12:50 م
البيولوجيا -
كتب الزراعة
Title: Plant Cell Electroporation And Electrofusion Protocols
Author(s): Jac A. Nickoloff
بنية الخلية النباتية
تتميز النباتات بأنها فريدة من نوعها بين حقيقيات النوى، وهي الكائنات الحية التي تحتوي خلاياها على نوى وعضيات محاطة بغشاء، وذلك لأنها قادرة على تصنيع غذائها بنفسها. والكلوروفيل، الذي يعطي النباتات لونها الأخضر، يمكنها من استخدام ضوء الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكريات وكربوهيدرات، وهي مواد كيميائية تستخدمها الخلية كوقود.
مثل الفطريات، وهي مملكة أخرى من حقيقيات النوى، احتفظت الخلايا النباتية ببنية جدار الخلية الواقية لأسلافها من بدائيات النوى. تشترك الخلية النباتية الأساسية في نمط بناء مماثل مع الخلية حقيقية النوى النموذجية، لكنها لا تحتوي على جسيمات مركزية أو ليزوزومات أو خيوط وسيطة أو أهداب أو أسواط، كما هو الحال في الخلية الحيوانية. ومع ذلك، تحتوي الخلايا النباتية على عدد من الهياكل المتخصصة الأخرى، بما في ذلك جدار الخلية الصلب، والفجوة المركزية، والبلازمودسماتا، والبلاستيدات الخضراء. على الرغم من أن النباتات (وخلاياها النموذجية) غير متحركة، فإن بعض الأنواع تنتج أمشاجًا تعرض أسواطًا وبالتالي تكون قادرة على الحركة.
يمكن تصنيف النباتات على نطاق واسع إلى نوعين أساسيين: وعائية وغير وعائية. تعتبر النباتات الوعائية أكثر تقدمًا من النباتات غير الوعائية لأنها طورت أنسجة متخصصة، وهي الخشب، الذي يشارك في الدعم البنيوي وتوصيل الماء، واللحاء، الذي يعمل في توصيل الغذاء. وبالتالي، فإنها تمتلك أيضًا جذورًا وسيقانًا وأوراقًا، وهو ما يمثل شكلًا أعلى من التنظيم الذي يغيب بشكل مميز في النباتات التي تفتقر إلى الأنسجة الوعائية. أما النباتات غير الوعائية، وهي أعضاء في قسم Bryophyta، فلا يزيد ارتفاعها عادةً عن بوصة أو اثنتين لأنها لا تتمتع بالدعم الكافي، والذي توفره الأنسجة الوعائية للنباتات الأخرى، لتنمو بشكل أكبر. كما أنها تعتمد بشكل أكبر على البيئة المحيطة بها للحفاظ على كميات مناسبة من الرطوبة، وبالتالي، تميل إلى العيش في المناطق الرطبة المظللة.
يُقدر أن هناك ما لا يقل عن 260.000 نوع من النباتات في العالم اليوم. وتتراوح أحجامها وتعقيدها من الطحالب الصغيرة غير الوعائية إلى أشجار السيكويا العملاقة، وهي أكبر الكائنات الحية، حيث يصل ارتفاعها إلى 330 قدمًا (100 متر). ولا يستخدم الناس سوى نسبة ضئيلة من هذه الأنواع بشكل مباشر للحصول على الغذاء والمأوى والألياف والدواء. ومع ذلك، فإن النباتات هي الأساس للنظام البيئي وشبكة الغذاء على الأرض، وبدونها لم يكن من الممكن أن تتطور أشكال الحياة الحيوانية المعقدة (مثل البشر). في الواقع، تعتمد جميع الكائنات الحية إما بشكل مباشر أو غير مباشر على الطاقة التي تنتجها عملية التمثيل الضوئي، والمنتج الثانوي لهذه العملية، الأكسجين، ضروري للحيوانات. كما تعمل النباتات على تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الغلاف الجوي، وتعيق تآكل التربة، وتؤثر على مستويات المياه وجودتها.
تظهر النباتات دورات حياة تتضمن أجيال متناوبة من الأشكال ثنائية الصبغيات، والتي تحتوي على مجموعات كروموسومية مقترنة في نوى خلاياها، والأشكال أحادية الصبغيات، التي تمتلك مجموعة واحدة فقط. بشكل عام، يختلف هذان الشكلان من النبات كثيرًا في المظهر. في النباتات العليا، يكون الجيل ثنائي الصبغيات، الذي تُعرف أعضاؤه باسم الجراثيم بسبب قدرتها على إنتاج الأبواغ، مهيمنًا عادةً وأكثر قابلية للتعرف عليه من جيل المشيج أحادي الصبغيات. ومع ذلك، في النباتات الطحلبية، يكون شكل المشيج مهيمنًا وضروريًا فسيولوجيًا لشكل الجراثيم.
تحتاج الحيوانات إلى استهلاك البروتين من أجل الحصول على النيتروجين، ولكن النباتات قادرة على استخدام الأشكال غير العضوية من العنصر، وبالتالي، لا تحتاج إلى مصدر خارجي للبروتين. ومع ذلك، تتطلب النباتات عادة كميات كبيرة من الماء، وهو أمر ضروري لعملية التمثيل الضوئي، للحفاظ على بنية الخلية وتسهيل النمو، وكوسيلة لتوصيل العناصر الغذائية إلى خلايا النبات. تختلف كمية العناصر الغذائية التي تحتاجها أنواع النباتات بشكل كبير، ولكن يُعتقد عمومًا أن تسعة عناصر ضرورية بكميات كبيرة نسبيًا. وتشمل هذه العناصر الغذائية، التي يطلق عليها العناصر الكبرى، الكالسيوم والكربون والهيدروجين والمغنيسيوم والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والبوتاسيوم والكبريت. كما تم تحديد سبعة عناصر دقيقة، تحتاجها النباتات بكميات أصغر، وهي: البورون والكلور والنحاس والحديد والمنجنيز والموليبدينوم والزنك.
يُعتقد أن النباتات تطورت من الطحالب الخضراء، وقد كانت موجودة منذ العصر الباليوزوي المبكر، منذ أكثر من 500 مليون سنة. يرجع أقدم دليل أحفوري على وجود نباتات برية إلى العصر الأوردوفيشي (منذ 505 إلى 438 مليون سنة). وبحلول العصر الكربوني، منذ حوالي 355 مليون سنة، كانت معظم الأرض مغطاة بغابات من النباتات الوعائية البدائية، مثل أشجار الليكوبود (أشجار الحراشف) وعاريات البذور (أشجار الصنوبر، الجنكة). لم تتطور كاسيات البذور، النباتات المزهرة، حتى نهاية العصر الطباشيري، منذ حوالي 65 مليون سنة - تمامًا كما انقرضت الديناصورات.
- جدار الخلية - مثل أسلافها البدائية، تحتوي الخلايا النباتية على جدار صلب يحيط بالغشاء البلازمي. ومع ذلك، فهو هيكل أكثر تعقيدًا بكثير، ويخدم مجموعة متنوعة من الوظائف، من حماية الخلية إلى تنظيم دورة حياة الكائن النباتي.
- البلاستيدات الخضراء - أهم ما يميز النباتات هو قدرتها على التمثيل الضوئي، أي صنع غذائها عن طريق تحويل طاقة الضوء إلى طاقة كيميائية. تتم هذه العملية في عضيات متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء.
- الشبكة الإندوبلازمية - الشبكة الإندوبلازمية عبارة عن شبكة من الأكياس التي تصنع وتعالج وتنقل المركبات الكيميائية لاستخدامها داخل وخارج الخلية. وهي متصلة بالغلاف النووي ذي الطبقتين، مما يوفر خط أنابيب بين النواة والسيتوبلازم. في النباتات، تتصل الشبكة الإندوبلازمية أيضًا بين الخلايا عبر البلازموديسماتا.
- جهاز جولجي - جهاز جولجي هو قسم التوزيع والشحن للمنتجات الكيميائية للخلية. فهو يعدل البروتينات والدهون المبنية في الشبكة الإندوبلازمية ويجهزها للتصدير خارج الخلية.
- الخيوط الدقيقة - الخيوط الدقيقة عبارة عن قضبان صلبة مصنوعة من بروتينات كروية تسمى الأكتين. هذه الخيوط لها وظائف بنيوية في المقام الأول وهي مكون مهم للهيكل الخلوي.
- الأنابيب الدقيقة - توجد هذه الأسطوانات المستقيمة المجوفة في جميع أنحاء سيتوبلازم جميع الخلايا حقيقية النواة (لا توجد في بدائيات النواة) وتقوم بمجموعة متنوعة من الوظائف، تتراوح من النقل إلى الدعم البنيوي.
- الميتوكوندريا - الميتوكوندريا هي عضيات مستطيلة الشكل توجد في سيتوبلازم جميع الخلايا حقيقية النواة. في الخلايا النباتية، تقوم بتكسير جزيئات الكربوهيدرات والسكر لتوفير الطاقة، وخاصة عندما لا يتوفر الضوء للبلاستيدات الخضراء لإنتاج الطاقة.
- النواة - النواة هي عضية متخصصة للغاية تعمل كمركز معالجة وإدارة المعلومات في الخلية. هذه العضية لها وظيفتان رئيسيتان: فهي تخزن المادة الوراثية للخلية، أو الحمض النووي، وتنسق أنشطة الخلية، والتي تشمل النمو، والتمثيل الغذائي الوسيط، وتخليق البروتين، والتكاثر (انقسام الخلايا).
- البيروكسيسومات - الأجسام الدقيقة هي مجموعة متنوعة من العضيات التي توجد في السيتوبلازم، وهي كروية الشكل تقريبًا ومقيدة بغشاء واحد. هناك عدة أنواع من الأجسام الدقيقة ولكن البيروكسيسومات هي الأكثر شيوعًا.
- البلازماماتا - البلازماماتا هي أنابيب صغيرة تربط الخلايا النباتية ببعضها البعض، وتوفر جسورًا حية بين الخلايا.
- الغشاء البلازمي - تحتوي جميع الخلايا الحية على غشاء بلازمي يغلف محتوياتها. في بدائيات النوى والنباتات، يكون الغشاء هو الطبقة الداخلية للحماية محاطة بجدار خلوي صلب. تنظم هذه الأغشية أيضًا مرور الجزيئات داخل وخارج الخلايا.
- الريبوسومات - تحتوي جميع الخلايا الحية على ريبوسومات، وهي عضيات صغيرة تتكون من حوالي 60 في المائة من الحمض النووي الريبي و40 في المائة من البروتين. في حقيقيات النوى، تتكون الريبوسومات من أربعة خيوط من الحمض النووي الريبي. في بدائيات النوى، تتكون من ثلاثة خيوط من الحمض النووي الريبي.
- الفجوة - تحتوي كل خلية نباتية على فجوة كبيرة واحدة تخزن المركبات، وتساعد في نمو النبات، وتلعب دورًا هيكليًا مهمًا للنبات.
ليست هناك تعليقات: