فرایند فتوسنتز :

مکان فتوسنتز کلروپلاست ها می باشد.کلروپلاستها ، اجسام رنگدانه داری (کلروفیل) در ستوپلاسم سلولهای برگ و دیگر بافت های سبز می باشند. اختلافات ژنتیکی و محیطی مقادیر نسبی رنگدانه کلروفیل را تغییر داده و برگهایی را تولید می کنند که رنگ سبز تیره تا زرد دارند.

علاوه بر کلروپلاست Co2 , H2o وانرژی نورانی خورشید نیز لازم است تا گلوکز تولید شود. گلوکز به برگها و یا به دانه ها رفته و تغییر شکل می دهد.

کارایی فتو سنتز :

کارایی فتوسنتز در حدود 1% است.یعنی از کل تشعشعات ورودی به یک مزرعه فقط 1% به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. رسیدن به کارایی بالا در فتوسنتز امکان پذیر است ولی در شرایط مزرعه بیش از 6% انتظار نمی رود.حد بالای کارایی تا 20% به صورت فرضی محاسبه شده است.

فتوسنتز و عملکرد غلات :

چون کربن جزء اصلی ماده خشک گیاه است . پس منطقی است که افزایش سرعت اسیمیلاسیون دی اکسید کربن باعث افزایش عملکرد شود. از حدود سالهای 1960 سرعت اسیمیلاسیون Co2 نقطه شروعی برای توجیه بهبود عملکرد گیاهان زراعی بوده است.و درک اینکه چرا افزایش سرعت فتوسنتز برگ ممکن است عملکرد را افزایش ندهد اساس درک فیزیولوژی در رابطه با رشد و نمو آن ها می باشد.

تمام مواد فتوسنتزی تولید شده به سمت عملکرد اقتصادی یعنی دانه هدایت نمی شود . بخشی به ریشه ها ، برگ ها ، ساقه ها و وظایف حیاتی گیاه مصرف می شود . لذا اندازه گیری سرعت فتوسنتز یک برگ از یک گیاه منفرد نمی تواند نشان دهنده کل سرعت فتوسنتز آن گیاه با جمعیت گیاهی باشد.

زلیچ دریافت که اندازه گیری فتوسنتز گمراه کننده است . و دریافت که عملکرد گیاه زراعی رابطه نزدیکی با اسیمیلاسیون فتوسنتزی خالص Co2 دارد که در طول فصل محاسبه شده باشد . و خمچنین آزمایشات ، بر روی غنی سازی Co2 حاکی از آن است که افزایش فتوسنتز خالص عملکرد را افزایش می دهد.

اختلاف در کارایی فتوسنتز :

برخی گونه های گیاهی زراعی سرعت فت.سنتزی متفاوتی را نشان می دهند . بعنوان مثال سورگوم و ذرت ظرفیت بهره برداری انرژی نورانی خورشید را با سرعت تقریبا 50 تا 66 % بیشتر از توتون دارند . که بخش عمده ای از این اختلاف را می توان با اختلافات در تنفس توضیح داد.

گیاهان C3 و C4 :

زمانی که اولین محصول فتوسنتزی در گیاه ،یک ترکیب 3 کربنه (C3) باشد از مسیر کالوین – بنسون و اگر 4 کربنه (C4) باشد از طریق هچ – اسلک است .که برای اصلاع گیاهان C4 به کار برده می شود. و انحراف از نوع فتوسنتز C4 را متابولیسم اسید کراسولاسه یا CAM می نامند که با مناطق خشک سازگاری دارد.

گیاهان C4 (ذرت ، س.رگوم ، ارزن) در شرایط گرم و نور زیاد کارایی بیشتری از گیاهان C3 (غلات) دارند . در مجموع کارایی آنها (C4) حدود 40 % است.

تمام گیاهان به انرژی نیاز دارند و این انرژی از طریق تنفس به دست می آید . 2 نوع تنفس وجود دارد :

1- مستقل از نور : قند و کربو هیدرات تولید شده در فتوسنتز را به CO2 و H2O تبدیل می کند. از نظر زراعی تنفس نشان دهنده تلفات است و باید به حداقل برسد که درست نیست زیرا تنفس لازم است تا انرژی برای رشد و بقای گیاه فراهم شود . و تنفس بیش از نیاز برای تولید عملکرد زاید است . پس اهمیت سرعت اسیمیلاسیون خالص بیش از سرعت فتوسنتز و تنفس است.

2 – تنفسی که در حضور نور و در گیاهان C3 مشاهده می شود و ظاهرا در گیاهان C4 وجود ندارد.

اختلافات گیاهان C3 و C4 :

1 – گیاهان C4 نسبت به C3 به نورهای با شدت بالا واکنش نشان می دهند.(2 برابر گیاهان C3)

2 – گیاهان C4 با کارایی بیشتری از CO2 استفاده می کنند و در شدت نور ثابت و نسبتا زیاد قادرند CO2 اطراف را به ppm 10 – 0 کاهش دهند. که این نقطه جبران است . در حالی که در C3 برابر ppm 150 -50 co2 است . نقطه جبرانی پایین نشان دهنده کارایی زیاد فتوسنتز است .

3- گیاهان C4 سرعت اسیمیلاسیون خالص بالاتری از C3 دارند که به خاطر عدم وجود تنفس نوری است

4 – درجه حرارت بر روی C4 تاثیر مطلوب ، و بر روی گیاهان C3 تاثیر نا مطلوبی دارد . تا دمای 0 تا 35 درجه سانتیگراد سرعت تنفس به ازای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش حدود 2 تا 4 برابر افزایش می یابد. بسیاری از گیاهان C3 در محدوده دمایی 25 تا 35 درجه سانتیگراد تولیدی ندارند ولی گیاهان C4 افزایش نولید دارند.

5 – در گیاهان C4 کارایی مصرف آب بیش از گیاهان C3 است . میانگین ماده خشک تولید شده برای هر 1000 گرم آب مصرفی ، 29/3 گرم برای C4 و 54/1 گرم برای C3 می باشد.

6 – سرعت انتقال با سرعت فتوسنتز همبستگی دلرد زیرا انتقال آهسته می تواند عملکرد را محدود کند . در برگهای گیاهان C4 انتقال 2 برابرسریعتر از برگهای C3 است.

7 – حداکثر رشد گیاهان C4 بیشتر از گیاهان C3 است (به جز چند استثناء). وقتی طول فصل رشد متوسط در نظر گرفته می شود سرعت رشد C3 برابر 13 گرم در متر مربع در روز بوده و برای گیاهان C4 برابر 22 گرم در متر مربع در روز می باشد. با محصور کردن گیاهان C3 و C4 در ظرف در بسته دارای نور اختلاف در تنفس نوری را می توان نشان داد . چون C4 نقطه جبرانی پایین تری از گیاهان C3 دارند زمانی که گیاهان C4 از CO2 مصرف می کنند گیاهان C3 از بین می روند.

نمو گیاه و فتو سنتز :

آندوسپرم بذر غلات زمانی تا مین کننده غذا است که بذر شروع به جوانه زنی و کلئوپتیل خارج و اولین برگ شروع به فتوسنتز نمایید. در شرایط گرم و مرطوب طی 4 تا 5 روز ، و در شرایط سرد و خنک تا 2 هفته طول می کشد. البته عمق کاشت و وجود سله در فواصل بین بذر کاری و سبز شدن نیز تاثیر دارد. بعد از سبز شدن و رشد سریع سطح فتوسنتزی کود را به صورت نواری در 2 طرف بذر و کمی پایین تر قرار می دهند.

اگربذر در تماس مستقیم با کود قرار بگیرد ، ممکن است سبب ضایعات اسمزی شود . مرحله رشد رویشی (جوانه زنی – گلدهی) ، که طی آن میانگره ها و تعداد پنجه ها ، تعداد و اندازه سلول ها ، طول میانگره ها تحت تاثیر طول مدت مرحله رویشی که خود نیز تحت تاثیر درجه حرارت و طول روز است .افزایش قطر ساقه ها از طریق بزرگ شدن سلول ها زمانی رخ می دهد که ساختمان های ضروری شکل گرفته اند.

مرحله رسیدگی از زمان تلقیح گل تا بلوغ بذر می باشد.این مرحله برای توسعه دانه بحرانی است و مصرف آب ، سطح برگ برای جذب موثر نور خورشید ، یا اضافه کردن مواد غذایی ممکن است فتوسنتز را برای توسعه دانه افزایش دهد ،بدون آنکه رشد رویشی را تحریک کند.

عملکرد وزن خشک نهایی دانه حاصل سرعت پر شدن دانه و طول مدت پر شدن دانه می باشد. و زمانی که در وزن خشک دانه افزایشی صورت نمی گیرد محصول به بلوغ فیزیولوژیکی خود رسیده است . که با نمونه برداری از دانه و خوشه می توان توقف افزایش وزن خشک و مرحله برداشت را تعیین نمود.

عنکبوت

عنکبوت‌ها یا به فارسی "کارتنک"ها جانوران بی مهرهٔ شکارگری‌اند که دارای بدنی دوبخشه و هشت پا هستند. عنکبوت ها فاقد بخش‌های جوندهٔ دهان و بال‌اند. آنها در راستهٔ عنکبوت‌ها طبقه‌بندی می‌شوند که خود یکی از چند راستهٔ ردهٔ بزرگتر عنکبوتیان است. ردهٔ عنکبوتیان دربردارندهٔ گونه‌هایی چون گزدم و کنه است.

همهٔ عنکبوتان تار می‌تنند که معمولاً به صورت رشته‌ای پروتئینی از غده‌های تارتنِ انتهای شکم ایشان ترشح می‌شود. بسیاری از گونه‌ها از تار برای شکار استفاده می کنند. به این صورت که توری یا پرده‌ای می‌تنند که حشرات در در آن به دام می‌افتند ولی گونه‌های فراوانی هم هستند که آزاد شکار می‌کنند. از تار در بالارفتن از جایی، ایجاد دیوارهای هموار در لانه‌های زیرزمینی، ساختن ساک تخم، درپیچیدن صید، و نگاهداری موقت اسپرم، و خیلی کارهای دیگر استفاده می‌شود.

نوعی عنکبوت در حال حمل ساک تخمهایش

ساختار و ويژگيهاي پروتئين تار عنكبوت:

پروتئينی كه عنكبوت را قادر می سازد خود را آويزان كند و همچنين به شكار طعمه كمك می كند، نظر دانشمندان را به خود جلب كرده است . مولكول های اين پـروتئين بسيار كشسان و قـوی هستند ، تقريباً ۲۰ برابر از نايلون كشسان تر و ۹ برابر از فولاد در قطر مساوی قوی تر می- باشد .علاقـه به تـار عنكبوت در حالی است كه زمينه مـواد زيستی، مورد بسيـار قابل توجه و رو به رشــدی در زمينه پـژوهش های مــواد است .دليل توجه ارتش ايالات متحده به اين ماده استفاده از آن در ساخت جليقه های ضد گلوله و محافظ هاست. هدف عمده ی پژوهش های دانشمندان، درك چگونگی چين خوردن اين پروتئين و سازماندهی رشته تار عنكبوت است . پژوهشگران با استفاده از روش ميكروسكوپ نيروی اتمی و يك كشنده مولكولی، با تصويربرداری و كشش اين پروتئين، به سر نخ هائی دست يافته اند.اين مشاهدات به پژوهشگران كمك می كند تا آنچه را در هنگام تشكيل تار عنكبوت در غده تراوش تارعنكبوت رخ می دهد ، شبيه سازی كنند .آنها دريافته اند كه وقتی پروتئين باز می شود به صورت تكه تكه است . در ضمن اين پروتئين دارای پيوندهایی است كه هنگام افزايش بـار ، باز شده و تغيير شكل می دهند ، اين امر از الگوئی پيروی می كند كه در ديگر پروتئين های تحت بار كشف شده است .تار عنكبوت دارای بخش های كريستالی و بخش های شبه لاستيكی كشسانی است.پژوهشگران دريافته اند كه مولكول های منفرد دارای هر دو بخش هستند .پـژوهشگران بر اين باورنـد كه با مطالعه توانمندی عنكبوت ها در تنيدن تــار می توان به راز توليد مواد قوی تر و بهتر پی برد . آن ها بر اين باورند كه می توانند با تقليد از عنكبوت فر آيند طراحی مواد را بهبود بخشند .به اين ترتيب آن ها می توانند كارآیی محصولات گوناگون، از راكت تنيس گرفته تا بمب افكن استلث(stealth) بهبود بخشند . آزمايش های انجام شده نشان می دهد كه تارعنكبوت در برابر تغيير خواص ، فوق العاده مقـاوم است و می توان آن را در هوا يا زير آب تنيد .الياف تار عنكبوت، با ظرافت بسیار (قطری در حدود ۰۲/۰ ميكرون) برتری های فراوانی دارند . ويژگی های ذاتی تار عنكبوت برای مهندسانی كه در حال طراحی مواد برای مشتريان وبازار صنعتی هستند، بسيار جذاب است .آنها می گويند:" بطورمعمول می توان موادی فوق العاده قوی ساخت ولی با اين كار چقـرمگی كاهش می يابد؛ هم چنين می توان موادی با چقرمگی فوق العاده بالا ساخت ولی استحكام كاهش خواهد يافت . تركيب اين دو ويژگی همان گونه كه در تار عنكبوت مشاهده می شود، هدف ماست

كشف راز استحكام تار عنكبوت

مهندسان در ماساچوست مشغول بررسی نحوه تولید تارهایی مشابه تارهای عنكبوت هستند.

محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) اعلام كردند كه به روشی برای تولید رشته های محكم و كشسانی شبیه به تار عنكبوت دست پیدا كرده اند.

به گفته این محققان این رشته ها موسوم به نانو كامپوزیت های پلیمریك در تولید ابزار زیست پزشكی برای محكم كردن بسته بندیها و یا تولید رشته های مقاوم در برابر پارگی قابل استفاده هستند.

پروفسور كارت مك كینلی در این باره اظهار داشت: دانشمندان به راز تار عنكبوت پی برده و دریافته اند كه راز استحكام این تارها در ترتیب استحكام نانو كریستال های تار در حین تولید شدن است. وی خاطرنشان كرد: اگر شما به دقت به ساختار تار عنكبوت نگاه كنید درمی یابید كه مملو از شمار زیادی از كریستال های بسیار كوچك است، این ساختار بسیار مستحكم است.

عنکبوت شناسی        

مثل دیگر بند پایان این جانوران بی مهره دارای اسکلت خارجی سخت و پاهای مفصلی می باشند.عنکبوت شامل عنکبوتها، عقربها،کنه ها و هیره ها می باشند بیشتر آنها روی زمین زندگی می کنند. معمولا" بدن آنهااز دو قسمت تشکیل شده در جلو سر و سینه که بوسیله یک مفصل به همدیگر متصل شده اند. و درقسمت عقب شکم. بیشتر بند پایان دارای چهار جفت پاهای آرواره ای هستند.

یک عقرب طعمه خود را توسط چنگکهایش به دام می اندازد و بعد بوسیله نیش خود او را مسموم می کند.

حقایق ثبت شده:

عنکبوتهای پرنده خوار جزو بزرگترین بندپایان جهان هستند،و دارای عرض بدن به طول (11اینچ)28 سانتیمتر می باشند، پرندگان فقط بخش کوچکی از غذای از روزانه آنها را تشکیل می دهند بند پایان والدین محافظت کننده خوبی هستند. عنکبوتها از بچه های خود مراقبت کرده و برای اینکار نگهبانی می دهند و عقربهای ماده بچه های خود را روی دوششان حمل می کنند. فقط گونه های محدودی از عقربها می توانند به انسان صدمه بزنند. عقربهای کوچک که درافریقا یافت میشوند جزو سمی ترین عقربها می باشند.

عنکبوت سیاه زهردار صوبی    

هر چند بیشتر عنکبوتها مایع سمی از خود تولید می کنند. اما، این عنکبوت یکی از معدود گونه های عنکبوتها می باشد که برای انسان خطر آفرین می باشد.این عنکبوت به طورمعمول خجالتی است و از حشراتی که در تار خود به دام می اندازد تغذیه می کند. به هر حال در صورتی که او را لمس کنید ممکن است در مقابل شما را نیش بزند. زهر او به سرعت درد شدیددرقربانی ایجاد کرده و ممکن است او را فلج کند. امریکا، این گونه عنکبوت هر سال در حدود 6 نفر را می کشد.

منابع :

www.daneshnameh.roshd.ir

www.google.com

شبکه آندوپلاسمی، لیزوزوم،واکوئل

شبکه آندوپلاسمی

دید کلی

شبکه آندوپلاسمی بزرگترین اندامک داخل سلولی محسوب می‌شود. فضایداخل شبکه آندوپلاسمیلومننام دارد و درسال 1964 توسطآنشلیمنامگذاری شد. اینفضا که اغلب همگن است از ماده زمینه‌ای سیتوپلاسمی ، تراکم کمتری دارد و می‌تواندوسیع شده و حفره‌هایی را بوجود آورد. فضای داخل شبکه آندوپلاسمی یا لومن با فضایبین دو غشایی هسته نیز ارتباط دارد.

غشای خارجی هسته با شبکه آندوپلاسمیدانه‌دار ارتباط دارد. غشای شبکه آندوپلاسمی شباهت زیادی بهغشایسیتوپلاسمیدارد. با این اختلاف که ضخامت کمتری دارد و مقدارپروتئینآن بیشتر از مقدارلیپیداست. استخراجلیپیدهای غشای پلاسمایی موجب در هم ریختن ساختمان پلاسمالم می‌گردد. ولی استخراجلیپیدهای غشای شبکه آندوپلاسمی موجب درهم ریختن آن نمی‌شود.

انواع شبکه آندوپلاسمی

شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار یا خشن یا (Rough ER)

دانه‌های متصل به RER ریبوزومها هستند. این بخش درسنتزپروتئین بخصوص پروتئینهای ترشحی و در پردازش بعدی آن شرکت دارند. سلولهای ترشحیجانوران شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار توسعه یافته‌ای دارند ولی درسلولهایگیاهی این شبکه گسترش کمتری دارد. در مجاورتهسته و بخشهای خارجیسیتوپلاسم یا مجاور غشای سیتوپلاسمی شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار بیشتر وجود دارد.

شبکه آندوپلاسمی صاف یا نرم (Smooth ER)

این شبکه فاقدریبوزوم بوده ، ادامه شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار است. در نواحی میانی سیتوپلاسم شبکهآندوپلاسمی صاف و حفره‌ای بیشتر است. از وظایف شبکه آندوپلاسمی صاف می‌توانسنتز چربیها، هیدرولز گلوکز- 6 فسفات ومتابولیسم گزنوبیوتیکها یا مواد آلی خارجی مانندحشره کشهارا نام برد. در سلولهایی کهمتابولیسم چربیها در آن روی می‌دهد و سلولهای عضلانی SER گسترش بیشتری دارد.واج ناحیه ای موسوم به Transition است که از این ناحیه وزیکول‌های حاوی مواد از ER جدا و بهدستگاهگلژی فرستاده می‌شود.

لاملای حلقوی

دارای تشکیلات ریبوزوم و سیسترنا است و بر اثر یکی شدنوزیکولهای مشتق ازغشایهسته منافذی بین آنها باقی می‌ماند وجود ریبوزوم نشان دهنده شرکت آنها در سنتزپروتئین است.

شبکه سارکوپلاسم

حالت تخصص یافته شبکه آندوپلاسمی درسلولهایعضلانی است و در تنظیمیون کلسیم درونسلولها شرکت می‌کند در حالت انبساط عضله یونهای کلسیم درون شبکه سارکوپلاسم ذخیره ودر هنگام انقباض واردسیتوپلاسم سلول عضلانی می‌گردد.

عوامل موثر در اتصال ریبوزومها به شبکه آندوپلاسمی

وجود گلیکوپروتئین خاصی به نام ریبوفورین I و II: این گلیکو پروتیئن که به عنوان گیرنده ریبوزوم در غشای شبکهآندوپلاسمی قرار دارد. ریبوفورینعلاوهبر اتصال به زیر واحد بزرگ ریبوزوم نقش آنزیمی نیز دارد. ریبوفورین در عرض غشایشبکه آندوپلاسمی قرار دارد که سمت سیتوزولی آن جایگاه اتصال زیر واحد بزرگ ریبوزوماست و سمت لومنی آن فعالیت آنزیمی دارد.

وجود پیوندهای الکتروستاتیک بین زیر واحد بزرگریبوزوم با غشای RER: بارهای مثبت پروتئینهای موجود در غشا شبکهآندوپلاسمی با بارهای منفی گروههای فسفات موجود در RNAهای زیر واحد بزرگ ریبوزومپیوند الکتروستاتیکی برقرار می‌کنند. محلولهای غلیظ نمکی این نیروها را خنثی و موجبجدا شدن ریبوزومها از RER می‌شود.

زنجیره‌های پپتیدی در حال تشکیل بوسیلهریبوزومها: این مهمترین عامل اتصال ریبوزوم به شبکه آندوپلاسمی است. زنجیرهپلی پپتیددر حال تشکیل بوسیله ریبوزوم باواسطه پپتید نشان از جایگاه ویژه‌ای به فضای درونی یا لومن شبکه آندوپلاسمی نفوذمی‌کند و موجب برقراری اتصال ریبوزوم با غشای شبکه آندوپلاسمی می‌شود.

چگونگی سنتز پروتئینهای ترشحی

هم ریبوزومهای آزاد و هم انواع متصل به شبکهآندوپلاسمی درسنتزپروتئین فعال می‌باشند. ریبوزومهای آزاد عمدتا پروتئینهای سیتوزولی وپروتئینهای متعلق به اندامکها (به استثنایلیزوزوم) را می‌سازند. از طرفی بخش عمده بیوسنتز پروتئینهای انتیگرال غشایی ، پروتئینهایترشحی و پروتئینهای لیزوزومی بوسیله ریبوزومهای متصل به شبکه آندوپلاسمی صورتمی‌گیرد. این پروتئینها در انتهای N زنجیره پلی پپتیدی خود واجد توالی هیدروفوبیشامل 13 تا 36آمینواسید هستند که پپتید نشانه نامیده می‌شوند.

بطور کلی مراحل آغازیبیوسنتز پروتئینهای ترشحی ، غشایی و لیزوزومی نیز بوسیله ریبوزومهای آزاد صورتمی‌گیرد و زمانی که زنجیره پلی پپتیدی به طول 80 آمینو اسید ساخته شد و به محض آنکه پپتید نشانه از ریبوزوم بیرون زد کمپلکس SRP به ریبوزوم وصل می‌شود و فرایندسنتز پروتئین را موقتا مهار می‌کند. بعد از مهار موقتی سنتز پروتئین SRP مجموعه mRNA - ریبوزوم – زنجیره پلی پپتیدی تازه ساخت را بر روی شبکه آندوپلاسمی هدایتمی‌کند و خود با گیرنده‌اش یعنی پروتئین داکینگ در شبکه آندوپلاسمی وصلمی‌شود.

زیر واحد بزرگ ریبوزوم نیز به پروتئین اینتگرال غشایی ریبوفورین وصلمی‌شود. در این هنگام با استفاده از انرژی که ازهیدرولیز GTP به GDP و Pi آزاد می‌شود SRP از گیرنده‌اش جدا می‌شود و در این مرحله پروتئینداکینگ به از سر گیری مجدد سنتز پروتئین و همینطور عبور انتهای N پلی‌پپتید در حالرشد از غشا به درون لومن ER کمک می‌کند.

پپتید نشانه اندکی بعد از ورود بهلومن شبکه آندوپلاسمی بوسیله آنزیمی موسوم بهسیگنالپپتیدازکه در غشای شبکه آندوپلاسمی و در بخش لومنی مستقر است حذفمی‌گردد. محصول ترجمه mRNA پروتئین‌های ترشحی به صورت پری پرو پروتئین مانندپری پروانسولین است که دارای پپتید نشانه است. بعد از حذف پپتید نشانه بوسیله سیگنالپپتیداز به پرو پروتئین مانند پرو انسولین تبدیل می‌شود که پس از پردازش و برشنهایی به پروتئین بالغ مانند انسولین تبدیل می‌شود. حذف پپتید نشانه که با تبدیلپری پرو پروتئین به پرو پروتئین انجام می‌گیرد در لومن شبکه آندوپلاسمی و بوسیلهآنزیم سیگنال پپتیداز انجام می‌شود.

میکروزوم

هنگام جداسازی اندامکهای مختلف سلولها که با استفاده ازاولتراسانتریفوگاسیونصورت می‌گیرد قطعاتیاز سیستم غشایی درون سلولی خرد و جدا می‌شوند، به صورت حفره‌های غشایی کوچکی درمی‌آیند که آنها رامیکروزوممی‌نامند. میکروزومها قطعاتی از سیستم واکوئلی ، قطعات شبکه آندوپلاسمی صاف و دانه‌دار ودستگاهگلژی است. میکروزومها در سلولهای زنده و سالم دیده نمی‌شوند، بلکه نتیجه قطعهقطعه شدن قسمتهایی از سیستم غشایی درون سلولی است.

سیستم انتقال الکترون شبکه آندوپلاسمی

این سیستم در شبکه آندوپلاسمی صافبویژه درسلولهای کبدی وغددفوق کلیوی وجود دارد. چندین نوعآنزیم که هر کدامبرای یک سوبسترا یا یک گروه از سوبستراهای ویژه هستند در غشای شبکه آندوپلاسمیمی‌باشند که با سیستم انتقال الکترون مربوط بهسیتوکروم P_ 450 مرتبط هستند. در این سیستم انتقالالکترون NADPH و NADH به عنوان عوامل الکترون دهنده و سیتوکرومها و فلاوپروتئین بهعنوان ناقلینالکترون عمل می‌کنند ولی این انتقال الکترون با سنتزATP همراه نیست.

اعمال شبکه آندوپلاسمی

دخالت در متابولیسم قندها

آنزیم گلوکز 6 – فسفاتاز در سطح داخلی یا سطحلومنی غشای شبکه آندوپلاسمی قرار دارد و گروه فسفات را از کربن شماره 6 گلوکز جدامی‌کنند. گلوکز رابه فضای درونی شبکه و گروه فسفات را به سویسیتوزول هدایت می‌کند. همچنین با وجودآنزیم گلیکوزیلترانسفرازدر شبکه آندوپلاسمی بخشی از گلیکوزیلاسیون پلی‌پپتیدها ولیپیدها در این محل صورت می‌گیرد.

دخالت در متابولیسم لیپیدها

عده‌ای از آنزیمهای سنتز کنندهاسیدهایچرب در شبکه آندوپلاسمی بخصوص شبکه آندوپلاسمی صاف وجود دارد کهتری گلیسریدها، گلیکولیپیدها و استروئیدهارا می‌سازند. همچنین آنزیمهای تجزیه کننده چربیها نیز در ER وجود دارد.

دخالت در متابولیسم پروتئینها

در قسمت درونی شبکه آندوپلاسمیپپتیدازهاوجود دارند. همچنین آنزیم اکسید کنندهاسید آمینه مانند سرین اکسیداز شناخته شده است. مرحله اول گلیکوزیلاسیون یا انتقالالیگوساکاریدهابهپروتئین در شبکه آندوپلاسمی صورت می‌گیرد. این شبکه با داشتنریبوزوم در سنتز پروتئینها بخصوص پروتئینهای ترشحی نقش دارند. عمل افزودن سولفات بهپروتئینها و یا لیپیدها در شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی صورت می‌گیرد.

دخالت در جابجایی مواد (ترکیبات قندی و پروتئینی)

عبور دادن زنجیره پلیپپتید در حال تشکیل به درون شبکه ، پمپ کلسیم به درون شبکه ، عبور دادن گلوکز بهدرون شبکه مربوط به انتقال عرضی می‌باشد. انتقالامواج الکتریکیدرون سلولی با انتقالبارالکتریکی بخصوص درسلولهای عصبیوعضلانی.

عمل سم زدایی

با الحاق UDB- گلوکورونیک اسیدبهمتابولیتهای سمی آنها را بی‌خطر می‌کند. سموم ابتدا بوسیله سیتوکوروم P_ 450 کبدیهیدروکسید می‌شود که به این ترتیب حلالیت آنها در فاز آبی بالا می‌رود. سپس بهمنظور دفع درکبد به اسید گلوکورونیک وصلمی‌شود.

تجزیه هموگلوبین خون

شبکه آندوپلاسمی سلولهای کبدی در جداسازی گروه هم ازگلوبین نقش دارد.

غیر اشباع کردن اسیدهای چرب

تبدیل مولکولهای آبگریز به مولکول‌های آب دوست، تغییر در استروئیدها و فعال کردن کارسینوژن‌ها ازواکنشهای اکسیداسیونشبکه آندوپلاسمی است. یکی دیگر از اعمال شبکه آندوپلاسمی ذخیره مواد در شبکه سارکوپلاسمیک می‌باشد.

نقش های اختصاصی شبکه آندوپلاسمی در سلولهای گیاهی

دخالت در تشکیل پلاسمووسماتا: درمرحلهتلوفاز ،سلولهایگیاهی بخشهایی از شبکه آندوپلاسمی بین تعداد زیادیفراگموزومقرار می‌گیرد و محلهای ارتباطی سلولهایگیاهی را فراهم می‌کند.

دخالت در ساخت و ترشح کالوز.

تشکیل میکروبادی ، تشکیل مواد ترشحی در سلولهای ترشحی ، محل رسوب مواد دردیواره آوند چوبی، دربرگرفتناستاتولیتهادرسلولهایکلاهک ریشه از وظایف شبکه آندوپلاسمی سلولهای گیاهی است.

لیزوزوم

دید کلی

هر یاخته یوکاریوتی دارای گروهی از اندامکهای سیتوپلاسمی به ناملیزوزومهاست که عمل اصلی آنها گوارش درون یاخته‌ای و برون یاخته‌ای است. لیزوزومهاکیسه‌های محتوی آنزیمهای هیدرولاز اسیدی یک غشایی هستند. غشای لیزوزوم شبیهغشایپلاسمایی است ولی مقدار لیستین آن زیادتر و ضخیم‌تر ازغشایمیتوکندری است و قابلیت تلفیق با غشاهای دیگر از جمله وزیکولهای آندوسیتوزی رادارد که علت آن زیاد بودن لیپیدهای غشایی است.

لیزوزومها درسلولهایگیاهی ،جانوریو تک سلولیها وجود دارند. باکتریها لیزوزوم ندارند. لیزوزومها را در حکم کیسه‌های خودکشی و یا نارنجک درون سلولیمی‌نامند که تخریب غشای آن می‌تواند موجب تجزیه مواد و اجزای درون سلول و در نتیجهلیزوزومها از غشا و ماده زمینه حاوی آنزیمهای مختلف تشکیل شده است.

آنزیمهای لیزوزومی

آنزیمهای لیزوزومی عمل هیدرولازی دارند و ساختمانگلیکوپروتئینی دارند. اینآنزیمها در PH اسیدی فعالند و PH مناسب عمل آنها حدود 5 - 4.5 است. در لیزوزوم انواع مختلفی ازآنزیمهای هیدرولازی وجود دارند که تعدادی از آنها عبارتند از :

آنزیمهای هیدرولیز کننده پروتئین‌ها شامل پروتئاز و پپتیدازها. مثالهای ایندسته از آنزیم‌ها عبارتند ازکاتپسین، کربوکسی پپتیداز A ، B ، C وگلوتامات کربوکسیلاز

 آنزیمهای هیدرولیز کننده لیپیدها مانند استرازها ،فسفو لیپازها.

گلوسیدازها که بر روی مواد قندی اثر می‌گذارند مثل آنزیم آلفا 1 و 4- گلوکوزیداز ، بتا گلوکورونیداز ، آریل سولفاتاز A ، B بتا گالاکتورونیداز و آلفامانوزیداز

آنزیمهای هیدرولیزکنندهاسیدهاینوکلئیک مانند DNA ،RNA

فسفاتازها مثل اسید فسفاتاز ، فسفودی استراز ، فسفاتیدیک اسید فسفاتاز.

سنتز آنزیمهای لیزوزومی

سنتز آنزیمهای لیزوزومی با دخالت ریبوزومهای متصلبهشبکهآندوپلاسمی و فرضیه پپتید نشانه است. گلیکوزیلاسیون این آنزیمها ضمن سنتز آنهادر فضاهای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار انجام می‌شود و پردازش آنها نهایتا پس ازانتقال بهدستگاهگلژی صورت می‌گیرد. آنزیمهای لیزوزومی دارای مانوز 6 - فسفات است که به عنواننوعی نشانه برای انتقال آنها از شبکه آندوپلاسمی بهدیکتیوزومهاو سپس به لیزوزوم‌های اولیه است. مانوز 6-فسفات نشانگر یا علامت پروتئینهای لیزوزومی است.

ساختار غشای لیزوزوم

مطالعات نشان می‌دهد که گلیوکوپروتئین به مقدار زیاددر این غشاها وجود دارد. این پروتئین‌ها به شدت گلیکوزیله شده‌اند و بطور قابلتوجهی در مقابل تجزیه توسط هیدرولازهای اسیدی ماتریکسی لیزوزوم مقاومند و لیزوزوهارا به صورت یک مجموعه بسته نگه می‌دارد. غشای لیزوزوم قابلیت تلفیق با سایر غشاهارا دارد و از مقدار زیادی لیستین تشکیل شده است. غشای لیزوزوم بوسیله آنزیمهای درونآن تا حدی گوارش می‌یابد. اما بطور دائم ترمیم می‌شود، این عمل نیاز بهانرژی زیاد دارد و از آنجایی سلول مرده نمی‌تواند انرژی را تامین کند در نتیجه آنزیم‌هایهیدرولازی درون لیزوزوم آزاد شده و سبب از بین رفتن اندامکها و خود سلولمی‌شوند.

در غشای لیزوزوم پمپهای پروتئینی وابسته بهATP وجود دارند که با مصرف انرژی پروتون H⁺ را وارد لیزوزوم می‌کند تا محیطاسیدی با PH حدود 4.5 تا 5 ایجاد کرده و شرایط اسیدی برای آنزیم‌های هیدرولازیلیزوزوم فراهم و شیب PH را در غشای لیزوزوم برقرار نماید که نتیجه آن PH پایین‌تراز 5 در ماتریکس لیزوزوم است. از طرف دیگر تراکم یونهای H⁺ در مجاورتسطح درونی غشای لیزوزوم زیاد است و PH بسیار کاهش یافته و حتی تا حدود 2 می‌رسد واین PH پایین‌تر از PH مناسب برای فعالیت آنزیم‌های هیدرولازی لیزوزومی یعنی (PH (4 - 5 است. در نتیجه آنزیم‌های هیدرولازی لیزوزوم بر روی غشا خود تاثیر ندارند. یونهاهم در این عمل محافظتی نقش دارند. سطح درونی لیزوزوم پوشش گلیکوپروتئینی دارد که ازغشا محافظت می‌کنند.

عوامل مخرب غشای لیزوزوم

عوامل مختلفی سلامت و تمامیت غشای لیزوزوم رااز بین می‌برد که عبارتند از :

عوامل مکانیکی: مثل ضربه ، لغزشها ،ارتعاشات و صوتهای موسیقی

عوامل فیزیکی: مانندگرماو سرمای بیش از حد ،انجماد وگرم کردن مجدد

عوامل صوتی: صدای رعد و برق، امواج ناشی ازشکستدیوار صوتی

عوامل شیمیایی و هورمونی: افزایشCO₂ ،اکسیژنیونی ،سیلیس،قلع وروی ،سموم

هورمونهای جنسییا استروئیدها ، ویتامین‌هایقابل حل در چربی ( A ، D ، E و K ) ، عده‌ای ازآنتیبیوتیکها و برخی آنزیمهای تجزیه کننده از عوامل شیمیایی مخرب غشای لیزوزومهستند. کورتیزول نقش پایدارکننده غشای لیزوزوم را دارد.

عوامل زیستی: مانندویروسها ، عواملروحی مانند تنش ،اضطراب ،شوک ، خستگی ، کار سنگین از عوامل مخرب غشای لیزوزوم هستند. آرامش روانی، اکسیژن کافی وتغذیه مناسب ازعوامل پایدارکننده غشای لیزوزوم می‌باشند.

انواع لیزوزوم

چهار نوع لیزوزوم در نظر گرفته می‌شود که اولی لیزوزوماولیه و سه تای بعدی لیزوزوم ثانویه خوانده می‌شوند.

لیزوزوم اولیه

اندامکهای تک غشایی با ماده زمینه‌ای متراکم دارایآنزیم‌های هیدرولازی هستند که از بخش دور یا ترانسدستگاهگلژی مشتق شده ولی هنوز فعالیت آنزیمی خود را آغاز نکرده‌اند. لیزوزوم اولیه راپروتولیزوزومنیز می‌گویند.

لیزوزوم ثانویه

هتروفاگوزوم: که به نامهایهترولیزوزوم ، فاگولیزوزوم ، واکوئلهای هیدروفاژی یا واکوئلهای دگرخواری نیز نامیدهمی‌شوند. این لیزوزومها از تلفیق لیزوزومهای اولیه با وزیکولهای حاوی مواد برونسلولی مانند حفره‌های فاگوسیتوزی یا پینوسیتوزی یا اندوزوم ثانویه تشکیل می‌شوند. سپس مواد برون سلولی یا بیگانه بوسیله آنزیمهای هیدرولیزی لیزوزوم اولیه حذفمی‌شود. برخی باکتریها از جملهباکتریجذام از عمل دگرخواری مصون می‌ماند و به خوبی در لیزوزوم‌ها زندهمی‌ماند.

اتوفاگوزوم: که به نامهای لیزوزومهایاتوفاژیک ، اتولیزوزوم ، واکوئل خودخوار و سیتولیزوزوم نیز خوانده می‌شود. این نوعاز لیزوزومها از تلفیق لیزوزومهای اولیه با واکوئل‌های حاوی مواد سلولی مانندمیتوکندری ،میکروبادی‌هاو اندامک‌های پیر و فرسودهایجاد می‌شوند. گاهی قطعاتی ازشبکهآندوپلاسمی ، بخشی ازسیتوپلاسمسلول را احاطه کرده ، با لیزوزوم اولیه ادغام می‌شود و به لیزوزوم ثانویه کههمان اتوفاگوزوم است تبدیل می‌شود و آنزیمهای آن مواد را تجزیه و هضم می‌کنند. تشکیل این لیزوزومها برای مبارزه با فقر غذایی ، انجام تمایزهای ویژه مانند حذفبرخی اندامک‌ها ، حذف محتویات سلول برای تشکیلآوندهایچوبی و یا حذف بخشهای اضافی مانند حذف مجرای مولر درپرندگان، تحلیل رفتن دم دردوزیستان در هنگامدگردیسیصورت می‌گیرد.

اجسام باقیمانده یا لیزوزومکرینوفاژی: چنانچه عمل گوارش در لیزوزوم‌های ثانویه کامل نباشد، اجسامباقیمانده تشکیل می‌شود. لیزوزوم‌های حاوی این اجسام باقیمانده را جسم باقیمانده یالیزوزوم کرینوفاژی نیز می‌نامند که دارای شکل نامنظم است. کرینوفاژی پدیده‌ای کهحذف ترشحی را امکان پذیر می‌سازد.

اجسام متراکم یا تلولیزوزوم: برخی ازمواد آندوسیتوزی و اگزوسیتوزی در برخی وزیکولهای گوارشی باقی می‌مانند و اجساممتراکم یا تلولیزوزوم را تشکیل می‌دهند و اغلب فعالیت هیدرولاری ندارند.

نقشهای لیزوزوم

گوارش درون سلولی: مواد گوناگون بهروش‌های فاگوسیتوزی و اتوفاژی به لیزوزوم‌ها می‌رسند. گوارش آنها توسط آنزیم‌هایلیزوزومی درون لیزوزومها صورت می‌گیرد و مواد حاصل از گوارش با عبور از غشایلیزوزوم به سیتوزول می‌رسند و مسیر سوخت و ساز خود را می‌گذرانند.

گوارش برون سلولی: برای مثالسلولهای استخوان خوار (استئوکلاستها) که درمغز زرد استخوان قرار دارند با آزاد کردن هیدرولازهای لیزوزومی موجب تخریب سلولهایاستخوانی می‌شوند.

دخالت در تمایز سلولی و از بین بردناندامکها

دخالت در پدیده اتولیز و مبارزه با فقرغذایی

دخالت در ایمنی سلولها: لیزوزومهاباکتریها و ویروسهای وارد شده به سلول را توسط آنزیمهای خود تخریب می‌کند و از بینمی‌برد.

تجمع مواد سمی از جملهجیوه درلیزوزومها

لیزوزومهای گیاهی با داشتن آنزیم های مختلف از جمله آلفا آمیلاز ، نوکلئازها درگوارش درون سلولی و برون سلولی و فرآیندهای رشد و نمو دخالت دارند

واکوئل

نگاه کلی

بررسی انواع مختلفی از بافتها نشان می‌دهد که بخشی ازسیتوپلاسم بویژه دریاخته‌هایگیاهی بوسیله اندامک حجیمی که آن را واکوئل می‌نامند پر شده است. مجموعهواکوئلهای هر یاخته ، دستگاه واکوئلی را تشکیل می‌دهد که آن را در مقایسه باکوندریوزومها (مجموعمیتوکندریها) و پلاستیدوم (مجموع پلاستها) واکوئم می‌نامند. ممکن است واکوئلها 80 تا 90 درصد حجمیاخته‌ای را پر کنند و سیتوپلاسم را به صورت لایه نازکی در کناره‌های یاخته باقیگذارند.

اولین گزارش در مورد واکوئلها بیشتر بر روی ویژگی شفاف بودن ایناندامکها تکیه داشت و نام واکوئل از کلمه لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دیدابداع شد که واکوئل حفره یاخته‌ای کم و بیش غیر فعال است. در سالهای اخیر ، پویاییو اهمیتتبادلهای واکوئلیبه اثبات رسیده و واکوئلهابه عنوان یکی از اندامکهای فعال یاخته‌ای منظور شده‌اند.

تفکیک یا جدا سازی واکوئلی

عده زیادی از پژوهشگران واکوئلها را به صورتحفره‌های آبکی که از تورم بخشهای کلوئیدی سیتوپلاسم بوجود آمده‌اند، در نظرمی‌گیرند. برخی دیگر آنها را نتیجه آبکی شدن محتوای بخشهایی ازشبکهآندوپلاسمی دانسته‌اند. پس از پژوهشهایدووریمشخص شد که واکوئلها تشکیلات ساده موقتینیستند، بلکه از بخشهایی مستقل و پایدار یاخته‌ای هستند. وی با پلاسمولیز یاخته‌هادر شرایط کم و بیش نامناسب موفق به تخریب سیتوپلاسم و حفظ واکوئلها شد.

اینتجربه را تفکیک یا جداسازی واکوئلی می‌نامند که موجب بدست آمدن حفره‌هایی شد کهبرای چند روز ویژگیهایی چون قدرت نگهداری رنگدانه‌ها و توان تغییر حجم باز گشت پذیربا تغییر شرایط محیط خارجی را حفظ می‌کردند. این ویژگیها موجب این پندار شد کهشیره واکوئلیبوسیله پوششی چسبنده ، ممتد ،قابل کشش ، قابل ارتجاع ، پایدار و دارای تراوایی نسبی احاطه شده است که دووری آنرا تونوپلاست نام گذاشت. تمام این نتایج پس از کاربردمیکروسکوپالکترونی ثابت گردیدند.

تغییرات واکوئلها

واکوئلها اندامکهایی دارای قابلیت تغییر و تحول هستند. تعداد ، اندازه ، نوع و غلظت محتوای درونی آنها بر حسبدرجهتمایز یاخته‌ای ، شرایط محیطی ، فصل و شرایط فیزیولوژیکی یاخته‌ها تغییرمی‌کند. با افزایش میزان تمایز یاخته‌های گیاهی ، واکوئلهای کوچک به تدریج بهمپیوسته و گسترش می‌یابند و واکوئل حجیمی را می‌سازند که بخش عمده یاخته را پرمی‌کند وهسته و سیتوپلاسم را به کناره‌های یاخته می‌راند.

هنگام تمایز زدایی ، واکوئلحجیم چند بخش می‌شود. حجم این واکوئلها کاهش می‌یابد و موجب بازگشت سیتوپلاسم وهسته به وضعی مشابه یاخته جوان می‌گردد. واکوئلها اندامکهایی دارای تغییرات منظمنیز هستند. در یاخته‌های محافظ روزنه ، تغییرات واکوئلها دارای نظم شبانه روزی است. هنگام روز به دنبال افزایشفشاراسمزی که موجب تغییر شکل و حجیم شدن یاخته‌ها می‌شود، روزنه‌ها گشاد می‌شوند وشب هنگام که فشارها و اندازه واکوئل‌ها کاهش می‌یابد، روزنه‌ها تنگمی‌شوند.

جنبشهای شبانه و حالت خواب اندامهای گیاهی (بسته شدن گلها ، تا شدن برگها هنگام شب ، باز شدن صبحگاهی آنها و نظایر آن) نیزنتیجه تغییرات فشار اسمزی یاخته‌هایی است که در محلهای حساس قرار دارند. دریاخته‌های کامبیومی، واکوئلها دارای نظمسالانه هستند. در زمستان کوچک شده و در بهار دوباره حجیم می‌گردند.

ساختار و فرا ساختار واکوئلها

ساختار واکوئل دو بخش اصلی شامل غشا ومحتوای واکوئلی قابل تشخیص است. بررسی‌های انجام شده بامیکروسکوپهایالکترونی فرا ساختار غشای واکوئلی یا تونوپلاست را بطور کلی مشابهپلاسمالم و متشکل از دو لایهفسفولیپیدی وپروتئینها نشان داده است. با این تفاوت کهبخشهایگلوسیدی (قندی) گلیکولیپیدها در غشای واکوئل به طرف درون واکوئل قرار دارند وبخشی از این ساختارها به عنوان گیرنده برخی مواد موجود در واکوئلها عمل می‌کنند.

محتوای واکوئلی

دستگاه واکوئلی دارای ترکیبات بسیار زیاد است که شاملیونهای کانی ، قندهای ساده و اولیگوزیدها ،اسیدهایآمینه ، اسیدهای آلی و دیگر (مثل اسد مالیک در ریشه واکوئلی سیب ، اسیداسکوربیک در مرکبات) پلی پپتیدها و پروتئینها و گلیکو پروتئینها ، موسیلاژهای پلیساکاریدی و هتروزیدهای متنوع است. در مورد یونهای کانی ، تمام فنون جدید ، ورودانتخابی آنها را تایید می‌کنند. مخمرهاتجمع واکوئلی قابل ملاحظه‌ای از Mg⁺² وفسفاتدارند. برعکس سیتوپلاسم آنها داراییونهای⁺K و⁺Na است.

لوله‌های شیرابه‌اینیز مقدار زیادی Mg⁺² دارند. در حالی که⁺K به غلظت برابر در واکوئل وسیتوزول آنها وجود دارد. آنیونهای واکوئلی مثل ^-C l، اغلب یونهای یکظرفیتی هستند. محتوای واکوئلی مخزنی از ترکیبات پیچیده است که جنس و غلظت آنها برحسب گونه ، نوع یاخته‌ای و حالت فیزیولوژیکی جاندار بسیار متغیر است. برخی مولکولهابطور پایدار در واکوئلها ثابت شده‌اند و برخی دیگر با سیتوپلاسم جابجاییدارند.

این جنبشها اغلب دارای نظم هستند و در شرایططبیعی می‌توانند نوسانهای روزانه یا سالانه داشته باشند. مدت ذخیره مواد درواکوئلها بر حسب نوع یاخته متفاوت است و در بافتهای ذخیره‌ای طولانی است. برخیمولکولها مانندآنتوسیانها، رنگدانه‌های مختلف ، اینولین وغیره تنها در شیره واکوئلی وجود دارند و برخی دیگر مثلساکارز ،مالات ، اسیدهای آمینه هم در واکوئل و هم در سیتوزول یافت می‌شوند. بنابراین درجهانتخاب واکوئل متغیر است.

محتوای واکوئلها ممکن است از مواد حد واسطفعالیتهای پایه متابولیسم اولیه یاخته باشند که ضمن جنبشهای سیتوپلاسمی کنار گذاشتهشده‌اند و یا محصولی از مسیرهای بیوسنتزی بسیار ویژه (متابولیسم ثانویه) هستند. ازمهمترین محصولات متابولیسم اولیه موجود در واکوئلها می‌توان بهاسیدهایکربوکسیلیک ، گلوسیدها ، اسیدهای آمینه و پروتئینها اشاره کرد. محصولاتمتابولیسم ثانویه که در شیره واکوئلی وجود دارند شامل کومارین ، سیانوژنها ،فلاونوئیها ، تانن‌ها ، آلکالوئیدها و از جمله آلکالوئیدهامرفین،تئین چای،کافئینقهوه ،کدئین خشخاشاشاره کرد.

سلولز

سلولز دارای فرمول عمومی است. سلولز ساختار اولیه دیواره سلولی گیاهان را تشکیل می‌دهد. دستگاه گوارشی انسان قادر به هضم سلولز نیست و آن را بدون تغییر دفع می‌کند اما برخی جانوران مثل نشخوارکننده‌ها و موریانه‌ها می‌توانند سلولز را به کمک میکروارگانیسمهایی که در دستگاه گوارش آنها زندگی می‌کنند، هضم کنند. این میکروارگانیسمها با آزادکردن آنزیمهایی به هضم سلولز کمک می‌کنند.

ساختمان سلولز

ساختمان شیمیایی سلولز

در مولکول سلولز مولکولهای β - گلوکز نسبت به یکدیگر چرخش 180 درجه‌ای دارند. ضمن برقراری اتصال بین دو مولکول β - گلوکز از OH متصل به کربن 4 یک مولکول و OH کربن شماره 1 مولکول بعدی یک مولکول آب جدا می‌شود و پل اکسیژنی برقرار می‌شود. از سوی دیگر در مولکول سلولز امکان برقراری پیوندهای هیدروژنی نیز وجود دارد. پیوستن دو مولکول β - گلوکز موجب تشکیل یک مولکول سلوبیوز می‌شود.

هر 5 مولکول سلوبیوز با آرایش فضایی مکعبی شکل ، بلور سلولز را بوجود می‌آورند و از مجموعه بلورهای سلولز ، رشته ابتدایی یا میسل سلولز تشکیل می‌شود. مجموعه میسلها ، میکروفیبریل سلولزی را بوجود می‌آورند که قطری حدود 25 نانومتر دارد.از مجموع حدود 20 میکروفیبریل ، ماکروفیبریل سلولزی تشکیل می‌شود.

 ابعاد سلولز

سلولز از واحدهای دارای قطر 35 آنگستروم تشکیل شده که آنها را رشته‌های ابتدایی می‌نامند. این قطر اغلب درست است اما حتمی نیست. مثلا در برخی نمونه‌ها مثل سلولز جلبک والونیا 300 آنگستروم و در ترکیبات موسیلاژی برخی میوه‌ها تنها 1 آنگستروم است. به این ترتیب تصور حالت همگن برای رشته‌های ابتدایی سلولز کنار گذاشته شد و اشکال مختلف (استوانه‌ای - منشوری با قاعده مربعی - روبان کم و بیش پهن) منظور گردید.

دو عامل در محدودیت ابعاد این واحدها دخالت دارد: یکی همی سلولزها که همانند پوششی رشد جانبی رشته‌های سلولزی را محدود می‌کنند و دیگری آرایش یا سازمان یافتگی حاصل از مجموعه سلولز سنتتازی (آنزیم تولید کننده سلولز) غشای سلولی که رشته‌های اولیه سلولزی را می‌سازد. سلولز در برابر تیمارهای آنزیمی و شیمیایی بسیار مقاوم است.

تولید سلولز

مجموعه پژوهشهایی که در مورد بیوسنتز سلولز انجام شده است نشان می‌دهد که پیش ساز سلولز یوریدین دی فسفو گلوکز است که بوسیله حفره‌های گلژی به مجموعه‌های آنزیمی سلولز سنتتازی موجود در غشای سلولی می‌رسد. با دخالت این مجموعه‌های آنزیمی از پلیمریزاسیون مولکولهای پیش ساز مولکولهای سلولز تشکیل می‌شود. پس از تشکیل مولکولهای سلولز تجمع آنها به صورت بلورهای سلولز و رسیدن به حد میکروفیبرلها و ماکروفیبریلهای سلولزی بر بنای پدیده خود آرایی با برقراری پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی است. این تجمع نیاز به آنزیم ندارد.

 تجزیه سلولز

تجزیه سلولز بوسیله سلولازها انجام می‌شود. سلولازها را به دو گروه اگزو سلولازها و آندو سلولازها تقسیم بندی می‌کنند. اگزوسلولازها قدرت عمل بیشتری دارند و بر انواع مختلف سلولز چه سلولز بلوری و چه سلولز غیر بلوری که در نتیجه زخم یا تخریب بخشهای سلولزی بلوری ایجاد می‌شود اثر می‌کنند و در مرحله اول عمل خود موجب گسستن پیوندهای بین مولکولی می‌شوند. آندو سلولازها بر محصول عمل اگزو سلولازها اثر می‌کنند و موجب گسستن پیوندهای درون مولکولی می‌گردند بنابراین سلولازها اشتراک یا تعاون عمل دارند.

 فرمهای سلولز و شناسایی آنها

• α - سلولز: این فرم از سلولز در محلول 17.5 درصد از هیدروکسید سدیم در 20 درجه سانتیگراد حل نمی‌شود.

• β - سلولز: β - سلولز در این محلول حل شده اما به محض اسیدی کردن محلول ته‌نشین می‌شود.

• γ - سلولز: در محلول 17.5 درصد هیدروکسیدسدیم حل می‌شود اما با اسیدی شدن محلول ته‌نشین نمی‌شود.

کاربرد سلولز

سلولز ماده تشکیل دهنده دیواره سلولی گیاهان است. این ترکیب اولین بار در سال 1838 مورد توجه قرار گرفت. در آن سالها با اعمال تغییراتی در آن مانند نیتروژندار کردن در تولید نیترو سلولز مورد بهره برداری قرار گرفت. سلولز بصورت تقریبا خالص در رشته‌های پنبه وجود دارد. این رشته‌ها در تولید نخ و پارچه بافی و تولید پوشاک اهمیت فراوانی دارند.

همچنین الیاف پنبه استرلیزه شده در پزشکی کاربرد زیادی دارد. سلولز بصورت ترکیب با لیگنین (ماده چوب) و سلولز در تمام مواد گیاهی وجود دارد. سلولز در گذشته در ساخت باروت بدون دود مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه از آن برای تولید نیترو سلولز که در ساخت مواد منفجره ، پلاستیک‌سازی ، رنگسازی و … کاربرد دارد، استفاده می‌کنند. سلولز همچنین در آزمایشگاه به عنوان جزء عمل کننده فاز جامد در کروماتوگرافی لایه نازک استفاده می‌شود.

همی سلولزها

همی سلولزها گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید می‌شوند. نام همی سلولزها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست. نقش همی سلولزها در دیوراه سلول بخوبی شناخته شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی‌تواند همی سلولزها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند (درجه پلیمریزاسیون آنها بین 150 - 200 است).

تحقیقات نظری در این زمینه نشان می‌دهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند. همی سلولزها معمولا از واحدهای مونومری هگزوزی مثل D- گلوکوپیرانوز ، D- مانوپیرانوز و D- گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنتوزی مثل D- زایلو پیرانوز و –L آرابینوفورانوز تشکیل شده‌اند. بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی می‌مانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتو گلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل می‌دهد.

فوايد سلولز

سلولز براي بدن فوايد بسياري دارد: تسكين يبوست و بواسير، پيشگيري از ابتلا به بعضي بيماريهاي خاص، تحت كنترل درآوردن وزن.

رهايي از يبوست و بواسير

سلولز مي تواند مقادير زيادي آب جذب كند و اين باعث مي شود كه مدفوع نرمتر شده و راحت تر دفع شود.

در بسياري از موارد، افزايش سلولز در رژيم غذايي، براي چندين روز مانع يبوست مي شود، چون مدفوع راحت تر دفع مي شود، فشار كمتري لازم است و بواسير تسكين مي يابد.

پيشگيري از بيماريهاي مختلف

بيماريهاي قلبي: عقيده بر اين است كه غذاهاي حاوي سلولز قابل حل (مثل جو دوسر و لوبيا) مي تواند بر كلسترول، تري گليسيريد و ديگر ذرات خون كه در رشد بيماريهاي قلبي مؤثر هستند، تأثيرات مثبت داشته باشند. ميوه و سبزيجات مانند (مركبات و هويج) نيز همين تأثير را دارند.

سرطان: وقتي سلولز مصرف مي كنيم، عبور غذا از درون بدن سريعتر صورت مي گيرد. بعضي متخصصين عقيده دارند با رژيم غذايي غني از سلولز مي توان از سرطانهايي مثل سرطان سينه، سرطان تخمدان و سرطان رحم، كه به سوء تغذيه شديد مربوط مي شود، پيشگيري كرد.

ديابت: افزودن سلولز به رژيم غذايي، سطح قند خون را تنظيم مي كند و همين موضوع، مانع بروز بيماري ديابت مي شود. علاوه بر اين، افرادي كه دچار بيماري ديابت هستند، با مصرف سلولز، كاهش چشمگيري در قند خونشان ايجاد مي شود.

بيماري آماس: آماس بيماري است كه در آن كيسه هاي كوچكي كه آماس ناميده مي شود، در ديواره قولون (بخشي از روده بزرگ) رشد مي كند. در درصد كمي از افراد اين كيسه ها متورم يا عفوني مي شوند. اين بيماري با درد، اسهال، يبوست و مشكلات ديگر همراه است.

سنگ كيسه صفرا و سنگ كليه: گوارش سريع به آزادسازي گلوكز در جريان خون منجر مي شود. براي برطرف كردن اين موضوع، بدن بايد مقدار زيادي انسولين در خون بريزد و اين باعث مي شود كه سنگ كيسه صفرا و سنگ كليه به وجود آيد.

كنترل وزن

غذاهايي كه حاوي مقادير زيادي سلولز هستند، نسبت به غذاهايي كه سلولز كمتري دارند، حجيم ترند و اگر به شكل صحيح به اندازه كافي مصرف شوند، بعضي اوقات مي توانند شروع گرسنگي را به عقب بيندازند.

* هميشه سعي كنيد سلولز را به شكل طبيعي مصرف كنيد، مثلاً به جاي اينكه روي غذايتان سبوس بريزيد، غذاهايي بخوريد كه سلولز زيادي دارند.

* از خوردن غذاهايي كه با نداشتن سلولز، راحت خورده و هضم مي شوند، بخصوص قندها، اجتناب كنيد.

* غذاهايي را انتخاب كنيد كه بدون كالري زياد، گرسنگي را برطرف مي كنند. مثل سبزيجات و ميوه جات كه غني از سلولز هستند.

کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (Carboxymethyl cellulose) یا (‍CMC) از مشتقات سلولز است .این ماده از استخلاف شدن گروه های کربوکسی متیل (-CH2-COOH) بجای برخی از گروه های هیدروکسیل (-OH) بدست می آید.[نیاز به ذکر منبع]

خواص فیزیکی: 1-حلالیت 2-ویسکوزیته در محلول 3-فعالیت سطحی 4-خواص ترموپلاستیکی 5-پایداری (در برابر تخریبات زیست‌شناختی، گرما، آب‌کافت و اکسایش)

سلولز استات

سلولز استات‌ :( Cellulose acetate ) «سلولز استات» ماده‌ای است که بهطور گسترده در ساخت فریم بهکار می‌رود. مادهی اصلی سلولز، از پنبه یا خمیر چوب گرفته شده و سپس مورد عمل‌آوری واقع می‌گردد. هنگامی که مادهی اولیهی سلولز از پنبه‌استخراج می‌شود، بهصورت رشته‌هایی می‌باشند که به تخم پنبه چسبیده اند و آن‌قدر کوتاه می‌باشند که قابل‌استفاده برای منسوجات نیستند.این رشته‌هـا را Linter گویند. مواد استخراجی از چوب و یا پنبه را با مخلوطی از انیدرید،اسید استیک و اسید سولفوریک(که به عنوان کاتالیزور عمل می‌کنند) به هم‌می‌آمیزند. سپس، مواد پلاستیک‌ساز و موادی را جهت استحکام، به آن اضافه می نمایند.

امروزه، بعضی از آلرژیها را به استفاده از فریمهای ساخته شده از سلولز استات نسبت می دهند. گرچه، این موضوع نادر است‌. زیرا بیشتر اوقات، مشکلات پوستی ناشی از این گونه واکنشهای آلرژیک مربوط به ذراتی می شود که توسط مواد سازندهی فریم قابل جذب اند. یعنی مادهی سازندهی فریم، خود به تنهایی

نمی تواند باعث بروز یک واکنش آلرژیک شود. لذا، به منظور محافظت سطح فریم از تماس با این گونه مواد، سطح فریم را روکش می کنند.در صورتی که سطح فریم روکش نشود، این امکان وجود دارد که سلولز استات، موادی را که آلرژی‌زا هستندجذب نماید. یک روکش خوب، روکشی است که مانع رسیدن اشعهی فرابنفش به فریم شود. چنین روکشی از کم رنگ شدن فریم نیز جلوگیری‌ می‌نماید.

«سلولز استات‌» را می‌توان به شکل ورقه‌های پلاستیکی ساخت و از آن قطعات فریم را برید و یا اینکه‌ بهصورت دانه‌های استات درآورده و آن را در مدل تزریقی بهکار برد.برای ساخت فریم، سلولز استات را معمولاً بهصورت ورقه‌ بهکار می‌برند.

سلولز استات پروپیونات‌ ( Propionate ) یا : ( cellulose aceto - propionate )

که عموماً به پروپیونات معروف است‌. بسیاری از خصوصیات سلولز استات را دارا بوده وبرای مدل‌تزریقی مناسب‌تر است‌.(همچنین به جهت دارا بودن وزن کمتر نسبت به استات،از مزیت سبکی نیز برخوردار می باشد.) پایداری رنگ در پروپیونات نسبت به سلولز استات کمتر می‌باشد و در صورتی‌که روکش جذب کنندهی اشعهی ماوراء بنفش نداشته باشد، مدت ‌نسبتاً کوتاهی رنگ خود را از دست می‌دهد. برای ساخت فریم، دانه‌های پروپیونات را حرارت داده تا بهصورت مایع درآیند. سپس، آن را به وسیلهی تزریق‌ برای ساخت مدلهای دلخواه بهکار می‌برند.دانه‌های پروپیونات، ممکن است که در ابتدا بی‌رنگ باشند که در این صورت بعد از ساخت فریم قسمتهای مختلف آن را به دلخواه رنگ می‌کنند.

نشاسته کربوهیدراتی است که در سیبک گیاه و دانه  ذخیره شده که می توان  ذرت ، گندم ، سیب زمینی ، تاپیوکا( ماده دانه دانه و پر نشاسته ) و برنج را نام برد . از لحاظ واحد ساختاری ، دارای دو نوع مولکول است که عبارتند از آمیلوز که حدود 30-20 درصد آن را تشکیل میدهد و آمیلوپکتین که حدود 80-70 درصد است .

از لحاظ ساختار مولکولی آمیلوز و آمیلوپکتین جزء مولکولهای نا همساز به حساب می آیند . آمیلوز دارای وزن مولکولی پایین بوده ، در حالیکه آمیلوپکتین دارای مولکولهای بسیار بزرگ و فشرده می باشد . نشاسته ارزان بوده و به عنوان عامل تهیه ژله ، تثبیت کننده امولسیون و غلیظ کننده مورد استفاده قرار میگیرد . آمیلوز به عنوان هیدروکلویید یا آب چسبه تشکیل دهنده ژله مورد استفاده قرار میگیرد .

نشاسته فوق تصفیه خوراکی

خواص فرم پذيری نشاسته :

چنانچه به 100 گرم نشاسته ، 50 میلی لیتر آب اضافه گردد، آن را مخلوط نمائيم ، تغيير فاحشی در آن بوجود نمی آيد . خمیر نشاسته که با آب اشباع شده است ، سفت شده و به سختی جابجا می شود و به مقدار کمی فرم پذير ميباشد به عبارت ديگر نشاسته در این حالت الاستیک نخواهد بود که علت این امر را می توان به شرح زیر توجیه نمود :

دانه های نشاسته ای که با آب مرطوب می شوند به یکدیگر می چسبند که در هنگام وارد کردن نیرو و فشار ( در هنگام زدن یا لوله کردن خمیر ) بسختی جابجا می گردند. البته قابلیت به هم چسبندگی دانه های نشاسته چندان زیاد نمی باشد . حال چنانچه علاوه بر 50 میلی لیتر آب 10 میلی لیتر دیگر آب به نشاسته اضافه گردد ، یعنی مجموعاً 60 میلی لیتر ، مشاهده می شود که نشاسته قادر است 2 وزن خود آب جذب نماید که در چنین حالتی نشاسته قابلیت کشش پذیری ، لغزندگی و جابجایی پیدا کرده و دانه های نشاسته می توانند جابجا شوند، حال اگر به این نشاسته 10 میلی لیتر یعنی جمعاً 70 میلی لیتر آب اضافه کرده و آن را توسط مخلوط کن به هم بزنیم مشاهده می گردد که خمیر نشاسته ، وضعیت و ثبات خود را با آبگیری بیشتر از دست داده ، به صورت سوسپانسیون در می آيد . علت این امر را می توان چنین توجیه نمود که در اثر افزودن آب بیشتر ، دانه های نشاسته قابلیت بهم چسبندگی خود را از دست داده و روی هم سر خورده و در اثر افزودن آب بیشتر، دانه های نشاسته شناور می گردند . از این خواص می توان در فرآیند تهیه خمیر و یفر استفاده نمود و ذرات آرد را به صورت سوسپانسیون درآورد .

آنزیمهای آمیلولیتیکی می توانند در طی مراحل آماده سازی خمیر ، نشاسته را تجزیه نموده و بدین وسیله از نظر مکانیکی نشاسته را دچار صدمه دیدگی نمایند .

تغییر آنزیماتیکی ( تجزیه ) نشاسته :

- پروتئازها

 پروتئازها باعث تجزیه غشاء پروتئینی دانه های نشاسته می گردند .

- آمیلازها ، نشاسته را به قندهای محلولی (مالتوز)  تجزیه می نماید .

به طور کلی آردهای سفید ( گندم ) از نظر آنزیمی فقیر میباشند . مزایای ناشی از این امر موجب می گردد :

- نشاسته و همچنین گلوتن به مقدار کمی تجزیه شده یا صدمه بیند ،بنابراین خواص و ویژگی های مکانیکی خمیر تغییر زیادی نمی کند در حالی که معایب آردهای سفید ، ضعیف بودن فعالیت آنزیمی و در نتیجه پایین بودن قندهای قابل تخمیر میباشد ، بالعکس آردهای تیره از نظر آنزیمی غنی بوده که مزایای ناشی از این امر موجب می شود :

- تخمیر بهتر صورت گیرد .

- مواد آروماتیک بیشتر شده و مزه نان بهتر می شود ، در حالی که معایب آردهای تیره صدمه دیدگی مکانیکی است که به علت فعال بودن آنزیم ، تجزیه نشاسته و گلوتن بیشتر صورت می گیرد .

موارد مصرف : 

از نشاسته به عنوان ماده اوليه در بسياری از رشته های صنايع غذايی استفاده می شود که برای هر مورد نشاسته خاص آن مناسب است . در توليد دکستروز ،دکسترين و گلوکز مايع ماده اوليه اصلی، نشاسته است و برای بسياری ديگر از رشته های صنايع ، برای نقشی که نشاسته در بهبود ويژگيهای فيزيکی ،بالا بردن ثبات سيستم های کلوئيدی و اثر غلظت دهندگی دارد ، از آن استفاده می شود . در پودرهای نانوايی و مواد بهبود دهنده پخت به عنوان Filler(پر کننده ) و جلوگيری از واکنش بين بيکربنات و اسيد پيش از ساختن خمير ، در سس ها برای حفظ امولسيون روغن و سرکه و ساير اجزا و جلوگيری از دوفاز شدن سيستم ، در بيسکويت برای بهبود بافت و تردی فرآورده و کنترل PH، در صنايع پخت پيش از قالب گيری برای جلوگيری از چسبيدن خمير به قالب ، در توليد انواع سوپ به عنوان غلظت دهنده و در صنايع کنسرو سازی ، صنايع گوشت ،صنايع غذاهای منجمد ،بيسکويت سازی ، کيک سازی ، ويفر ، کاکائو ، بستنی ، آدامس ، قهوه و خردل، مواد افزودنی غذايی، شيرينی جات،فرآورده های گوشتی، کنسرو، سس، صنايع غذايی- بهداشتی و مصارف صنعتی کاربرد دارد .

نشاسته خوراکی گلمهر دارای گواهینامه تضمین ایمنی و بهداشت مواد غذایی HACCP و گواهینامه تضمین کیفیت iso 9001 ; 2000  از URS انگلستان می باشد .

 سلول و بافت

پيكر همه جانوران از سلول ساخته شده است. اساس ساختماني همه سلولها نيز مشابه است. به اين ترتيب كه هر سلول از غشا و هسته و سيتوپلاسم تشكيل شده است. درون سيتوپلاسم اندامكهايي وجود دارد كه عبارتنداز: ميتوكندري، دانه­هاي گرد يا ميله­اي با غشا دو لايه كه لايه داخلي داراي فرورفته‎گيهايي است. ميتوكندري محل تنفس سلولي و توليد انرژي مي­­باشد. واكوئلها حاوي مايعاتي به نام شيره سلولي هستند. وظيفه آنها، تنظيم مقدار آب سلول، ذخيره كردن بعضي مواد، شركت در گوارش و دفع مواد در بعضي از سلولها مي­باشد.

 شبكه آندوپلاسمي

عمل شبكه آندوپلاسمي، نقل وانتقال مواد در داخل سلول بين هسته و سيتوپلاسم است و از مجموعه مجراها و حفرات درون سيتوپلاسم تشكيل شده­اند. بر روي ديواره بخشي از آنها دانه­هاي ريوزوم قرار دارد.

 دستگاه گلژي

دستگاه گلژي كيسه­هاي پهني است كه روي هم قرار دارند و در سلولهاي ترشحي بيشتر هستند. عمل دستگاه گلژي، نگهداري و ترشح مواد مي­باشد.

هسته

هسته، اغلب كروي است و در مركز سلول قرار دارد. هسته را غشاي دو جداره احاطه كرده است. درون هسته، شيره هسته وجود دارد. درون شيره هسته، شبكه كروموزوم وجود دارد كه به هنگام تغذيه سلولي به صورت كروموزومها نمايان مي­شود.

  غشاي سلول

پرده­اي در اطراف همه سلولها قرار گرفته. غشاي پلاسمايي از ملكولهاي چربي و پروتئين ساخته شده است، در لابه­لاي مولكولهاي پروتين به صورت نامنظم قرار دارد.

مولكولهاي چربي از فسفو ليپيد و در دو لايه قرار دارد و بين آنها پيوند شيميايي وجود ندارد. در ساختمان غشاي مولكولهاي هيدرات كربن هم وجود دارد. سلولها براي زنده ماندن بايد موادي را از محيط بگيرند. در همين  حال مي­بايست مواد زائد را از خود دور كنند. براي درك بهتر اينكه ملولهاي مواد، چگونه از غشاي سلولي مي­گذرند. بايد اطلاعاتي درباره رفتار ملكولها و حركات آنها داشته باشيم.

مولكولها هميشه در حال حركت هستند، جنبش مولكولها در جامدات كم، اما در مايعات و گازها زياد است. مولكولها به طور اتفاقي به هر طرف مي­روند. يعني به طور مستقيم به حركت خود ادامه مي­دهند، مگر اينكه در مسير خود به مولكولهاي ديگر برخورد كنند. اين رفتار در محيطهاي گاز و يا مايع باعث گسترش تدريجي آنها مي‎شود تا سرانجام در محيطهاي بسته و معين به حالت يكنواخت و معيني برسند.

 انتشار

به پراكندگي تدريجي مولكولهاي يك ماده را انتشار ساده مي­گويند. انتشار ملكولها سرانجام به حالت تعادل مي­رسد. مرحله تعادل وقتي است كه مولكولها به طور يكنواخت در محيط پراكنده شوند.

آيا مولكولها مي­توانند از پرده‎ها عبور كنند. پاسخ به اين سؤال، به پرده، قطر منافذ آن و نوع مولكولها بستگي دارد. اگر ماده­اي از درون يك پرده بگذرد، آن پرده را نسبت به آن ماده نفوذ پذير مي­گويند.

يك ظرفي را كه با پرده­اي با سوراخهاي ريز نسبت به آب تراوا است مي­پوشانيم حال درون آن مايع رنگي مي­ريزيم و در ظرف آبي قرار مي­دهيم. مشاهده مي­كنيم كه آب درون ظزف بالا مي­رود. اما مولكولهاي محلول از آن سوراخها عبور نمي­كنند. به حركت آب از درون پرده نيمه تراوا اسمز مي­گويند.

اسمز حالت خاصي از انتشار است. هر جا غلظت محلول بيشتر شود، آب بيشتري جذب خواهد كرد. اينگونه جذب آب را فشار اسمزي يا غيروي اسمزي مي‎گويند. موادي چون آب و يون كلرويون پتاسيم كه در پرده محلول نيستند به آساني از غشا عبور مي‎كنند. در اين مورد فرض بر اين است كه سوراخهاي ريزي در غشاي سلول وجود دارد كه حتي با ميكروسكوپهاي الكتروني قابل مشاهده نيست و مولكولهاي آب ميتوانند مستقيماً از آنجا عبور كنند.

  نكاتي مهم درباره انتشار

هر مولکول يا يون حركتي كاملاً اتفاقي دارد و اين وضع، ربطي به جهت انتشار ندارد. در يك محلول انتشار هر نوع ماده، مستقل ار انتشار مواد ديگر است. سرعت انتشار به عواملي از قبيل: قطر ذرات، دما، بار الكتريكي ذرات و تفاوت غلظت دو محيط بستگي دارد. علاوه بر انتشار ساده و اسمز، دو حركت ديگر از خلال غشا تشخيص داده مي­شود. كه به انتشار تسهيل داده شده و انتقال فعال مرسومند. در اين دو نوع حركت انتشار، مولكولهايي به نام ناقل در غشا وجود دارد كه از جنس پروتئين است. اين مولکولها در يك سمت غشا با ماده عبوري تركيب مي­شوند و در سمت ديگر از آن جدا مي­شوند.

در مقايسه انتشار ساده با انتشار تسهيل شده و انتقال فعال، مشاهده مي‎شود كه ماده­اي در انتشار ساده از منطقه پر تراكم به منطقه كم تراكم انتقال داده مي­شود تا غلظت مساوي بين دو طرف پرده حاصل آيد.

در انتشار تسهيل داده شده، ماده از منطقه پر تراكم به منطقه كم تراكم مي‎رود، اما انتقال به وسيله مولكول ناقل صورت مي­گيرد. در انتقال فعال، مولكولهاي ناقل با صرف انرژي بعضي مواد را از بيرون سلول كه غلظت آن كمتر است به درون سلول كه غلظت آن بيشتر انتقال مي­دهد.

سلولهاي ريشه گياه، يونها را از آب درون خاك جذب مي­كنند. اما اغلب غلظت اين يونها در داخل سلول بيشتر از غلظت آنها در خارج از سلولهاست. در سلول بعضي از جانداران دريايي، ممكن است غلظت يون بيشتر از غلظت آن در دريا باشد. با اين حال همين سلولها يون را از آب تهيه مي­كنند. بعضي از سلولها مثل آميد، مي‎توانند مولكولهاي بزرگ و حتي ذرات موادي را كه از غشاي آنها قابل عبور نيستند، جذب كنند. اين عمل سلول آندوسيتوز نام دارد. در هنگام عمل آندوسيتوز در غشاي پلاسمايي، فرورفتگيهايي پديد مي‎آيد و كيسه كوچكي به دور ذره غذايي پديد مي‎­آيد. سپس لبه­هاي كيسه به هم نزديك مي‎شوند، مي‎­چسبند، سپس در آن قسمت سلول واكوئل پديد مي‎آيد كه ذره غذايي در درونش قرار دارد. آنگاه با آنزيمهاي درون واكوئل، گوارش غذا آغاز مي­شود.

  اگزوسيتوز

بسياري از سلولها، مولكولهاي پروتئيني مي‎سازند كه از سلول خارج مي‎شوند، اين مولكولها در دستكاه گلژي بسته بندي مي‎شوند. بسته به سوي غشاي پلاسمايي به حركت درمي‎آيد. غشاها با هم مي­آميزند و دهانه­اي به سمت خارج باز مي‎شود تا مواد ساخته شده، خارج شوند. اين عمل سلول اگزوسيتوز نام درد.

  سازمان پر سلولي

در جانوران تك سلولي، كليه اعمال حياتي، توسط همان يك سلول انجام مي‎گيرد. اما در جانوران پر سلولي، تقسيم كار وجود دارد و هر كدام از سلولها براي وظيفه خاصي، تخصص مي­يابند. مانند عمل تغذيه در لوله گوارش، تنفس و انتقال مواد در دستگاه گردش خون.

 بافتها

بافتهاي بدن را مي­توان به 4 گروه اصلي، پوششي، پيوندي، ماهيچه‎اي و عصبي، تقسيم كرد.

 بافت پوششي

اين بافت، سطح خارجي بدن و سطح داخلي اندامها و حفره­هاي درون بدن را مي‎پوشاند. سلولهاي بافت پوششي بسيار منتشره هستند. بافت پوششي كه سطح بدن را مي‎پوشاند نقش محافظت را بر عهده دارد. سلولهاي اين بافت به تدريج از قسمت سطح از بين مي­روند و به جاي آنها سلولهاي جديد پديد مي‎آيد. ديواره داخلي لوله گوارش از بافت پوششي يك لايه­اي ساخته شده است كه برخي از آنها عمل ترشح كردن را انجام مي‎دهند. بعضي از سلولها مي­توانند موادي را از خود عبور دهند؛ مثل:سلولهاي جداره نفرونها. اندازه و شكل و بافتهاي پوششي گوناگونند.

بافت پيوندي

در بين بافتها واطراف اندامها قرار دارد. بافت غضروفي، استخواني، خوني، اقسام تغيير يافته بافت پيوندي هستند. بخش اصلي بافت پيوندي را يك ماده زمينه‎اي، بين سلولي تشكيل مي‎هد كه سلولها و رشته­هاي پيوندي درون آن قرار گرفته­اند. اين ماده بين زمينه­اي ممكن است يك ماده نيمه جامد، مانند غضروف، جامد، مانند بافت استخواني، مايع، مانند خون باشد. بافت پيوني كه اعضاي بدن را مي­پوشاند، داراي رشته­هايي به نام، كلاژن است. كه موجب استحكام مي­شود و رشته­هاي ارتجاعي، خاصيت ارتجاعي بافت را سبب مي­گردد. بعضي از سلولهاي بافت پيوندي نيز، خاصيت بيگانه خواري دارند

انواع نشانگرهای ژنتیک

با وجـــود اینکه بهره مندی از علم ژنتیک و اصلاح نباتات، بیشترین نقش را در افزایش محصول و تولید فراورده های غذایی به عهده داشته است، به دلیل رشد روز افزون جمعیت،تلاش بیشتری برای چیرگی بر شرایط نامساعد محیطی، اعم از عوامل زیستی و غیر زیستی و افزایش کیفیت محصول لازم است. پیشرفت علوم و فناوری موجب بهره مندی متخصصان اصلاح نباتات از ماشین های پیشرفتۀ کشاورزی، ابزار دقیق آزمایشگاهی، روش های برتر جمع آوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل رایانه ای آنها شده است. در سالهای اخیر، پیشرفت های تحسین برانگیزی که در زمینۀ زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی صورت گرفته، ابزار قدرتمندی را برای پژوهش های ژنتیک تفصیلی گیاهان عالی از جمله گیاهان زراعی فراهم کرده اند.شاید اساسی ترین و مفیدترین این ابزار نشانگرهای DNA باشند که همان تفاوت های قابل ثبت ردیف های بازی DNA موجود بین دو یا چند نمونه اند.امروزه اطلاعات به دست آمده از نشانگرهای DNA کاربردهای بسیاری دارند، که عمده ترین آنها در پزشکی قانونی، تشخیص بیماری های گیاهی و انسانی،قرنطینۀ گیاهی، پژوهش های ژنتیک تکاملی و فیلوژنتیک،طبقه بندی موجودات زنده و اصلاح نباتات است.

نشانگرهای مورفولوژیک:

کاربـــــــــردنشـانگرهای ژنــتـیـک بـه ده هــا سال پیش از کشف DNA به عنوان مـادۀ ژنـتـیـک،مــربـــوط می شود.نشانگرهای مورفولوژیکی که پیامد جهش های قابل رویت در مورفولوژی سازواره اند،از ابتدای این سده مورد استفاده بوده اند.صفات مورفولوژیکی که عمدتاً توسط یک ژن کنترل می شوند، می توانند به عنوان نشانگرهای ژنتیک مورد استفاده قرار گیرند.این نشانگرها شامل دامنۀ وسیعی از ژن های کنترل کنندۀ صفات فنوتیپی هستند و جزو نخستین نشانگرها به شمار می آیند و از زمان های بسیار دور یعنی از زمانی که محل ژن ها برروی کروموزوم مشخص شد، مورد استفاده قرار می گرفتند.این نوع نشانگرها دارای معایب زیادی از جمله موارد زیر هستند:

اغلب دارای توارث غالب و مغلوب بوده و اثرات اپیستازی و پلیوتروپی (Pleiotrpy) دارند؛

تحت تأثیر شرایط محیطی و مرحلۀ رشد موجودات قرار می گیرند؛

فراوانی و تنوع کمی دارند؛

گاهی برای مشاهده و ثبت آنها باید منتظر ظهور آنها ماند.این کار در مورد گیاهان چند ساله بسیار مشکل است؛

اساس ژنتیک بسیاری از نشانگرهای مورفولوژیک هنوز مشخص نشده است.

 نشانگرهای مولکولی DNA  و RNA :

نشانگرهای مولکولی فراوان و در هر موجود زنده ای مورد استفاده قرار می گیرند.اگرچه پتانسیل نشانگرهای مولکولی برای اصلاح کنندگان از حدود 75 سال پیش شناخته شده بود، ولی کاربرد آنها تا حدود 30 سال پیش به دلیل نبود نشانگرهای مناسب بسیار محدود بوده است. گسترش نشانگرهای DNA موجب به کارگیری روش های بسیاری برای غلبه بر مشکلات اصلاحی و ژنتیکی موجودات شده است. در سال های گذشته، از نشانگرهای DNA برای مطالعات پایه ای و کاربردی در انسان، حیوان و گیاه استفاده شده است.

کشف انواع مختلف آنزیم های محدودگر(Restrictionenzymes)توسط اسمیت و ویلکوکس(1970)، همچنین کشف واکنش زنجیره ای پلیمراز(P.C.R)توسط مولیس و فالونا (1987) فرصت مناسبی را برای بررسی تنوع و تفاوت موجودات مختلف در سطح DNA امکان پذیر کرده است.توسعۀ نشانگرهای مولکولی DNA عصر جدیدی را در علم ژنتیک گشوده است، به طوری که به کمک این نشانگرها ایجاد نقشه های فیزیکی و ژنتیکی در موجودات زنده و همچنین شناسایی ژن های کنترل کنندۀ صفات کیفی و کمی امکان پذیر شده است.

تا کنون تعداد زیادی از نشانگرهای DNA معرفی شده اند و در تجزیه های ژنتیک موجودات مورد استفاده قرار گرفته اند، این نشانگرها از نظر بسیاری از ویژگی ها مانند درجه چندشکلی، غالب یا همبارز بودن ، تعداد جایگاه های تجزیه شده در هر آزمایش ، توزیع در سطح کروموزوم ، تکرار پذیری، نیاز یا عدم نیاز به توالی یابی DNA الگو و هزینۀ مورد نیاز با همدیگر متفاوت اند.انتخاب بهترین نشانگر به هدف مطالعه (انگشت نگاری، تهیۀ نقشۀ پیوستگی، ژنتیک جمعیت و روابط تکاملی) ...... و سطح پلوئیدی موجود مورد مطالعه بستگی دارد.

در اوایل دهۀ 1980 بوتستین و همکارانش استفاده از تفاوت طول قطعه های حاصل از هضم یا RFLP را برای مطالعۀ مستقیم DNAو یافتن نشانگرهای ژنتیک جدید پیشنهاد و معرفی کردند.این تحول از پیامدهای منطقی کشف آنزیم های محدودگر بود. این آنزیم ها، آنزیم های بسیار اختصاصی اند که ردیف های ویژه ای را روی مولکول DNA شناسایی کرده و آنها را از محل خاصی (نقطه برش) قطع می کنند. نشانگرهای DNA در مدت یک دهه تکاملی شگرف و تحسین برانگیز داشته اند. علاوه بر RFLP که هنوز هم از قدرتمندترین و معتبرترین نشانگرهای DNA است، انواع مختلف نشانگرهای DNA با تفاوت های زیادی از نظر تکنیکی و روش تولید،نحوۀ کاربرد،امتیازبندی، تجزیه و تحلیل و تفسیر نتایج به سرعت ابداع و معرفی شدند.

بدون تردید، ابداع و معرفی واکنش زنجیره ای پلیمراز یا PCR بیشترین نقش را در توسعه و تکامل نشانگرهای DNA داشته است. PCR یک روش سریع تکثیر آزمایشگاهی قطعه یا قطعه های مورد نظر DNA است. به دلیل اهمیت و نقش مؤثر PCR در تحول و تکامل روزافزون فناوری نشانگرهای DNA آن را به دو دستۀ کلی :نشانگرهای DNA مبتنی بر کاربرد واکنش زنجیره ای پلیمراز و نشانگرهای DNA غیر مبتنی بر کاربرد این روش طبقه بندی کردند.

نشانگرهای DNA گروه بزرگی از نشانگرها را تشکیل می دهند. این نشانگرها سیر تحول و تکامل خود را به پایان نرسانده اند و ابداع و معرفی روش های متنوع و جدیدتر ثبت و مشاهدۀ تفاوت های ژنتیک بین موجودات از طریق مطالعۀ مستقیم تفاوت های موجود در بین ردیف DNA آنها همچنان ادامه دارد.