ریشه و ساختمان آن

نگاه کلی

ریشه اندامی از گیاه است که معمولا در خاک قرار دارد و موجب ثابت نگاه داشتن ساقه و اجزای آن می‌گردد. عمل مهم دیگر ریشه جذب آب و مواد غذایی اولیه نظیر آب و املاح مختلف از زمین بوده و همچنین ممکن است مواد غذایی مختلف درخود ذخیره کند. علاوه بر این اعمال اصلی ، ریشه نظیر ساقه رشد می‌کند و محل عبور جریانهای شیره‌های غذایی است (شیره خام و شیره پرورده). با توجه به اعمال مشابه و غیرمشابهی که ریشه با ساقه دارد سبب می‌شود که در مواردی ساختمان متفاوتی نیز با آن داشته باشد.

اجزای مختلف ریشه

• کلاهک ریشه: قسمت کاملا انتهایی ریشه که کلاهک ریشه نامیده می‌شود. یاخته‌های کاملا راسی و خارجی کلاهک به تدریج و بطور دایم در اثر تماس با خاک و عوامل محیط زیست به صورت پوسته‌های نازکی می‌افتد و درعین حال بطور دائم نیز بوسیله یاخته‌های مریستمی راس ریشه ساخته شده به آن اضافه می‌شود.
  
  
• ناحیه نمو ریشه یا منطقه مریستمی: که در مقطع طولی آن را به نام مریستم نزدیک انتهایی ریشه‌ها می‌نامند. سلولهای حاصل از این منطقه ضمن تمایز یابی سلولهای مختلف ریشه را بوجود می‌آورند.
  
  
• منطقه طویل شدن: یاخته‌های حاصل از تقسیم یاخته‌های مریستم ریشه در این ناحیه طویل می‌شوند.
  
  
• منطقه تارهای کشنده: منطقه تارهای کشنده ، که بیشتر مواد غذایی از این منطقه جذب گیاه اولیه می‌شود. ضمنا یاخته‌های داخلی همین منطقه تغییر شکل و ساختمان داده و موجب تشکیل بافتهای مختلف در ریشه می‌گردد. لذا این منطقه را ناحیه تمایزیابی نیز می‌نامند.

ساختمان داخلی یک ریشه جوان از خارج به داخل در مقطع عرضی

اپیدرم یا بشره

اپیدرم یا بشره یک ردیف یاخته‌هایی است که از پروتودرم منشا می‌گیرد و تشکیل تارهای کشنده را نیز در بعضی از نقاط می‌دهد. در مواردی که محیط مرطوب باشد، تشکیل تار کشنده بیشتر و بهتر صورت می‌گیرد. تارهای کشنده یاخته‌های اپیدرمی هستند که در قسمتهای جانبی ریشه تشکیل می‌گردد. دیواره یاخته‌های تارهای کشنده نازک بوده و معمولا سلولز آن با مواد پکتیکی آغشته شده است. پروتوپلاسم یاخته‌های تار کشنده سرشار از آب بوده و دارای واکوئل بزرگ است. هسته معمولا در انتهای قسمت تار یا مویی یاخته می‌باشد.

کورتکس

داخلی‌ترین لایه کورتکس ، آندودرم نامیده می‌شود، که معمولا از مشخصات بارز ریشه‌ها است. آندودرم معمولا جدار نازک داشته به جز در قسمت دیواره‌های شعاعی و عرضی یاخته که ضخیم شده و از نوع کوتینی یا سوبرین درآمده و اصطلاحا نوار کاسپارین نامیده می‌شود که رشته یا نواری است که کوتین یا سوبرین که دور تا دور یاخته‌های آندودرمی را در جهت دیواره‌های شعاعی و عرضی یاخته فرا گرفته است.

دایره محیطیه

در مراحل اولیه از تکامل ریشه یک لایه مخصوص از یاخته‌های پارانشیمی از تغییر شکل لایه خارجی لایه زاینده استوانه مرکزی بوجود می‌آید. این لایه (دایره محیطیه) نسبتا به حالت غیر فعال مریستمی باقی می‌ماند. تا هنگام فعالیت ثانویه ریشه از آن پس ریشه‌های جانبی از این منطقه منشا می‌گیرند. یاخته‌های خارجی آن منتهی به تشکیل لایه زاینده آوندی می‌گردد و قسمتهای دیگر موجب تشکیل لایه زاینده چوب پنبه می‌شود.

استوانه مرکزی

این ناحیه از قسمتهای داخلی حاصل از پروکامبیوم تشکیل می‌شود. در این حالت هیچگونه پارانشیم داخلی و مغزی در ریشه گیاهان دولپه دیده نمی‌شود. فقط در مواردی ممکن است در تک لپه‌ایها دیده شود (پارانشیم مغزی). بعضی اوقات مجموعه دایره محیطیه و استوانه آوندی را که مجموعا از پروکامبیوم منشا می‌گیرند، یک واحد به نام استل می‌نامند. در ریشه‌های اولیه معمولا حبابهای اولیه به صورت توده مرکزی که با چند بازوی منشعب دیده می‌شود، تشکیل و ظاهر می‌گردد که بین هر دو انشعاب آوند چوبی را یک دسته آوند آبکشی اشغال می‌کند. بین این دو دسته آوند (چوبی و آبکشی) یک یا چند لایه سلول به نام لایه زاینده چوب آبکشی تشکیل می‌گردد. در گیاهانی که ساختمان پسین ریشه دیده نمی‌شود. یاخته‌های باقی مانده بین چوب و آبکش به تدریج اسکلرانشیمی می‌گردد.

به هر حال در بسیاری از ریشه گیاهان دولپه ، پارانشیم مغزی دیده نمی‌شود. اما بیشتر تک لپه‌ایها و بعضی گیاهان علفی دولپه که دستجات آوند چوبی در مرکز به هم می‌رسند به صورت پارانشیمی باقی می‌ماند و یک مغز پارانشیمی کاذبی تشکیل می‌دهند که در واقع با پارانشیم مغزی که در ساقه‌ها دیده می‌شود، تفاوت کلی دارد. زیرا که پارانشیم مغزی در ساقه از مریستم زمینه‌ای منشا می‌گیرد. حال آن که اگر پارانشیم مغزی در ریشه‌ای دیده شود، از پروکامبیوم آوندی منشا گرفته است. بطور کلی آوند چوبی اولیه‌ای که در ساقه دیده می‌شود در ریشه‌ها نیز دیده می‌شود. با این تفاوت که آوندهای چوبی مارپیچی و حلقوی در ریشه‌ها نسبتا نادرند. در حالی که در ساقه بیشتر دیده می‌شوند. ولی آوندهای آبکش اولیه در ساقه و ریشه هر دو همانند و یکسان است و هر دو دارای جسمهای غربالی یاخته‌های همراه و پارانشیم می‌باشند.

منشا ریشه‌های جانبی

ریشه‌های جانبی و یا انشعابات ریشه بطور کلی در بازدانگان و نهاندانگان از یاخته‌های دایره محیطیه منشا می‌گیرند. غالبا انشعابات ریشه از نقطه مقابل دستجات آوند چوبی اولیه منشا می‌گیرد. بنابراین می‌توان گفت که به ازای آوندهای چوبی اولیه انشعابات ریشه یا ریشه جانبی خواهیم داشت. مثلا در چغندر که دو دسته آوند چوبی دارد، دو ردیف عمومی انشعاب ریشه‌ای مشاهده می‌شود. سلولهای حاصل از فعالیت یاخته‌ای ، مولد ریشه فرعی که از پریسیکل منشا می‌گیرد، در بافت کورتکس نفوذ کرده تا به بشره می‌رسد. در ضمن عبور سرانجام کشیدگی ، پارگی بافتهای مسیر خود را که در اثر ریشه فرعی و فشار مکانیکی می‌باشد، می‌شود

ترجمه ( ساخته شدن پروتئین در سلول )

ترجمه روندی است که در آن از اطلاعات رمز شده در RNA برای ساختن پروتیئنها استفاده می‌شود.

مقدمه

پروتئینها از اتصال اسیدهای آمینه به یکدیگر از طریق پیوند پپتیدی بدست می‌آیند. تشکیل پیوند پپتیدی و قرار گرفتن ترتیب اسیدهای آمینه که برای هر پروتئین اختصاصی است، به سادگی امکان پذیر نیست. به همین دلیل می‌بایست در یاخته مکانیسم ویژه‌ای وجود داشته باشد که بتواند ویژگی پروتئینها را حفظ کند. بیوسنتز پروتئینها در واقع ترجمه ترتیب نوکلئوتیدی اسید نوکلئیک DNA در مولکول پروتئین است. انتقال اطلاعات از DNA به مولکول پروتئین بوسیله RNAها ، بویژه mRNA امکانپذیر است. بدین ترتیب برای هر پروتئین ، mRNA اختصاصی آن پروتئین وجود دارد.

به عبارت دیگر هر پروتئین در روی DNA ، ژن اختصاصی دارد که اطلاعات آن ژن در mRNA رونویسی و در مولکول ترجمه می‌شود. در بیوسنتز پروتئینهایی که در ساختارشان بیش از چند اسید آمینه دارند، وجود یک مکانیسم سنتزی که در آن ترکیبات و عوامل بسیاری دخالت می‌کنند، الزامی است. این مکانیسم به یک سیستم رمز یاب نیاز دارد که بطور خودکار واحد اسید آمینه معینی را در موقعیت ویژه‌ای از زنجیره پروتئینی قرار می‌دهد.

 

 

ترکیبات شرکت کننده در سنتز

RNA پیک (mRNA)

این RNA اطلاعات مربوط به پروتئین ویژه‌ای را از مولکول DNA می‌گیرد و به ماشین سنتز کننده پروتئین انتقال می‌دهد. در ترتیب نوکلئوتیدهای mRNA هر سه نوکلئوتید مجاور بیانگر رمز (کدون) اسید آمینه مشخص هستند و به همین جهت ترتیب نوکلئوتیدها در mRNA بیان کننده ترتیب اسیدهای آمینه در پروتئین است. هر اسید آمینه رمز مشخصی دارد. متیونین و تریپتوفان فقط یک رمز دارند، در حالیکه سایر اسیدهای آمینه واجد دو یا تعداد بیشتری رمز هستند.

رمز میتونین همیشه AUG است که آغاز سنتز را در همه پروتئینها به عهده دارد. در یاخته‌های پروکاریوت و یوکاریوت ، در هر دو پروتئین سازی با میتونین آغاز می‌شود. پروتئینهایی که نخستین اسید آمینه آنها میتونین نیست، پس از آغاز میتونین آغازین از مولکول برداشته می‌شود. سه رمز UGA و UAA و UAG برای پروتئین رمز خوانی نمی‌کنند، بلکه رمزهایی هستند که پایان سنتز زنجیره پروتئین را بیان می‌کنند.

RNA ناقل (tRNA)

tRNA ساختار سوم از نوع L دارد که در آن دو ناحیه پذیرنده و آنتی کدون آزادند و بقیه مولکول تاب خورده است. آنتی کدون (پاد رمز) شامل سه نوکلئوتید است که مکمل رمز ویژه‌ای از mRNA است. tRNA از ناحیه پذیرنده یک اسید آمینه اختصاصی را به خود متصل می‌کند. آنزیم اختصاصی به نام آمینو اسیل- tRNA- سنتتاز این عمل را انجام می‌دهد. در نتیجه برای هر اسید آمینه دست کم یک tRNA اختصاصی وجود دارد. ولی برخی از اسیدهای آمینه بیش از یک نوع tRNA دارند.

ریبوزومها

ریبوزمها که از اتصال RNA ریبوزومی با تعدادی پروتئین شکل می‌گیرند، شامل دو زیر واحد هستند که از نظر اندازه و نوع پروتئینها در یوکاریوتها متفاوت هستند. دو زیر واحد در حالت عادی از یکدیگر جدا بوده و در یاخته پراکنده‌اند. در حالی که با آغاز سنتز پروتئین ، دو زیر واحد به هم متصل شده و یک مجموعه را تشکیل می‌دهند. در روی ریبوزومها (هر دو زیر واحد) در جایگاه وجود دارد. جایگاه آمینو اسیل که با A نمایش داده می‌شود و جایگاه پپتیدیل که با P مشخص می‌شود. هنگامی که دو زیر واحد به هم متصل می‌شوند، جایگاهها به نحوی قرار می‌گیرند که کاملا بر همدیگر منطبق باشند.

آنزیم پپتیدیل ترانسفراز یا پپتید سنتتاز

اتصال دو اسید آمینه به یکدیگر یا تشکیل پیوند پتیدی را کاتالیز می‌کند.

عوامل آغازگر

این عوامل دراز کننده و پایان دهنده یا آزاد کننده زنجیره هستند.

انرژی لازم

انرژی لازم در واکنشها بوسیله GTP تامین می‌شود.

مراحل سنتز پروتئین(مراحل سنتز در پروکاریوتها)

آغاز سنتز

عواملی که در آغاز سنتز زنجیره پروتئین شرکت دارند، عوامل آغازگر خوانده شده و با علامت اختصاصی IF نشان داده می‌شوند. تا کنون سه نوع آغازگر IF₁ , IF₂ , IF₃ شناسایی و مطالعه شده‌اند. رمز آغازگر سنتز در روی mRNA همیشه مربوط به اسید آمینه متیونین بوده و در پروکاریوتها این اسید آمینه حالت فرمیل دار متیونین است. رمز متیونین و یا فرمیل متیونین سه نوکلئوتید AUG است. در مرحله اول ، عامل IF₃ به زیر واحد کوچک ریبوزوم متصل می‌گردد.

سپس mRNA در روی آن طوری قرار می‌گیرد که رمز AUG در جایگاه P ریبوزوم واقع شود. پس از استقرار mRNA در جایگاه خود IF₃ آزاد می‌گردد. در مرحله بعد عامل IF2 , GTP به tRNA فرمیل متیونین (fMet) متصل شده و مجموعا بر روی زیر واحد کوچک ریبوزوم که حامل mRNA نیز هست، انتقال می‌یابد. در این حالت زیر واحد بزرگ ریبوزوم به مجموعه فوق به نحوی متصل می‌شود که جایگاه P و A دو زیر واحد به یکدیگر منطبق شوند.

دراز شدن زنجیره

مرحله‌ای است که طی آن اسیدهای آمینه تشکیل دهنده زنجیره پروتئین مورد نظر ، یکی یکی با سوار شدن بر روی tRNA ویژه خود ، بر روی ریبوزوم انتقال می‌یابند و بین آن پیوند پپتیدی ایجاد می‌شود. در این فرآیند عوامل دراز کننده زنجیره شرکت دارند که با EFG و EFT نشان داده می‌شوند. ابتدا اسید آمینه دوم بر روی tRNA خود سوار می‌شود و عوامل GTP و EFG را به خود متصل می‌کند و مجموعه حاصل به جایگاه A ریبوزوم منتقل می‌شود. پس از اینکه tRNA کاملا در محل خود ثابت شد، EFT آزاد می‌شود و GTP به GDP و Pi تبدیل می‌گردد.

در مرحله بعد بین دو اسید آمینه که یکی در جایگاه P و دیگری در جایگاه A قرار دارد، پیوند پپتیدی تشکیل می‌شود. این عمل بوسیله آنزیم پپتیدیل ترانسفراز یا پپتیدیل سنتتاز کاتالیز می‌گردد. در این حالت حرکت ریبوزوم در روی mRNA در جهت 5--->3 به اندازه یک رمز ، موجب می‌شود که tRNA موجود در جایگاه p (که اسید آمینه خود را رها کرده) و tRNA پپتیدیل (که اسید آمینه را بر روی خود حمل می‌کند) از جایگاه A به P انتقال ‌یابد. این مرحله جابجایی نامیده می‌شود و انجام آن به عامل EFG نیاز دارد. جایگاه A که اکنون خالی شده ، برای پذیرش اسید آمینه سوم آماده می‌شود. اتصال واحدهای اسید آمینه به همین ترتیب پیش می‌رود تا اینکه ریبوزوم به انتهای رمز مربوط در روی mRNA برسد.

پایان سنتز زنجیره

پایان سنتز زنجیره پروتئین هنگامی است که ریبوزوم به رمزهای انتهایی روی زنجیره mRNA می‌رسد. در روی mRNA سه رمز پایانی UGA , UAG , UAA وجود دارند، که پایان سنتز زنجیره را اعلام می‌کنند. عواملی که در این مرحله شرکت دارند به نام عوامل آزاد کننده R₃ و R₂ و R₁ معروف هستند. اتصال این عوامل به رمزهای پایانی مربوطه ، باعث می‌شود که آنزیم پپتیدیل سننتاز به جای اینکه پیوند پپتیدی ایجاد کند، مولکول آب را به انتهای زنجیره انتقال دهد. در نتیجه مولکول پروتئین تازه سنتز شده در انتها به عامل COOH پایان می‌یابد و زنجیره آزاد می‌گردد و بلافاصله mRNA و سایر عوامل آزاد شده و دو زیر واحد ریبوزومها نیز از یکدیگر جدا می‌شوند. برای سنتز یک مولکول mRNA چندین ریبوزوم همزمان روی رشته قرار می‌گیرند و در پروتئین سازی شرکت می‌کنند.