان

خاک، ترکیبی از مواد آلی، غیرآلی و ریزجانداران(میکرو ارگانیسم‌ها) است. خاک‌های مناطق مختلف به علت تفاوت در این ترکیبات، توانایی متفاوتی در نگهداری آب، مقدار هوای خاک، pH و مواد معدنی دارند.

گیاخاک(هوموس)، لایه سطحی خاک است و به طور عمده از بقایای جانداران و به ویژه اجزای در حال تجزیۀ آن‌ها تشکیل شده است. گیاخاک، با داشتن بارهای منفی، یون‌های مثبت را در سطح خود نگه می‌دارند و در نتیجه مانع از شست‌وشوی این یون‌ها می‌شوند. گیاخاک همچنین باعث اسفنجی شدن حالت خاک می‌شود که برای نفوذ ریشه مناسب است.

ذرات غیر آلی خاک از تخریب فیزیکی و شیمیایی سنگ‌ها در فرایندی به نام هوازدگی ایجاد می‌شوند. این ذرات از اندازه بسیار کوچک رس تا درشت شن و ماسه را شامل می‌شوند. تغییرات متناوب یخ زدن و ذوب شدن، که باعث خرد شدن سنگ‌ها می‌شود، نمونه‌ای از اثر هوازدگی فیزیکی است. اسیدهای تولید شده توسط جانداران و نیز ریشه گیاهان هم می‌توانند هوازدگی شیمیایی ایجاد کنند.

جذب مواد معدنی خاک

نیتروژن و فسفر دو عنصر مهمی هستند که در ساختار پروتئین‌ها و مولکول‌های وراثتی شرکت می‌کنند. گیاهان، ترکیبات این دو عنصر را بیشتر از خاک جذب می‌کنند.

جذب نیتروژن

با اینکه جوِّ زمین دارای ۷۸ درصد نیتروژن(N₂) است، گیاهان نمی‌توانند شکل مولکولی نیتروژن را جذب کنند. بیشتر نیتروژنِ مورد استفاده گیاهان به صورت یون آمونیوم (⁺NH) یا نیترات (^–NO) است. این ترکیبات در خاک و توسط ریزجانداران تشکیل می‌شوند. خلاصه‌ای از این فرایندها در شکل ۱ نشان داده شده است. به تبدیل نیتروژن جو به نیتروژن قابل استفاده گیاهان تثبیت نیتروژن گفته می‌شود.

بخشی از نیتروژن تثبیت شده در خاک، حاصل عملکرد زیستی باکتری‌هاست. باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن، به صورت آزاد در خاک یا همزیست با گیاهان زندگی می‌کنند. نیتروژن تثبیت شده در این باکتری‌ها به مقدار قابل توجهی دفع، و یا پس از مرگ آن‌ها برای گیاهان قابل دسترس می‌شود.

امروزه تلاش‌های زیادی برای انتقال ژن‌های موثر در تثبیت نیتروژن به گیاهان در جریان است، تا بدون نیاز به این باکتری‌ها، نیتروژن موردنیاز در اختیار گیاه قرار گیرد.

مقایسه آمونیوم و نیترات

	مقایسه آمونیوم و نیترات
	آمونیوم	نیترات
جاندار تولیدکننده	باکتری تثبیت‌کننده نیتروژن+آمونیاک‌ساز	باکتری‌های نیترات‌ساز
جاندار مصرف‌کننده	گیاه+باکتری نیترات‌ساز	گیاه
نوع بار الکتریکی	مثبت	منفی
تعداد اتم	۵	۴
منشا	نیتروژن جو+نیتروژن درون مواد آلی خاک	آمونیوم
به اندام هوایی گیاه می‌رود	بله	خیر

جذب فسفر

فسفر (P) از دیگر عناصر معدنی است که کمبود آن، رشد گیاهان را محدود می‌کند. گیاهان، فسفر مورد نیاز خود را به‌صورت یون‌های فسفات از خاک به دست می‌آورند. گرچه فسفات در خاک فراوان است، اغلب برای گیاهان غیرقابل دسترس است. یکی از دلایل، این است که فسفات به بعضی ترکیبات معدنی خاک به طور محکمی متصل می‌شود. برخی گیاهان برای جبران، شبکه گسترده‌تری از ریشه‌ها و یا ریشه‌های دارای تار کشنده بیشتر ایجاد می‌کنند که جذب را افزایش می‌دهد.

بهبود خاک

خاکِ مناطق مختلف ممکن است دچار کمبود برخی مواد یا فزونی مواد دیگر باشد. اصلاح این خاک‌ها می‌تواند آن‌ها را برای گیاهان قابل کشت کند. اگر این خاک‌ها دچار کمبود باشند، با افزودن کود میتوان حاصل‌خیزی آن‌ها را افزایش داد. زیست‌شناسان برای تشخیص نیازهای تغذیه‌ای گیاهان، آن‌ها را در محلول‌های مغذّی رشد می‌دهند. این محلول‌ها، آب و عناصر مغذی محلول به مقدار معین دارند. از این شیوه برای تشخیص اثرات عناصر بر رشد و نمو گیاهان نیز استفاده می‌شود.

مقدار نیتروژن، فسفر و پتاسیم قابل دسترس در اغلب خاک‌ها محدود است، به همین دلیل در بیشتر کودها این عناصر وجود دارند. کودهای مهم در انواع آلی، شیمیایی و زیستی(بیولوژیک) وجود دارند. کودهای آلی، شامل بقایای درحال تجزیه جانداران‌اند. این کودها مواد معدنی را به آهستگی آزاد می‌کنند و چون به نیازهای جانداران شباهت بیشتری دارند، استفاده بیش از حد آن‌ها به گیاهان آسیب کمتری می‌زند. از معایب این کودها، احتمال آلودگی به عوامل بیماری‌زاست.

کودهای شیمیایی شامل مواد معدنی هستند که به راحتی در اختیار گیاه قرار می‌گیرند؛ بنابراین می‌توانند به سرعت، کمبود مواد مغذّی خاک را جبران کنند. مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی می‌تواند آسیب‌های زیادی به خاک و محیط زیست وارد و بافت خاک را تخریب کند. از طرفی، با شسته شدن توسط بارش‌ها، این مواد به آب‌ها وارد می‌شوند. حضور این مواد باعث رشد سریع باکتری‌ها، جلبک‌ها و گیاهان آبزی می‌شود. افزایش این عوامل مانع نفوذ نور و اکسیژن کافی به آب می‌شود و می‌تواند باعث مرگ و میر جانوران آبزی شود.

کودهای زیستی شامل باکتری‌هایی هستند که برای خاک مفید و با فعّالیت و تکثیر خود، مواد معدنی خاک را افزایش می‌دهند. استفاده از این کودها بسیار ساده‌تر و کم هزینه‌تر است. این کودها معمولًا به همراه کودهای شیمیایی به خاک افزوده می‌شوند و معایب دو نوع کود دیگر را ندارند.

همان‌طور که کاهش عناصر مغذی در خاک برای گیاهان زیان‌بار است، افزایش بیش از حدّ بعضی مواد در خاک می‌تواند مسمومیت ایجاد کند و مانع رشد گیاهان شود. بعضی گیاهان می‌توانند غلظت‌های زیادی از این مواد را درون خود به صورت ایمن نگهداری کنند؛ مثلا نوعی سرخس می‌تواند آرسنیک را که ماده‌ای سمّی برای گیاه است، در خود جمع کند. بعضی گیاهان می‌توانند آلومینیم را نیز در بافت‌ها ذخیره کنند. مثلًا گیاه گل ادریسی که در خاک‌های خنثی و قلیایی صورتی رنگ هستند در خاک‌های اسیدی آبی رنگ می‌شوند. این تغییر رنگ به علت تجمع آلومینیوم در گیاه است. بعضی گیاهان نیز با جذب و ذخیرۀ نمک‌ها، موجب کاهش شوری خاک می‌شوند. با کاشت و برداشت این گیاهان در چند سال پی‌درپی می‌توان باعث کاهش شوری خاک و بهبود کیفیت آن شد.

از دانه تا درخت

چگونه از دانه‌ای کوچک، گیاهی چندین برابر بزرگ‌تر یا درختی با چندین متر طول ایجاد می‌شود؟ چه چیزی سبب می‌شود که گیاهان، شاخه و برگ جدید تولید کنند؟ یا چرا از شاخه یا ساقه جدا شده، گیاه کاملی ایجاد می‌شود؟

تا به اینجا دانستید که پیکر گیاه آوندی از سه سامانه بافتی ساخته می‌شود. اما منشا این سامانه‌های بافتی چیست؟ برای پاسخ به این پرسش باید به نوک ساقه و ریشه توجه کنیم.

در نوک ساقه و ریشه، یاخته‌های مریستمی وجود دارند که دائماً تقسیم می‌شوند و یاخته‌های موردنیاز برای ساختن سامانه‌های بافتی را تولید می‌کنند. این یاخته‌ها به طور فشرده قرار می‌گیرند و هسته درشت آنها که در مرکز قرار دارد، بیشترِ حجمِ یاخته را به خود اختصاص می‌دهد. در ادامه، انواع مریستم را بررسی می‌کنیم.

مریستم نخستین ریشه

این مریستم نزدیک به انتهای ریشه قرار دارد و با بخش انگشتانه مانندی به نام کلاهک پوشیده می‌شود. کلاهک ترکیب پلی‌ساکاریدی ترشح می‌کند که سبب لزج شدن سطح آن و درنتیجه نفوذ آسان ریشه به خاک می‌شود. یاخته‌های سطح بیرونی کلاهک به طور مداوم می‌ریزند و با یاخته‌های جدید، جانشین می‌شوند. کلاهک این مریستم را در برابر آسیب‌های محیطی، حفظ می‌کند.

مریستم نخستین ساقه

این مریستم عمدتاً در جوانه‌ها قرار دارد. جوانه‌ها مجموعه‌ای از یاخته‌های مریستمی و برگ‌های بسیار جوان‌اند . رشد جوانه‌ها علاوه بر افزایش طول ساقه، به ایجاد شاخه‌ها و برگ‌های جدیدی نیز می‌انجامد. جوانه‌ها را براساس محلی که قرار دارند در دو گروه جوانه راسی(انتهایی) و جوانه جانبی قرار می‌دهند.

مریستم نخستین علاوه بر جوانه‌ها، در فاصله بین دو گره در ساقه یا شاخه نیز وجود دارد. گره، محلی است که برگ به ساقه یا شاخه متصل است.

نتیجه فعّالیت مریستم نخستین، افزایش طول و تا حدودی عرضِ ساقه، شاخه و ریشه و نیز تشکیل برگ و انشعاب‌های جدید ساقه و ریشه است. چون با فعّالیت این مریستم ساختار نخستین گیاه شکل می‌گیرد، به آن، مریستم نخستین می‌گویند.

ساختار نخستین ساقه و ریشه

مقایسه ریشه گیاه تک‌لپه و دولپه

	ریشه گیاه تک‌لپه	ریشه گیاه دو لپه
دسته آوندی	دارد	دارد
استوانه آوندی	دارد	دارد
قطر استوانه آوندی	بیشتر	کمتر
شکل ریشه	افشان	مستقیم
بافت مغز	دارد	ندارد
حجم پوست	کم	زیاد
پوستک	ندارد	ندارد
عدسک	ندارد	دارد(مسن)

مقایسه ساقه تک‌لپه و دولپه

.

	ساقه گیاه تک‌لپه	ساقه گیاه دولپه
تعداد دسته آوندی	بیشتر	کمتر
استوانه آوندی	ندارد	دارد
قطر استوانه آوندی	–	زیاد
آرایش آوندها	پراکنده	روی یک دایره
بافت مغز	ندارد	دارد
پوست	خیلی نازک	دارد
پوستک	دارد	دارد(جوان)
عدسک	ندارد	دارد(مسن)

مریستم‌هایی که بعدا عمل می‌کنند

تشکیل ساقه‌ها و ریشه‌هایی با قطر بسیار در نهان‌دانگان دولپه‌ای نمی‌تواند حاصل فعّالیت مریستم نخستین در این گیاهان باشد. بنابراین باید مریستم‌های دیگری باشند تا بتوانند با تولید مداوم یاخته‌ها، بافت‌های لازم برای این افزایش قطر را فراهم کنند. به این مریستم‌ها که در افزایش ضخامت نقش دارند، مریستم پسین می‌گویند. دو نوع مریستم پسین در گیاهان دو لپه ای وجود دارد.

کامبیوم چوب آبکش

این مریستم همانطورکه از نامش پیداست، منشا بافت‌های آوندی چوب و آبکش است. این مریستم بین آوندهای آبکش و چوب نخستین تشکیل می‌شود و آوندهای چوبِ پسین را به سمت داخل و آوندهای آبکشِ پسین را به سمت بیرون تولید می‌کند. مقدار بافت آوند چوبی‌ای که این مریستم می‌سازد، به مراتب بیشتر از بافت آوند آبکشی است.

کامبیوم چوب‌پنبه‌ساز

این مریستم در سامانه بافت زمینه‌ای ساقه و ریشه تشکیل می‌شود، به سمت درون، یاخته‌های پارانشیمی و به سمت بیرون، یاخته‌هایی را می‌سازد که دیواره آنها به تدریج چوب‌پنبه‌ای می‌شود و در نتیجه، بافتی به نام بافت چوب‌پنبه را تشکیل می‌دهند. چوب‌پنبه از ترکیبات لیپیدی و نسبت به آب نفوذناپذیر است. بافت چوب‌پنبه بافت مرده‌ای است.

کامبیوم چوب‌پنبه‌ساز و یاخته‌های حاصل از آن در مجموع پیراپوست(پریدرم) را تشکیل می‌دهند. پیراپوست در اندام‌های مسن، جانشین روپوست می‌شود. پیراپوست به علت داشتن یاخته‌های چوب‌پنبه‌ای شده، نسبت به گازها نیز نفوذناپذیر است، در حالی‌که بافت‌های زیر آن زنده‌اند و برای زنده  ماندن به اکسیژن نیاز دارند؛ به همین علت در پیراپوست مناطقی به نام عدسک ایجاد می‌شود. در این مناطق یاخته‌ها از هم فاصله دارند و امکان تبادل گازها را فراهم می‌کنند.

آنچه به عنوان پوست درخت می‌شنـاسیم، مجـموعـه‌ای از لایه‌های بافتی است که از آوند آبکش پسین شروع می‌شود و تا سطح اندام ادامه دارد. با کندن پوست درخت، کامبیوم آوندساز در برابر آسیب‌های محیطی قرار می‌گیرد.

بسیار مهم: مسئله فاصله

در مبحث مریستم‌های پسین مسائلی وجود دارد برای مقایسه فاصله لایه‌ها. به شکل شماتیک که مربوط به یک درخت پنج ساله است توجه کنید.

از کامبیوم آوندساز شروع می‌کنیم.

کامبیوم آوندساز آوندهای چوبی را به سمت داخل و آوندهای آبکش‌ها به سمت خارج می‌سازند. اعداد نشان دهنده سال ساخت است. مثلا عدد یک نشان دهنده آوند چوب و آبکشی‌ست که در سال اول ساخته شده و عدد ۵ نشان دهنده آوند چوب و آبکشی‌ست که در سال پنجم ساخته شده است.

همان‌طور که می‌بینید آوند چوب و آبکش‌های قدیمی به تدریج از کامبیوم آوندساز فاصله می‌گیرند و جدیدترین آوندهای ساخته شده همواره در کنار کامبیوم قرار دارد.

حالا یک سوال: فاصله بین چوب سال اول و پنجم بیشتر است یا آوندهای آبکش سال اول و پنجم؟

به دلیل اینکه آوندهای چوب ضخیم‌تر هستند فاصله بین آوندهای چوبی نیز بیشتر است.

حالا به سراغ کامبیوم چوب‌پنبه ساز می‌رویم.

این کامبیوم به سمت داخل سلول‌های پارانشیم و به سمت خارج سلول‌هایی می‌سازند که بعدا چوب‌پنبه‌ای می‌شود. با توجه به این موضوع سلول‌های پارانشیم در کنار آوند‌های آبکش قرار می‌گیرند.

حالا سوالی دیگر: در درخت بالا، فاصله بین سلول‌های پارانشیم و آوند آبکش سال اول بیشتر است، یا فاصله بین آبکش سال پنجم و کامبیوم آوندساز؟

پاسخ این است که فاصله برابر است. سلول‌های پارانشیم در کنار آوند آبکش سال پنجم قرار دارد و آبکش سال پنجم نیز در کنار کامبیوم.

یکی از سوالات خودآزمایی مربوط به این مسئله است. خودتان آن را حل کنید و سپس پاسخنامه را چک کنید.

مقایسه انواع کامبیوم

.

	کامبیوم آوندساز	کامبیوم چوب‌پنبه‌ساز
در چه گیاهانی وجود دارند؟	دو لپه‌ای چوبی
چه سلول‌های تولید می‌کنند؟	آوند چوبی(به داخل)-آوندی آبکش(به خارج)	پارانشیم(به داخل)-سلول‌های که چوب‌پنبه‌ای می‌شوند(به خارج)
ایجاد سلول‌هایی با دیواره لیگنینی	دارد	ندارد
ایجاد سلول‌های زنده بدون هسته	دارد	ندارد
سلول‌های تولیدی آن جز پوست درخت است؟	فقط آوند آبکش	همه سلول‌های تولیدی
محل قرارگیری	بین آوند چوب و آبکش نخستین	در سامانه زمینه‌ای
بخش اعظم سلول‌های تولیدی	آوند چوب	پارانشیم
در پوست درخت قرار دارد	ندارد	دارد

سازش با محیط

مساحت پهناوری از سرزمین ایران را مناطق خشک و کم آب تشکیل می‌دهند؛ اما در این مناطق انواعی از گیاهان زندگی می‌کنند. برای اینکه بدانیم این گیاهان چه ویژگی‌های ساختاری متناسب با محیط دارند، ابتدا باید به این موضوع توجه کنیم که این گیاهان با چه مشکلاتی مواجه‌اند.

همانطور که از نام این مناطق پیداست، آب در این مناطق کم، و به همین علت پوشش گیاهی اندک است. تابش شدید نور خورشید و دمای بالا، به ویژه در روز، از ویژگی‌های دیگر این مناطق است. در نتیجه، گیاهانی می‌توانند در چنین مناطقی زندگی کنند که توانایی بالایی در جذب آب و نیز سازوکارهایی برای کاهش تبخیر آن داشته باشند.

روزنه‌هایی در غار

خرزهره گیاهی است که به طور خودرو در چنین مناطقی رشد می‌کند. پوستک در برگ‌های این گیاه ضخیم است و روزنه‌های آن در فرورفتگی‌های غارمانندی قرار می‌گیرند.

در این فرورفتگی‌ها تعداد فراوانی کرک وجود دارد. این کرک‌ها با به دام انداختن رطوبت هوا، اتمسفر مرطوبی در اطراف روزنه‌ها ایجاد می‌کنند و مانع خروج بیش از حد آب از برگ می‌شوند.

بعضی گیاهان در این مناطق ترکیب‌های پلی ساکاریدی در واکوئول‌های خود دارند. این ترکیبات مقدار فراوانی آب جذب می‌کنند و سبب می‌شوند تا آب فراوانی در واکوئول‌ها ذخیره شود. گیاه در دوره‌های کم آبی از این آب استفاده می‌کند.

شما چه ویژگی‌های دیگری می‌شناسید که به حفظ زندگی گیاهان در چنین محیط‌هایی کمک می‌کند؟

با توجه به اینکه کشور ما با مشکل کم آبی مواجه است، شناخت ساختار گیاهان، نقش مهمی در انتخاب گونه‌های گیاهی مناسب برای کشاورزی و توسعه فضای سبز دارد.

زندگی در آب

بعضی گیاهان در آب و یا جاهایی زندگی می‌کنند که زمان‌هایی از سال با آب پوشیده می‌شوند. این گیاهان با مشکل کمبود اکسیژن مواجه‌اند، به همین علت برای زیستن در چنین محیط‌هایی سازش‌هایی دارند. تشکیل فضاهای وسیع در بافت پارانشیم ریشه، ساقه و برگ از سازش‌های چنین گیاهانی است.

جنگل‌های حرّا در سواحل استان‌های هرمزگان و سیستان و بلوچستان از بوم سازگان‌های ارزشمند ایران‌اند. ریشه‌های درختان حرّا در آب و گِل قرار دارند. درختان حرّا برای مقابله با کمبود اکسیژن، ریشه‌هایی دارند که از سطح آب بیرون آمده‌اند. این ریشه‌ها با جذب اکسیژن، مانع از مرگ ریشه‌ها به علت کمبود اکسیژن می‌شوند. به همین علت به این ریشه‌ها، شُش ریشه می‌گویند.

در تک لپه‌ها ما انشعاب ساقه نداریم. جوانه جانبی هم نداریم.

انواع بافت‌های گیاهی

اگر ریشه، ساقه و برگ را در نهان‌دانگان برش دهیم، سه بخش در آنها قابل تشخیص است؛ به هر یک از این بخش‌ها سامانه بافتی می‌گویند؛ زیرا هر سامانه از بافت‌ها و یاخته‌های گوناگونی تشکیل شده است؛ بنابراین پیکر گیاهان نهان‌دانه(گلدار) از سه سامانه بافتی به نام‌های پوششی، زمینه‌ای و آوندی تشکیل می‌شود. هر سامانه بافتی، عملکرد خاصی دارد؛ مثلا سامانه بافت پوششی، اندام‌ها را در برابر خطرهایی حفظ می‌کند که در محیط بیرون قرار دارند. به نظر شما عملکرد دو سامانه دیگر چیست؟ در ادامه، به توضیح هر یک از این سامانه‌ها می‌پردازیم.

سامانه بافت پوششی

چند نکته در ارتباط با گوجه فرنگی

میوه گوجه فرنگی در ابتدا سبز است و سپس قرمز می‌شود. در زمان رسیده شدن کلروپلاست‌ها به کروموپلاست تبدیل می‌شود.

گوجه فرنگی گیاهی دو لپه است.

در نوک ریشه کلاهک قرار دارد.

هر چه در طول ریشه به سمت نوک پیش می‌رویم اندازه و تراکم تارهای کشنده کمتر می‌شود.

این سامانه سراسر اندام گیاه را می‌پوشاند و آن را در برابر عوامل بیماری‌زا و تخریب‌گر، حفظ می‌کند؛ بنابراین عملکردی شبیه پوست در جانوران دارد.

سامانه بافت پوششی دربرگ‌ها، ساقه‌ها و ریشه‌های جوان روپوست نامیده می‌شود و معمولا از یک لایه یاخته تشکیل شده است. سامانه بافت پوششی در اندام‌های مسن گیاه، پیراپوست(پری‌درم) نامیده می‌شود(با آن در گفتار۳، آشنا می‌شوید).

یکی از کارهای روپوست، کاهش تبخیر آب از اندام‌های هوایی گیاه است؛ اما روپوست چگونه این کار را انجام می‌دهد؟ لایه‌ای روی سطح بیرونیِ یاخته‌های روپوست قرار دارد. این لایه پوستک نامیده می‌شود. پوستک از ترکیبات لیپیدی ساخته شده است. یاخته‌های روپوستی این ترکیبات را می‌سازند. پوستک از ورود نیش حشرات و عوامل بیماری‌زا به گیاه، نیز جلوگیری می‌کند و در حفظ گیاه در برابر سرما نیز نقش دارد. بعضی گیاهان پوستک ضخیم دارند. پوستک به علت لیپیدی بودن به کاهش تبخیر آب از سطح برگ کمک می‌کند.

بعضی یاخته‌های روپوستی دراندام‌های هوایی گیاه، به یاخته‌های نگهبان روزنه، کُرک و یاخته‌های ترشحی، تمایز می‌یابند. یاخته‌های نگهبان روزنه برخلاف یاخته‌های دیگر روپوست، سبزینه دارند. تار کشنده در ریشه‌های جوان، از تمایز یاخته‌های روپوست ایجاد می‌شود. روپوستِ ریشه، پوستک ندارد.

سامانه بافت زمینه‌ای

این سامانه که فضای بین روپوست وبافت آوندی را پر می‌کند از سه نوع بافت پارانشیمی(نرم‌آ کَند)، کُلانشیمی(چسب آ کَند) و اسکلرانشیمی(سخت آ کَند) تشکیل می‌شود.

بافت پارانشیمی رایج‌ترین بافت در این سامانه است. یاخته‌های پارانشیمی، دیواره نخستین نازک و چوبی نشده دارند؛ بنابراین نسبت به آب نفوذپذیرند. وقتی گیاه زخمی می‌شود، این یاخته‌ها تقسیم می‌شوند و آن را بازسازی می‌کنند. بافت پارانشیمی کارهای متفاوتی، مانند ذخیره مواد و فتوسنتز انجام می‌دهد. پارانشیم سبزینه‌دار به فراوانی در اندام‌های سبز گیاه، مانند برگ دیده می‌شود.

بافت کلانشیم از یاخته‌هایی با همین نام ساخته شده است. این یاخته‌ها دیواره پسین ندارند؛ اما دیواره نخستین آنها ضخیم است. به همین علت ضمن ایجاد استحکام، سبب انعطاف‌پذیری اندام می‌شوند. این بافت مانع رشد اندام گیاهی نمی‌شود. یاخته‌های کلانشیمی معمولا زیرِ روپوست قرار می‌گیرند.

بافت اسکلرانشیم از یاخته‌هایی با همین نام ساخته شده است. ذره‌های سختی که هنگام خوردن گلابی زیر دندان حس می‌کنیم، مجموعه‌ای از این یاخته‌هاست. این یاخته‌ها دیواره پسین ضخیم و چوبی شده دارند. چوبی شدن دیواره، به علت تشکیل ماده‌ای به نام لیگنین(چوب) است که در نهایت سبب مرگ پروتوپلاست میشود. این یاخته‌ها نقش استحکامی دارند.

دو نوع یاخته اسکلرانشیمی وجود دارد. اسکلرئیدها، یاخته‌های کوتاه وفیبرها، یاخته‌های دراز اسکلرانشیمی‌اند. از فیبرها در تولید طناب و پارچه نیز استفاده می‌کنند.

سامانه بافت آوندی

این سامانه بافتی، ترابری مواد را در گیاه بر عهده دارد، زیرا دارای بافت آوندی چوبی و بافت آوندی آبکشی است. به یاد می‌آورید این دو نوع بافت چه تفاوت اساسی با هم دارند؟

اصلی‌ترین یاخته‌های این بافت‌ها، یاخته‌هایی‌اند که آوندها را می‌سازند و همان‌طور که می‌دانید شیره خام و پرورده را در سراسر گیاه جابه‌جا می‌کنند. در این بافت‌ها علاوه بر آوندها، یاخته‌های دیگری مانند یاخته‌های پارانشیمی و فیبر نیز وجود دارد.

آوندهای چوبی یاخته‌های مرده‌ای‌اند که دیواره چوبی شده آن‌ها، به جا مانده است. لیگنین در دیواره یاخته‌های آوندچوبی به شکل‌های متفاوتی قرار می‌گیرد.

بعضی آوندهای چوبی از یاخته‌های دوکی شکل دراز به نام تراکئید ساخته شده‌اند. درحالی که بعضی دیگر، از به دنبال هم قرار گرفتنِ یاخته‌های کوتاهی به نام عنصر آوندی تشکیل می‌شوند. در عناصر آوندی دیواره عرضی از بین رفته و لوله پیوسته‌ای تشکیل شده است.

آوند آبکش از یاخته‌هایی ساخته می‌شود که دیواره نخستین سلولزی دارند. دیواره عرضی در این یاخته‌ها صفحه آبکشی دارد. این یاخته‌ها هسته ندارند، اما زنده‌اند؛ زیرا سیتوپلاسم آن‌ها از بین نرفته است. در کنار آوندهای آبکشِ نهان‌دانگان، یاخته‌های همراه قرار دارند. این یاخته‌ها به آوندهای آبکش در ترابری شیره پرورده کمک می‌کنند. همانطور که در شکل زیر می‌بینید، دسته‌های فیبر، آوندها را در بر گرفته‌اند.

تراکئید، عناصر آوندی و آوند آبکش

جدول مقایسه

	تراکئید	عنصر آوندی	آوند آبکش
هسته	ندارد	ندارد	دارد
دیواره پسین	دارد	دارد	ندارد
دیواره عرضی	دارد	ندارد	دارد
شکل سلول	کشیده و دوکی شکل	کوتاه و پهن	دراز
روش انتقال مواد	از طریق لان	از طریق انتهای به هم متصل سلول‌ها	از طریق صفحات آبکش

دیواره سلولی

اگر از شما بپرسند که یاخته در گیاهان چه تفاوتی با یاخته در جانوران دارد، احتمالًا علاوه بر سبزدیسه(کلروپلاست)، دیواره را نیز نام می‌برید. یاخته، اولین بار در بافت چوب‌پنبه، مشاهده شد. چوب پنبه از یاخته‌های مرده تشکیل شده است. یاخته‌های این بافت در مشاهده با میکروسکوپ به صورت مجموعه حفره‌هایی دیده می‌شوند که دیواره‌هایی آن‌ها را از یکدیگر جدا کرده‌اند. این دیواره‌ها، دیواره یاخته‌ای و تنها بخش باقی‌مانده از یاخته گیاهی در بافتی مرده‌اند.

دیواره یاخته‌ای دربافت‌های زنده گیاه، بخشی به نام پروتوپلاست را در بر می‌گیرد. پروتوپلاست شامل غشا، سیتوپلاسم و هسته است.

دیواره عملکردهای متفاوتی دارد. حفظ شکل و استحکام یاخته‌ها و در نتیجه استحکام پیکر گیاه، کنترل تبادل مواد بین یاخته‌ها و جلوگیری از ورود عوامل بیماری‌زا از کارهای دیواره یاخته‌ای است.

برای پی بردن به نقش دیواره در هر یک از این کارها ابتدا باید ساختار دیواره را بشناسیم. این دیواره از سه بخش تشکیل شده است: تیغه میانی، دیواره نخستین و دیواره پسین.

۱. در تقسیم یاخته گیاهی لایه‌ای به نام تیغه میانی تشکیل می‌شود. این لایه، سیتوپلاسم را به دوبخش تقسیم می‌کند و در نتیجه، دو یاخته ایجاد می‌شود. تیغه میانی از پکتین ساخته شده است. پکتین مانند چسب عمل می‌کند و دو یاخته را درکنار هم نگه می‌دارد.

۲. پروتوپلاست هریک از یاخته‌های تازه تشکیل شده، دیواره نخستین را می‌سازد. در این دیواره، علاوه بر پکتین رشته‌های سلولز وجود دارند. دیواره نخستین، مانند قالبی، پروتوپلاست را در بر می‌گیرد؛ اما مانع رشد آن نمی‌شود؛ زیرا قابلیت گسترش و کشش دارد و همراه با رشد پروتوپلاست و اضافه شدن ترکیبات سازنده دیواره، اندازه آن نیز افزایش می‌یابد.

۳. در بعضی یاخته‌های گیاهی، لایه‌های دیگری نیز ساخته می‌شود که به مجموع آن‌ها دیواره پسین می‌گویند. رشته‌های سلولزی در هر لایه از دیواره پسین با هم موازی و با لایه دیگر زاویه دارند. استحکام و تراکم این دیواره از دیواره نخستین بیشتر است. دیواره پسین مانع از رشد یاخته می‌شود.

بررسی یک دیدگاه اشتباه در مورد دیواره سلول‌های گیاهی

تصور ما از دیواره در سلول‌های گیاهی به شکل زیر است:

۱-یک پروتوپلاست بدون دیوار اولیه وجود دارد.

۲-این پروتوپلاست تقسیم می‌شود و دو پروتوپلاست جدید می‌سازد.

۳-پروتوپلاست‌های جدید در اطراف خود دیوار می‌سازند. به این صورت که:

الف. ابتدا تیغه‌ی میانی ایجاد می‌شود و به غشا می‌چسبد.

ب. سپس دیوار نخستین در سمت خارج تیغه میانی ایجاد می‌شود(درواقع دور از غشا ایجاد می‌شود).

پ. در مرحله آخر دیواره پسین در سمت خارج دیواره نخستین تشکیل می‌شود(و همچنان تیغه میانی چسبیده به غشا باقی می‌ماند).

اما تصور بالا تصور اشتباهی از سلول‌های گیاهی‌ست. سلول‌های گیاهی اصلا سلول‌های جدا از هم نیستند و تقریبا به شکل زیر قرار می‌گیرند. درواقع:

الف. اگر دقت کنید همانند تعریف کتاب درسی تیغه میانی مثل چسب عمل کرده و سلول‌های گیاهی را به هم می‌چسباند.

ب. با توجه به تعریف بالا و تصویر پایین، تیغه میانی می‌تواند بین سلول‌های مختلف مشترک باشد.

پ. اگر دقت کنید دیواره نخستین برخلاف تصویر غلطی که قبلا توضیح دادم در کنار غشا قرار می‌گیرد نه دور از آن.

ت. اگر به تصویر دقت کنید متوجه می‌شوید که دیواره نخستین برخلاف تیغه میانی بین سلول‌های مختلف مشترک نیست. حالا باید متوجه شوید چرا کتاب درسی می‌گوید دیواره نخستین مانند قالبی عمل کرده و سلول را در بر می‌گیرد.

دیدیم که دیواره یاخته‌ای، دور تا دور یاخته را می‌پوشاند. آیا این دیواره، یاخته‌ها را به‌طور کامل از هم جدا می‌کند؟ مشاهده بافت‌های گیاهی با میکروسکوپ الکترونی نشان می‌دهد که کانال‌های سیتوپلاسمی از یاخته‌ای به یاخته دیگر کشیده شده‌اند. به این کانال‌ها،پلاسمودسم می‌گویند.

مواد مغذی و ترکیبات دیگر می‌توانند از راه پلاسمودسم‌ها از یاخته‌ای به یاخته دیگر بروند. پلاسمودسم‌ها در مناطقی از دیواره به نام لان، به فراوانی وجود دارند. لان به منطقه‌ای گفته می‌شود که دیواره یاخته‌ای در آنجا نازک مانده است.

لان و پلاسمودسم

جدول مقایسه لان و پلاسمودسم

ویژگی	لان	پلاسمودسم
در چه سلولی وجود دارد	زنده و مرده	زنده
تیغه میانی	دارد	ندارد
دیواره نخستین	دارد	ندارد
دیواره پسین	ندارد	ندارد
تعداد در یک سلول زنده	کمتر	بیشتر
اندازه نسبی	بزرگتر	کوچکتر

واکوئول محلی برای ذخیره

چگونه گیاه پژمرده بعد از آبیاری شاداب می‌شود؟ برای پاسخ به این پرسش باید نگاهی دقیق به یاختۀ گیاه داشته باشیم. می‌دانیم یکی از ویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، داشتن اندامکی به نام واکوئول است. در این اندامک، مایعی به نام شیرۀ واکوئولی قرار دارد. شیرۀ واکوئولی ترکیبی از آب و مواد دیگر است. مقدار و ترکیب این شیره، از گیاهی به گیاه دیگر و حتی از بافتی به بافت دیگر فرق می‌کند.

بعضی یاخته‌های گیاهی واکوئول درشتی دارند که بیشترِ حجم یاخته را اشغال می‌کند.

وقتی تعداد مولکول‌های آب در واحد حجم در محیط بیشتر از یاخته باشد، آب وارد یاخته می‌شود، در نتیجه پروتوپلاست حجیم و به دیواره فشار می‌آورد. در این حالت واکوئول‌ها پرآب و حجیم‌اند. دیواره یاخته‌ای در برابر این فشار تا حدی کشیده می‌شود، اما پاره نمی‌شود. یاخته در این وضعیت در حالت تروژسانس یا تورم است. حالت تورم یاخته‌ها در بافت‌های گیاهی سبب می‌شود که اندام‌های غیر چوبی، مانند برگ و گیاهان علفی استوار بمانند.

اگر به هر علتی تراکم آب کم شود، پروتوپلاست جمع می‌شود و از دیواره فاصله می‌گیرد. این وضعیت، پلاسمولیز نامیده می‌شود. اگر پلاسمولیز طولانی‌مدت باشد، پژمردگی حتی با آبیاری فراوان نیز رفع نمی‌شود و گیاه به دنبال مرگ یاخته‌هایش، می‌میرد.

به جز آب، واکوئول محل ذخیره ترکیبات پروتئینی، اسیدی و رنگی است که در گیاه ساخته می‌شوند؛ آنتوسیانین یکی از ترکیبات رنگی است که در واکوئول ذخیره می‌شود. آنتوسیانین در ریشه چغندر قرمز، کلم بنفش و میوه‌هایی مانند پرتقال توسرخ، به مقدار فراوانی وجود دارد. جالب است که رنگ آنتوسیانین در pHهای متفاوت تغییر می‌کند.

پروتئین، یکی دیگر از ترکیباتی است که در واکوئول ذخیره می‌شود. گِلوتن یکی از این پروتئین‌هاست که در گندم و جو ذخیره می‌شود و برای رشد و نمو رویان به مصرف می‌رسد.

رنگ در گیاهان

گیاهان را به سبز بودن می‌شناسیم؛ در حالی که انواعی از رنگ‌ها در گیاهان دیده می‌شود. دانستیم که بعضی رنگ‌ها به علت وجود مواد رنگی در واکوئول است. آیا رنگ زرد یا نارنجی ریشه هویج، و رنگ قرمز میوه گوجه فرنگی مربوط به ترکیبات رنگی در واکوئول‌هاست؟ پاسخ منفی است.

یکی دیگر از ویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، داشتن اندامکی به نام دیسه(پلاست) است. انواعی از دیسه‌ها در گیاهان وجود دارد. سبزدیسه(کلروپلاست) به مقدار فراوانی سبزینه دارد. به همین علت گیاهان، سبز دیده می‌شوند.

نوع دیگری دیسه وجود دارد که در آن، رنگیزه‌هایی با نام کارتنوئیدها ذخیره می‌شوند. به این دیسه‌ها، رنگ‌دیسه(کروموپلاست) می‌گویند؛ مثلا رنگ‌دیسه‌ها در یاخته‌های ریشۀ گیاه هویج، مقدار فراوانی کاروتن دارند که نارنجی است.

مشخص شده است که ترکیبات رنگی در واکوئول و رنگ‌دیسه، پاداکسنده (آنتی‌اکسیدان)اند. ترکیبات پاداُکسنده در پیش‌گیری از سرطان و نیز بهبود کارکرد مغز و اندام‌های دیگر نقش مثبتی دارند.

بعضی دیسه‌ها رنگیزه ندارند، مثلا در دیسه‌های یاخته‌های بخش خوراکی سیب زمینی، به مقدار فراوانی نشاسته ذخیره شده است که به همین علت به آن نشادیسه(آمیلوپلاست) می‌گویند. وجود نشادیسه در بخش خوراکی سیب زمینی را چگونه نشان می‌دهید؟

ذخیره نشاسته، هنگام رویش جوانه‌های سیب زمینی، برای رشد جوانه‌ها و تشکیل پایه‌های جدید از گیاه سیب زمینی مصرف می‌شود. سبزدیسه‌ها کاروتنوئید هم دارند که با رنگ سبزینه پوشیده می‌شوند؛ در پاییز با کاهش طول روز و کم شدن نور، ساختار سبزدیسه‌ها در بعضی گیاهان تغییر می‌کند و به رنگ‌دیسه تبدیل می‌شوند. در این هنگام سبزینه در برگ تجزیه می‌شود و مقدار کاروتنوئیدها افزایش می‌یابد.

ترکیبات دیگر در گیاهان

معمولا گیاهان را به عنوان جانداران غذا ساز می‌شناسیم، اما گیاهان ترکیبات دیگری می‌سازند که استفاده‌هایی به غیر از غذا دارند؛ مثلا قبل از تولید رنگ‌های شیمیایی، گیاهان از منابع اصلی تولید رنگ برای رنگ‌آمیزی الیاف بودند.آیا می‌دانید قبل از تولید رنگ‌های شیمیایی از چه گیاهانی برای رنگ‌آمیزی الیاف فرش استفاده می‌شد؟

اگر دمبرگ انجیر را ببرید یا اینکه میوه تازه انجیر را از شاخه جدا کنید، از محل برش، شیرۀ سفید رنگی خارج می‌شود که به آن شیرابه می‌گویند. ترکیب شیرابه، در گیاهان متفاوت، فرق می‌کند. لاستیک برای اولین بار از شیرابه نوعی درخت ساخته شد.

آلکالوئیدها از ترکیبات گیاهی‌اند و در شیرابه بعضی گیاهان به مقدار فراوانی وجود دارند. نقش آن‌ها دفاع از گیاهان در برابر گیاه‌خواران است.

آلکالوئیدها را در ساختن داروهایی مانند مسکن‌ها، آرام‌بخش‌ها و داروهای ضد سرطان به کار می‌برند. اما بعضی آلکالوئیدها اعتیادآورند. امروزه مصرف مواد اعتیادآور، از معضلات بسیاری از کشورهاست که سلامت و امنیت آن‌ها را تهدید می‌کند.

آیا گیاهی بودن یک ترکیب به معنی بی‌ضرر بودن آن است؟ شرکت‌های تجاری در تبلیغ محصولات خود و تشویق مردم برای خرید، عبارت محصول کاملا گیاهی‌ست و هیچ ضرری ندارد! را به کار می‌برند. در حالی که ترکیباتی در گیاهان ساخته می‌شود که در مقادیر متفاوت، ممکن است سرطان زا، مسموم کننده یا حتی کشنده باشند.