چاپ

مواد تشکیل دهنده سلولها

متابولیسم شامل دو دسته فعالیت می باشد یک سری واکنش هایی که در آن مواد ذخیره ای سلولها به مولکولهای کوچک و فعال تجزیه می شوند و دوم واکنشهایی که به بیوسنتز مواد سلولی جدید منتهی می گردند . نوع اول را غالبا واکنشهای کاتابولیک و نوع دوم را واکنشهای آنابولیک می نامند. همه این واکنشهای متابولیکی توسط پروتئین های مخصوصی کاتالیزوری می شوند که آنزیم نام دارند.

یک سلول مریستمی در گیاه ،قادر به انجام تعداد زیادی از واکنشهای آنزیمی می باشد . بسیاری از واکنشهای متابولیکی در داخل سلول به طور همزمان انجام می شوند بنابراین تشکیلات ساختمانی سازمان یافته ای در سلول وجود دارد.

مولكولهاي آلي در گياهان از موادی مانند : پروتئین ، اسیدها ی آمینه ، نوکلئوتیدها، لیپیدها ، هیدرات کربن تشکیل شده است.

پروتئین ها از تعداد زیادی مولکولهای اسید آمینه تشکیل شده اند در حالیکه نوکلئوتیدها اسیدهای نوکلئیک را می سازند و هیدراتهای کربن ممکن است به صورت مونومر  (مونوساکارید)یا پلی مر(پلی ساکارید)وجود داشته باشند.

واحد های مونومری به آسانی متابولیزه می شوند و در داخل گیاه به نقاطی منتقل می شوند و در آن جا بر اثر واکنشهای متابولیکی به پلی مرهای ساختمانی( مثل : سلولز ، پروتئین)و یا به پلی مرهای ذخیره ای (مثلا نشاسته )و یا به آنزیم (پروتئین ها) تبدیل می شوند یا در داخل سلولها به مواد ساختمانی سلولها ، بافتها و اندامها تبدیل می شوند.

مولكولهاي آلي در گياهان از موادی مانند : پروتئین ، اسیدها ی آمینه ، نوکلئوتیدها، لیپیدها ، هیدرات کربن تشکیل شده است.

پروتئین ها از تعداد زیادی مولکولهای اسید آمینه تشکیل شده اند در حالیکه نوکلئوتیدها اسیدهای نوکلئیک را می سازند و هیدراتهای کربن ممکن است به صورت مونومر  (مونوساکارید)یا پلی مر(پلی ساکارید)وجود داشته باشند.

واحد های مونومری به آسانی متابولیزه می شوند و در داخل گیاه به نقاطی منتقل می شوند و در آن جا بر اثر واکنشهای متابولیکی به پلی مرهای ساختمانی( مثل : سلولز ، پروتئین)و یا به پلی مرهای ذخیره ای (مثلا نشاسته )و یا به آنزیم (پروتئین ها) تبدیل می شوند یا در داخل سلولها به مواد ساختمانی سلولها ، بافتها و اندامها تبدیل می شوند.

همه اسید ها ی آمینه حاوی ازت هستند و برخی از آنها حاوی گوگرد نیز می باشند.

نوکلئوتیدها علاوه بر کربن ،هیدروژن و اکسیژن دارای ازت و فسفر نیز هستند برخی از لیپیدها تنها از کربن  هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده اند ولی در برخی دیگر ازت و فسفرنیز یافت می شود.

سنتز مولکولهای پلی مر عبارت است از تشکیل پیوند های شیمیایی بین اتم های کربن و یا بین اتمهای کربن ، اکسیژن و ازت . چنین مولکولهایی نسبتا باثباتند و پیوندهای شیمیایی بین اتمهای تشکیل دهنده آنها بوسیله فعالیتهای آنزیمی و یا بوسیله مواد شیمیایی مخصوصی (درجه حرارت زیاد،فشار ،شرایط اسیدی یا قلیایی)شکسته می شوند.

نقش پروتئین ها در گیاهان

برخی از پروتئینها در اندامهای ذخیره ای مانند آندوسپرم و لپه ها   به مقادیر فراوانی وجود دارند. پروتئین های ساده از قبیل : آلبومین ها ، گلوبولین ها ، زئین نمونه هایی از پروتئین های ذخیره ای به شمار می روند.

در مرحله جوانه زدن دانه،پروتئین های ذخیره ای بوسیله آنزیم ها به پپتیدهای کوچک و اسیدهای آمینه تجربه می شوند و جنین گیاهی را در مرحله اولیه رشد و نمو تغذیه می کنند .

برخی از پروتئینها به عنوان پروتئین های ساختمانی یا محافظ عمل می کنند معروفترین آنها در جانوران پر و پشم هستند ولی پروتئین های ساختمانی در  کوتیکول ها و برخی فیبرهای گیاهی نیز وجود دارند.

پروتئین های دیگر مانند:گلیکو پروتئین ها (پروتئین به علاوه هیدرات کربن) و لیپو پروتئینها (پروتئین به علاوه لیپیدها) در سطوح غشایی یعنی جایی که در تشکیلات ساختمانی و عمل غشاها شرکت دارند یافت می شوند.

آنزیم (Enzyme)

همه آنزیم ها پروتئین هستند و در واکنشهای مربوط به پروتئینها عمل می کنند فعالیت آنزیم بر اثر عواملی مانند درجه حرارت ، غلظت یون هیدروژن ،فلزات سنگین و غیره تغییر می کند .آنزیم ها را بنیانگذاران حیات نام نهاده اند.یک سلول معمولی چندین هزارآنزیم مختلف دارد که طیف گسترده ای از واکنشها را  انجام می دهند. مهمترین ویژگی آنزیم ها، اختصاصاتی است که امکان تمایز بین مولکولهای بسیار مشابه را به آنها می دهد.

آنزیم ها نقش منحصر به فردی در افزایش شدید سرعت واکنشها داشته و سرعت واکنشها ی آنزیمی به مراتب بیش از سایر کاتا لیزورهای معمولی است برخلاف اکثر کاتالیزورهای دیگر ، آنزیم در فشار اتمسفری و درجه حرارت هوای معمولی و معمولاٌ در دامنه باریکی از اسیدیته(البته موارد استثنایی وجود دارد)عمل می کنند .تعدادمعدودی از آنزیم ها قادرند تحت شرایط بسیار سخت به ایفای نقش خود ادامه دهند.

اسیدهای نوکلئیک

دو نوع اسید هسته ای درسلول ها وجود دارد كه شامل اسید دی اکسی ریبونوکلئیک  (  DNA ) و اسید ریبونوکلئیک (RNA ) مي باشند. اسیدهای نوکلئیک از تعداد زیادی مونومرهای نوکلئوتید تشکیل شده اند که هر یک از این مونومرها به نوبه خود شامل یک باز ازت دار ، قند و اسید فسفریک می باشد .  دو نوع بازهای ازت دار وجود دارند: پورین ها و پیریمیدین ها       DNA   و RNA هردو حاوی دو پورین آدنین و گوانین و یک پیریمیدین ، سیتوزین می باشند . پیریمیدین تیمین در  DNA  وجود دارد، ولی  RNA  حاوی پیریمیدین دیگری به نام یوراسیل است. دو اسید نوکلئیک مذکور از نظر نوع قند پنتوز با یکدیگر تفاوت دارند.

اسید دی اکسی ریبونوکلئیک (DNA)

DNA از پازهاي آلي آدنین و گوانین ، سیتوزین و تیمین و نیز دی اکسی ریبوزو اسید فسفریک تشکیل شده است .

در سال 1963 واتسون و کریک معلوم کردند که ساختمان مولکول  DNA دو رشته ای است. آنها خاطر نشان کردند که پورین ها وپیریمیدین ها به علت شکل و اندازه ای که دارند در دو رشته DNA   به صورت جفت شده قرار می گیرند بطوری که تیمین (T )با آدنین (A ) و سیتوزین(C ) با گوانین ( G) جفت می شود.

براساس تحقیقات قبلی بر روی ساختمان حلقه ای پروتئین ها( که ساختمانی مارپیچی شکل است ) و نیز از نتیجه مطالعات مشابهی که قبلا ویلکینز بر روی     DNA خالص کرده بود ، واتسون و کریک عقیده داشتند کهDNA دو رشته ای  طوری می پیچد، این دو رشته با پیوند های هیدروژنی بین جفت بازهای ازت دار به یکدیگر متصل می شوند.

اسید ریبو نوکلئیک (RNA )

مولکول RNA یک زنجیره طویل تک رشته ای پلی نوکلئوتید است و از تعدادی نوکلئوتید ساخته می شود .  شواهدی وجود دارد که قسمت هایی از مولکول پلی نوکلئوتیدها ممکن است به طریقی تا شوند که به صورت قطعات دو رشته ای همراه با بازهای مکمل در آیند(همانطور که در مولکولDNA   اشاره شد) .  ترکیب باز ازت دار   RNA   با  DNA  متفاوت است بدین معنی که یوراسیل  (U) جایگزین تیمین (T) می شود و همچنین در قند ریبوز پنتوز به جای دی اکسی ریبوز قرارمی گیرد. نحوه پراکندگی RNA در داخل سلول نیز با DNA  تفاوت دارد مقدار کمی RNA در هسته یافت می شود ولی   مقدار بیشتری از آن را در سیتوپلاسم می توان یافت.

ئیدرات های کربن

تفاوت ئیدرات های کربن با سایر مواد تشکیل دهنده گیاه در این است که این مواد فقط حاوی کربن ، هیدروژن و اکسیژن هستند. با این حال بسیاری از آنها بصورت مشتقات فسفره و تعداد کمی نیز حاوی ازت می باشند . ئیدارت های کربنی که در واکنش های متابولیکی شرکت دارند عموما بصورت مونو ساکاریدهایی نظیر گلوکز ، فروکتوز و آرابینوز می باشند در حالی که مواد ذخیره ای و ئیدرات های کربن ساختمانی بصورت پلی ساکارید ها وجود دارند.

یک تفاوت عمده که گیاهان و حیوانات را از هم متمایز می کند وجود دیواره اسکلتی سخت در سلولهای گیاهان است که در اصل از سلولز تشکیل می شود. پلی مر سلولز حاوی چندین هزار مونومر گلوکز است که در تشکیل میکروفیبریل های طویلی که ساختمان دیواره سلولی را محکم می کنند دخالت دارد. گیاهان همچنین حاوی نشاسته یعنی پلی مر دیگری از گلوکز هستند مولکول نشاسته حاوی چندین هزار مولکول گلوکز است که مانند سلولز ساختمان فیبری ندارد.

پلی ساکاریدها (ماکرومولکولها)

با اضافه و متصل شدن مونوساکاریدها به یکدیگر (در ضمن باحذف مولکولهای آب) زنجیرهای طویلی از ئیدراتهای کربن تشکیل می شود که پلی ساکاریدها نام دارند. پلی ساکاریدها ممکن است از یک نوع مونوساکارید تشکیل شده باشند و یا حاوی چندین نوع مونوساکارید مختلف باشند. دونمونه از پلی ساکاریدهایی که به مقدار زیاد در گیاهان وجود دارند یعنی نشاسته و سلولز از مولکولهای گلوکز تشکیل می شوند. به هر حال دوفرم گلوکز در مولکول این دو ماده وجود دارند و نتیجتا دو ماکرومولکول کاملا مختلف حاصل می شود.

لیپیدها گروهی از مولکولهای ناهمگن هستند که فقط واحدهای مونومری مانند آنچه که در مورد پروتئین ها ، نوکلئوتیدها و ئیدرات های کربن ذکر شد، می باشند. لیپیدها حاوی اتمهای کربن ، اکسیژن و هیدروژن و بسیاری نیز حاوی ازت ، فسفر و گوگرد هستند.

چربیها و مولکولهای چربی  مانند عموما با عنوان" لیپیدها" و براساس خواص حلالیتشان یعنی براساس غیر محلول بودن آنها در آب و یا محلول بودن آنها در موادی مانند کلروفرم ، بنزن، اتر ، نفت و حلالهای مشابه طبقه بندی می شوند. چربیها را گاهی چربیهای خنثی می نامند که بعنوان مواد غذایی ذخیره ای خصوصا در دانه ها وجود دارند در حالی که مواد چربی مانند همچون فسفولیپیدها و گلیکولیپیدها اجزای ساختمانی همه غشاهای سلولی هستند. مواد مومی کوتیکولی را نیز لیپیدها تشکیل   می دهند ، اما از نظر ترکیبات شیمیایی با چربیها کاملا تفاوت دارند.

لیپیدها Lipid

اسیدهای چرب دارای فرمول کلی    CH3 (CH2)X COOH      هستند که در آن   x معمولا یک عدد زوج است.مثلا اسید پالمیتیک که یک اسید چرب اشباع شده است دارای فرمول       CH3 (CH2)14 COOH    می باشد.  گلیسرول و اسیدهای چرب با یکدیگر ترکیب می شوند و در نتیجه یک تری گلیسرید تشکیل و در ضمن سه مولکول آ ب حذف می شود. لزومی ندارد که هر سه گروه هیدروکسیل گلیسرول از طریق پیوند استر به اسیدهاس چرب اتصال داشته باشند. بدین ترتیب ، بسیاری از چربیها مونو و دی گلیسرید هستند تا تری گلیسرید . اسیدهای چرب در یک مولکول چربی ممکن است یکسان باشند ، اما در اغلب موادر متفاوتند . معمولا چربیهایی که بصورت طبیعی وجود دارند مخلوطهای کمپلکس از اسیدهای چرب اشباع شده و اشباع نشده هستند که طول زنجیرهای آنها متفاوت است.

فسفو لیپیدها گروه مهم دیگری از لیپیدها  هستند .