پاورپوینت کامل فیزیولوژی گیاهان زراعی ۴۵۵ اسلاید در PowerPoint

توجه : این فایل به صورت فایل power point (پاور پوینت) ارائه میگردد

 پاورپوینت کامل فیزیولوژی گیاهان زراعی ۴۵۵ اسلاید در PowerPoint دارای ۴۵۵ اسلاید می باشد و دارای تنظیمات کامل در PowerPoint می باشد و آماده ارائه یا چاپ است

شما با استفاده ازاین پاورپوینت میتوانید یک ارائه بسیارعالی و با شکوهی داشته باشید و همه حاضرین با اشتیاق به مطالب شما گوش خواهند داد.

لطفا نگران مطالب داخل پاورپوینت نباشید، مطالب داخل اسلاید ها بسیار ساده و قابل درک برای شما می باشد، ما عالی بودن این فایل رو تضمین می کنیم.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل می باشد و در فایل اصلی پاورپوینت کامل فیزیولوژی گیاهان زراعی ۴۵۵ اسلاید در PowerPoint،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از مطالب داخلی اسلاید ها

پاورپوینت کامل فیزیولوژی گیاهان زراعی ۴۵۵ اسلاید در PowerPoint

اسلاید ۴: فصل اول : سلول گیاهیمقدمه- اندامهای گیاهی از گروهی از یاخته ها و بافتهای تخصص یافته تشکیل شده اند که وظیفه حمایت ، حفاظت ، انتقال مواد ، ذخیره، متابولیسم و تولید مثل را در گیاه به عهده دارند. در گیاهان یکساله و درختچه ها ،پیکره گیاه بر اثر تقسیم ،رشد و نمو سلولهای مریستمی که در نوک ساقه ها و ریشه ها قرار دارند ایجاد می شود از سلولهای مریستمی بافتهای اولیه به وجود می آید مانند بشره ، عناصر آوندی ، مغز.

اسلاید ۵: در گیاهان چند ساله بافتهای ثانویه از طریق فعالیت یک لایه زاینده بوجود می آید از این لایه زاینده سلولهای آوند آبکشی و آوند چوبی ثانویه و سلولهای دیگر تولید می شوند که بواسطه رشد ثانویه، قطر ساقه و ریشه افزایش می یابد. در یک سلول گیاهی ، یک بخش سلولی به نام پروتوپلاسم با دیواره سلولی اولیه احاطه می شود . پروتوپلاسم شامل دو قسمت هسته و سیتو پلاسم می باشد.

اسلاید ۶: سیتوپلاسم شامل مجموعه ای از اندامک ها: میتوکندری،اجسام گلژی،پلاستیدها میکروبادی،لیزوزوم ،واکوئل ،ریبوزوم،شبکه آندو پلاسمی ،میکروتوبول،میکروفیلامنت، قطرات چربی، پروتئینی و دانه های نشاسته می باشد . سیتوپلاسمی که در خارج و پیرامون اندامک ها را اشغال کرده است سیتوسل نام دارد، که شامل پروتئین ها ، اسید های آمینه ، ساکارید ها ، اسید های آلی و یونهای معدنی و ذرات سیتو پلاسمی می باشد . در شکل ۱-۱ سلول گیاهی و اجزای آن را مشاهده می نمایید.

اسلاید ۷: سلول به عنوان یک واحد ساختمانی اولین بار در سال ۱۶۶۵ توسط رابرت هوک انگلیسی در فطعات چوب پنبه (پوست مرده درخت) دیده شد.

اسلاید ۸: شکل ۱-۱: سلول گیاهی و اجزای سلول

اسلاید ۹: غشا سلول (cell membran) تمامی سلولها به وسیله یک غشا که نقش مرز بیرونی را داشته و باعث جدا نمودن سیتوپلاسم از محیط خارج می شود ، احاطه شده اند. غشا باعث می شود سلول ضمن اینکه مواد خاصی را جذب و نگهداری می کند ، برخی مواد دیگر را دفع می کند انواع مختلفی از پروتئینهای ناقل در غشا پلاسمایی قرار دارند که باعث ورود و خروج انتخابی سلولها در سراسر غشایی پلاسمایی می شوند. ساختمان مولکولی تمام غشاهای بیولوژیکی یکسان است . غشاها دارای دو لایه فسفولیپیدی هستند که در میان آنها پروتئینها قرار دارند ( شکل ۱-۲).

اسلاید ۱۰: ترکیب توام فسفو لیپید ها و پروتئین ها که خصوصیات آن از یک غشا به غشا دیگر فرق می کند ، تعیین کننده خصوصیات منحصر به فرد هر غشا است

اسلاید ۱۱: شکل ۱-۲: غشاء سلولی

اسلاید ۱۲: فسفو لیپید هم خاصیت آبدوستی[۱] و هم خاصیت آب گریزی[۲] دارند.زنجیره های غیر قطبی هیدروکربن های اسیدهای چرب ناحیه ای را بوجود می آورند که دافع آب بوده و آب گریز می باشد . بخش های قطبی این مولکولهابا مولکولها ی قطبی آب برخورد پیدا می کنند. شکل ۱-۳: ساختار شیمیایی فسفولیپید

اسلاید ۱۳: براساس مطالعات انجام شده در مورد ترکیب و تشکیلات ساختمانی غشاها مدلی به وسیله سینگر[۱] و نیکلسون[۲] در ۱۹۷۲ ارائه شد. این مدل موزائیک مایع یا موزائیک پروتئین لیپید مایع نام دارد( شکل ۱-۴). شکل ۱-۴: تشریح ساختمان و تشکیلات غشایی

اسلاید ۱۴: شبکه آندوپلاسمی Endoplasmic Reticulumدارای جداری نازک ولی نسبتاٌ فشرده با محتویات داخلی به صورت رشته های یکنواختی است که تراکم آن از سیتوپلاسم کمتر است . سلولهاشبکه پیچیده ای از غشاهای داخلی دارندکه به آنها شبکه آندوپلاسمی گویند این غشاها لوله هایی به نام سیسترنارا تشکیل می دهند.این شبکه باغشای بیرونی هسته مرتبط است . دو نوع شبکه آندوپلاسمی به نامهای شبکه آندوپلاسمی صافو ناصافوجود دارد (شکل ۱-۵) .شکل ۱-۵: شبکه آندوپلاسمی صاف و ناصاف

اسلاید ۱۵: دستگاه گلژی (دیکتیوزومها) Golgiدستگاه گلژی واژه ای است که برای تمام اجسام گلژی یا دیکتیوزومهای سلول به کار می رود (شکل ۱-۶).گروهی از کیسه های پهن و تاحدی گرد به تشکیل شده و به وسیله لوله های منشعبی که از شبکه آندو پلاسمی غشا می گیرند احاطه می شوند و مستقیما به آنها وصل نمی باشد . کیسه ها در گروه های ۳ تا ۸ تایی هستند و در موجودات ساده ترممکن است تا ۳۰ عدد یابیشتر یافت شود مولکولهای پیچیده هیدرات کربن درون دستگاه گلژی ساخته شده و در داخل وزیکولهای کوچک انباشته می شوند .شکل ۱-۶:ساختمان دستگاه گلژی

اسلاید ۱۶: پلاستهامجموعه پلاستها را پلاستیدوم می گویند ویژه سلولهای گیاهی است در سلولهایی که به رشد نهایی خود رسیده اند پلاستها اشکال متفاوت دارند و مواد مختلف در خود ذخیره می کنند . پلاستها را برحسب مواد محتوی آنها به انواع زیر تقسیم می کنند:۱-کلروپلاست ۲- آمیلوپلاست ۳-کروموپلاست ۴-الئوپلاست

اسلاید ۱۷: کلروپلاست Chloroplastدارای شکلها و اندازه های متنوعی هستند محتوی ماده کلروفیل و سبز رنگ است شکل کلی آنها عدسی مانند و تعداد آنها از یک تا ۱۰۰ عدد و گاهی بیشتر در سلولهای گیاهی متفاوت است . کلروپلاست دارای مایع زمینه بی رنگ است بنام استروما[۱] که حاوی آنزیم ها می باشد. اغلب فعالیتهای کلروپلاست بوسیله ژنهای هسته دیکته شده ولی هر کلروپلاست دارای یک مولکول DNA حلقوی می باشد که قادر است برخی از فعالیتهای فتوسنتز ویافعالیتهای درونی دیگر را کد نماید . گرانا (جمع گرانوم[۲]) که به صورت مجموعه ای از صفحات سکه مانند دو غشایی بنام تیلاکوئید است که در استروما معلق می باشند(شکل ۱-۷). غشاهای تیلاکوئید دارای کلروفیل سبز و دیگر رنگدانه ها می باشند. در فتوسنتزگیاهان سبز آب و دی اکسید کربن به کمک انرژی نور خورشید به مواد غذایی ساده تبدیل می شوند.شکل ۱-۷: کلروپلاست و اجزاء آن

اسلاید ۱۸: آمیلو پلاست آمیلوپلاستها محتوی نشاسته اند خاص بافت پارا نشیم ذخیره ای است و در قسمتهای عمقی اندام ها وجود دارد. منشا آنها، لکوپلاستها هستند.

اسلاید ۱۹: اولئو پلاست نوع دیگری از لکو پلاست ها می باشند که سنتزچربی را بعهده دارد. کرومو پلاست کروموپلاستها عبارتند از پلاستهایی که مواد رنگین غیراز کلروفیل دارند. غالبا از لکووپلاستها بوجود می آیند و رنگیزه های زرد یا قرمز در آنها انباشته می شود. کروموپلاستها به واسطه داشتن رنگدانه های کاروتنوئید به رنگهای زرد،نارنجی یا قرمز هستند . مواد کاروتنوئیدی در بسیاری از گیاهان وجود دارند مثلا در گوجه فرنگی لیکوپن ، درگلبرگهای زرد مخصوصا درآلاله گزانتین و در هویج کاروتن وجود دارد شکل ۱-۸: انواع پلاستها و نحوه تبدیل پلاستید اولیه به پلاستها

اسلاید ۲۰: هسته Nucleusهسته در سلولهای جوان مریستمی معمولا کروی و در سلولهای طویل به شکل استوانه است در سلولهای مسن که واکوئلی بزرگ دارند و سیتوپلاسم و هسته آنها به طرف غشا فشرده شده ، تقریبا عدسی شکل است. غشا هسته از دو لایه که یکی متعلق به هسته و دیگری یک حالت کشیدگی شبکه آندوپلاسمی است تشکیل شده است. درون هسته رشته های کروماتین وجود دارد هنگامی که هسته تقسیم می شود رشته های کروماتین کوتاهتر و ضخیمتر شده و درچنین حالتی به آنها کروموزوم گفته می شود (شکل ۱-۹).شکل ۱-۹: ساختمان هسته

اسلاید ۲۱: واکوئل(Vacuole)واکوئل ها اعضای برجسته سلول گیاهی هستند و به وسیله غشایی به نام تونوپلاست اجاطه می شوند.واکوئل حاوی یونهای معدنی ،اسیدهای آلی ، قند ، آنزیم ها و متابولیتهای ثانویه متنوعی است که اغلب در سیستم دفاعی گیاه نقش دارند. تجمع املاح محلول در واکوئل ، فشار اسمزی لازم برای جذب آب بوسیله واکوئل را که برای رشد سلول گیاه ضروری می باشد تامین می کند. شکل ۱-۱۰: ساختمان واکوئل

اسلاید ۲۲: میتوکندری (Mitochondria)این اندامک بوسیله غشا دو لایه ای (یک غشا خارجی و یک غشا داخلی )از سیتوسل جدا می شوند . میتوکندری ها محل تنفس سلولی و فرایند هایی هستند که انرژی آزادشده از متابولیسم قند را برای ساختن ATP از ADP و فسفات غیر آلی به کار می گیرد . تمام آنها دارای غشا خارجی صاف و غشا داخلی بسیار ناصاف می باشند (شکل ۱-۱۱). پوشش غشا داخلی میتوکندری ، کریستا نام دارد. قسمتی که بوسیله غشای داخلی میتوکندری احاطه شده ،ماتریکس نامیده می شود و شامل آنزیم های مسیر متابولیسم واسطه ای به نام چرخه کربن هستند . شکل۱-۱۱: ساختمان داخلی میتوکندری

اسلاید ۲۳: ریبوزوم ها ( Ribosome)ریبوزوم درون هسته یک قسمت کروی شکل به نام هستک وجود دارد ،که محل ساخت ریبوزوم ها است . هستک شامل بخشهایی از یک یا بیش از یک کروموزم است که ژنهای RNA ریبوزومی ( rRNA ) به صورت خوشه ای در آن قرار گرفته و تحت عنوان سازمان دهنده هستک معروفند . یک سلول معمولی در هر هسته دارای یک یا بیش از یک هستک است . هر ریبوزوم از یک جز کوچک و یک جز بزرگ ساخته شده و هر جز آن مجموعه ای از دانه های RNA و پروتئینهای ویژه است . این دو جز جداگانه از منفذ هسته خارج می شوند و سپس در سیتوپلاسم به هم متصل شده و یک ریبوزوم کامل را تشکیل می دهند. ریبوزوم ها محل ساخت پروتئین ها هستند . شکل ۱-۱۲: پلیمریزاسیون اسیدهای آمینه برای تشکیل زنجیره طویل پلی پپتید

اسلاید ۲۴: اجسام ریز (میکروبادی) Microbodyمیکروبادیها حجره هایی اند که به وسیله یک غشا به هم وصل می شوند و در مسیر متابولیکی خاصی نقش ایفا می کند . پراکسیزومها اندامکهای کروی شکل خاصی هستند که در واکنشهای اکسایش تخصص یافته اند کاتالاز ، یک آنزیم اکسید کننده است. نوع دیگر اجسام ریز، گلی اکسیزوم می باشد که در دانه های ذخیره کننده روغن وجود دارد .

اسلاید ۲۵: گلی اکسیزوم ها دارای آنزیم های چرخه گلی اگزالات هستند که در تبدیل اسید چرب ذخیره ای به قند ها کمک می کنند و این قند می تواند برای تامین انرژی جهت رشد در سراسر گیاه جوان جابجا شود.

اسلاید ۲۶: دیواره سلول Cell Wallاین دیواره حفاظت و استحکام سلول گیاهی را بدون اینکه مانع از تراوش آب و یونها از محیط به درون غشای پلاسمایی شود را بر عهده دارد . در گذشته دیواره سلول را غیر فعال می دانستند که وظیفه اش حفاظت از سیتوپلاسم و مواد هسته ای سلول بود اما امروزه روشن شده که دیواره سلولی مخصوصا دیواره سلولی اولیه ، اندامکی است که از نظر متابولیکی فعال است .

اسلاید ۲۷: ضخامت دیواره سلولی بر حسب نوع بافت متفاوت می باشد ، مثلا در بافت مریستمی بسیار نازک و در بافتهای مقاوم مانند اسکلرانشیم بسیار ضخیم بوده ، تقریبا تمام فضای داخلی سلول را پر می کند. غشا اسکلتی ممکن است به طرف داخل سلول چین خوردگی پیدا کند ، یا با ایجاد زوائدی به داخل حفره سلولی نفوذ کند ،مانند سلولهای مزوفیل برگ کاج.

اسلاید ۲۸: دیواره های سلولی اولیه سلولهای مریستمی قابل انعطاف و انبساطند همراه با بلوغ و تمایز سلول و تغییرات آن ،یک دیواره ثانویه روی دیواره سلولی اولیه یا در داخل آن قرار می گیرد و انبساط بیشتر سلول متوقف می شود.شکل ۱-۱۳: نمایش شماتیک دیواره سلولی در گیاهان

اسلاید ۲۹: سلولز (Cellulos)یک جز اصلی سازنده دیواره سلولی است . علاوه بر این پلی ساکاریدهای پکتیکی وهمی سلولزها در دیواره موجود می باشندو همچنین یک بخش پروتئینی نیز در ساختمان دیواره سلولی اولیه مشخص شده است . پس دیواره سلولی اولیه مجموعه ای از مولکولهای بزرگ (پلی ساکاریدها و پروتئینها) می باشد که سنتز و قرار گرفتن آنها در دیواره در ارتباط نزدیک با فعالیتهای سایر بخشهای سلول می باشد.

اسلاید ۳۰: دیواره سلولی ثانویه معمولا پس از رشد کامل سلول به وجود می آید .دیواره سلولی ثانویه دارای سلولز بیشتری نسبت به دیواره اولیه است دیواره های ثانویه سلول معمولا پکتین کمتری دارند بنابراین آب کمتری در خود نگه داشته و نسبت به دیواره های اولیه متراکمتر هستند یکی از اجزای مهم دیواره های سلولی ثانویه لیگنین است که ۱۵ تا۳۵ % وزن خشک بافتهای چربی را تشکیل می دهد و نقش مهمی را در ایجا د سختی دیواره ایفا می کند.شکل ۱-۱۴: ساختمان شیمیایی سلولز در دیواره سلولی

اسلاید ۳۱: ارتباط سلولهای گیاهی سلولهای بافتهای گیاهی که به وسیله جدار اسکلتی به هم پیوسته اند از طریق همین جدار نیز باهم ارتباط دارند. غشا سلولزی و تیغه میانی نسبت به آب و مواد محلول نف پذیرند. این قابلیت نفوذ در تبادل مواد بین سلولها بسیار موثر است . غشای پلاسمایی از یک سلول به سلول مجاور از طریق پلاسمودسماتا مرتبط می شوند (شکل ۱-۱۵)از جزئیات دیگر ساختمانی دیواره بالغ سلولی حفره هایی به نام پیت را می توان نام برد. این حفره ها فرو رفتگیهای کوچکی در دیواره سلولی ثانویه هستند که با حفره های مشابه در دیواره های سلولی ثانویه سلول مجاور ، در یک ردیف قرار می گیرند.آب و مواد محلول از طریق این حفره ها بین سلولهای مجاور مبادله می شود (شکل ۱-۱۶) . شکل۱-۱۵: ساختمان پلاسمودسماتا

اسلاید ۳۲: شکل۱-۱۶: ارتباط سلولها توسط پلاسمودسماتا

اسلاید ۳۳: مواد تشکیل دهنده سلولهافصل دوم

اسلاید ۳۴: مقدمه 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.

اسلاید ۳۵: مولکولهای آلی در گیاهانمولکولهای آلی در گیاهان 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.

اسلاید ۳۶: مولکولهای آلی در گیاهانهمه 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.

اسلاید ۳۷: پروتئین ها Proteinsماکرو مولکولهای بزرگی هستند که وزن مولکولی آنها بین چندین هزار تا چندین میلیون است . در پروتئین ها عموما اسید آمینه های مختلف یافت می شود. ساختمان عمومی اسیدهای آمینه حاوی یک گروه آمینی ( -NH2 ) است که در مجاورت یک گروه کربوکسیل قرار دارد. به این ساختمان گروههای جانبی مختلفی ( R ) متصل می شوند.شکل۲-۱: ساختار یک اسید آمینه

اسلاید ۳۸: پروتئین ها از مونومرهای اسیدهای آمینه همراه باخارج شدن یک مولکول آب از دو اسید آمینه مجاور به هم تشکیل می شوند . پیوند تشکیل شده پیوند پپتید[۱] نامیده می شود (شکل ۲-۲). شکل۲-۲: فعل و انفعال دو اسید آمینه برای تشکیل یک مولکول دی پپتید

اسلاید ۳۹: 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.

اسلاید ۴۰: 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.

اسلاید ۴۱: اسیدهای نوکلئیک دونوع اسید هسته ای درسلول ها وجود دارد که شامل اسید دی اکسی ریبونوکلئیک ( DNA ) و اسید ریبونوکلئیک (RNA ) می 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[۱] و پیریمیدین ها[۲]. DNA و RNA هردو حاوی دو پورین آدنین[۳] و گوانین[۴] و یک پیریمیدین ، سیتوزین می باشند . پیریمیدین تیمین[۵] در DNA وجود دارد، ولی RNA حاوی پیریمیدین دیگری به نام یوراسیل[۶] است. دو اسید نوکلئیک مذکور از نظر نوع قند پنتوز با یکدیگر تفاوت دارند.

اسلاید ۴۲: اسیدهای نوکلئیک DNA حاوی دی اکسی ریبوز و RNA حاوی ریبوز می باشد . DNA و RNA هر دو حاوی اسید فسفریک هستند. بازهای ازت دار،قند و اسید فسفریک در یک زنجیره طولی همانطور که در شکل ۲-۳ نشان داده شده است قرارمی گیرند.شکل۲-۳: جفت شدن بازهای مکمل در دو رشته DNA

اسلاید ۴۳: اسید دی اکسی ریبونوکلئیک ( DNA ) همان طور که در شکل ۲-۳ مشاهده می نمایید DNA از پازهای آلی آدنین و گوانین ، سیتوزین و تیمین و نیز دی اکسی ریبوزو اسید فسفریک تشکیل شده است . ساختمان پورین ها و پیریمیدین ها در شکل ۲-۴ و ۲-۵ نمایش داده شده است.در سال ۱۹۶۳ واتسون و کریک معلوم کردند که ساختمان مولکول DNA دو رشته ای است (به شکل ۲-۳ رجوع شود) . 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.

اسلاید ۴۴: اسید دی اکسی ریبونوکلئیک (DNA)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.

اسلاید ۴۵: 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 دورشته 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.

اسلاید ۴۶: آدنوزین تری فسفات(ATP ) آدنوزین تری فسفات همانطورکه در شکل ۲-۶ نمایش داده شده است نوکلئوتیدی است که از آدنین ،ریبوز و اسید فسفریک تشکیل شده است . بعلاوه دو گروه فسفات اضافی به گروه فسفات آدنوزین و مونوفسفات متصل شده است.ATP یک جز تشکیل دهنده و مهم سلول است و در واکنشهای آنابولیک و کاتا بولیک شرکت می کند . شکل۲-۶: ساختمان شماتیک ATP

اسلاید ۴۷: شکل ۲-۷: ریزساختمان ATP

اسلاید ۴۸: ئیدرات های کربنتفاوت 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.

اسلاید ۴۹: ئیدرات های کربنیک 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.

اسلاید ۵۰: مونوساکاریدهامونومر ئیدرات های کربن مونوساکارید نامیده می شود. ساده ترین مونوساکارید گلیسر آلدئید(قندسه کربنی تریوز)می باشد. گلوکز،گالاکتوز، مانوزو فروکتوز، ایزومر یکدیگرند زیرا دارای فرمول شیمیائی یکسانی هستند ولی خواص بیولوژیکی آنها متفاوت است.دومونوساکارید بسیار مهم درسلولها ریبوز و دی اکسی ریبوز (قند های ۵ کربنی پنتوزها)هستند شکل ۲-۸،که اجزا ساختمانی اسیدهای نوکلئیک بشمار می روند . شکل ۲-۸: ساختمان ریبوز و دئوکسی ریبوز(اقتباس از کلاگ و کومینگ۱۹۹۷)

اسلاید ۵۱: شکل۲-۹: ساختمان مونوسارید،دی ساکارید و پلی ساکارید

اسلاید ۵۲: دی ساکاریدها یک دی ساکارید هنگامی تشکیل می شود که دو مونو ساکارید از طریق پیوند گلیکوزیدی با از دست دادن یک مولکول آب از گروههای هیدروکسیل مونوساکاریدها به یکدیگر بپیوندند ساکارز از گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است (شکل ۲-۱۰). این ماده از دی ساکاریدهایی است که پراکندگی وسیعی در گیاهان دارد و یکی از تولیدات اصلی فتوسنتزاست . در گیاهانی مانند نیشکر وچغندر قند مقدار ساکارز ممکن است به غلظتهای ۱۵ تا۲۰ درصد برسد. در بسیاری از گیاهان نشاسته جزء ئیدراتهای کربن ذخیره ای اصلی محسوب می شود. ساکارز همچنین فرم عمده و مهم در نقل و انتقال ئیدراتهای کربن در گیاهان است . شکل۲-۱۰: ساختمان شیمیایی ساکارز

اسلاید ۵۳: 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.

اسلاید ۵۴: لیپیدها Lipidلیپیدها 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.

اسلاید ۵۵: لیپیدها Lipidاسیدهای چرب دارای فرمول کلی CH3 (CH2)X COOH هستند که در آن x معمولا یک عدد زوج است.مثلا اسید پالمیتیک[۱] 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 .

اسلاید ۵۶: شکل ۲-۱۱: ساختمان اسیدچرب اشباع و غیر اشباع

اسلاید ۵۷: شکل۲-۱۲: ساختمان تری گلیسیرید

اسلاید ۵۸: آب ، یکی از اجزای تشکیل دهنده گیاه فصل سوم

اسلاید ۵۹: مقدمهدر بین همه موادی که برای ادامه حیات گیاهان ضروری هستند، آب از نظر مقدار بیش از سایر مواد مورد احتیاج گیاهان است. آب در سراسر پیکره گیاه از آبی که در خاک اطراف ریشه هاست تا بخار آ ب موجود در اطاقک زیر روزنه های هوایی برگها ، وجود دارد. سطح تبخیر سلولهای مزوفیل برگ نشانگر قطع ارتباط و پیوستگی آب داخل گیاه و بخار آب موجود در هوا است . هر یک از سلولهای فعال و در حال رشد گیاهان است . سرعت رشد گیاهان عالی نسبت به کمبود آب در خاک خیلی سریعترعکس العمل نشان می دهد. مقدار آب قابل استفاده برای ریشه گیاهان و نیز مقدار بخار آب موجود در هوا ، از مهمترین عوامل اکولوژیکی هستند که در توزیع و پراکندگی گونه های مختلف گیاهان عالی در سطح کره زمین تاثیر دارند.

اسلاید ۶۰: مقدار آب اکثر سلولها و بافتهای گیاهان عالی بیش از ۸۰ درصد وزن تر آنها است. مقدار آب موجود در برخی سلولهای درحال رشد ممکن است تا حدود ۹۰ درصد و بیشتر نیز برسد ولی در دانه های در حال خواب ( دورمانت) و نیز شکوفه ، مقدار آب ممکن است ۱۰ درصد و یا کمتر باشد.درفصل حاضر خواص فیزیکی و شیمیائی آب در گیاهان بحث خواهد شد و نیز مفهوم پتانسیل آب نیز توضیح داده خواهد شد . فیزیولوژی روابط آب- گیاه شامل مباحث جذب ، انتقال و خروج آب از گیاهان می باشد.

اسلاید ۶۱: وظایف و اعمال آب در گیاهان اهمیت آب در حیات گیاهان عالی را با شمردن برخی از وظایف و تاثیرهای آن در گیاهان می توان بخوبی نشان داد:۱- آب جز عمده و تشکیل دهنده پروتوپلاسم است.۲- آب حلالی است که عناصر غذایی معدنی در آن محلول می شود و از طریق آن وارد گیاه می شوند. همچنین ، آب حلالی است که به وسیله آن مواد غذایی معدنی از یک محل در داخل یک سلول به محل دیگر در همان سلول و نیز از یک سلول به سلول دیگر و از یک بافت به بافت دیگر و بالاخره از یک اندام به اندام دیگر منتقل می شوند.

اسلاید ۶۲: ۳- آب محیطی است که در آن بسیاری واکنشهای متابولیکی انجام می شوند. ۴- آب یک ماده فعل و انفعال کننده در بسیاری از واکنشهای متابولیکی ( مانند برخی از واکنشهای چرخه کربس است.

اسلاید ۶۳: ۷- درمرحله فتوسنتز ، اتم هیدروژن مولکول آب وارد ترکیبات آلی می شود و اتمهای اکسیژن مولکول آب به صورت o2 آزاد می شوند.۶- آب سبب تورم و آماس سلولهای در حال رشد می شود و بدین ترتیب شکل و ساختمان آنها را تامین می کند . در حقیقت آب را می توان به عنوان ماده ای که سبب حمایت مکانیکی و تورم و یا چروکیدن سلولهای محافظ روزنه های هوایی و نیز تاشدن و جمع شدن برگچه ها در برخی از گیاهان و باز یا بسته شدن گلهای برخی گیاهان در ساعات مختلف روز یا شب و همچنین حساسیت برگچه های برخی گیاهان نسبت به تماس و لمس کردن آنها ، مانند گیاه حساس ( میموزا پودیکا) ۸- مرحله رشد طولی سلولها بستگی به جذب آب دارد.۹- آب یک محصول متابولیکی نهایی مرحله تنفس است ۱۰- آب بیش از هر ماده دیگری توسط گیاهان جذب و دفع ( به صورت بخار آب) می شود.

اسلاید ۶۴: ساختمان و خواص آب ما می توانیم این بحث را با مطالعه چگونگی ساختمان آب و خواص مهم آب شروع کنیم . این امر می تواند مبنایی برای شناخت مکانیسم های مختلف انتقال آب از خاک به گیاه و از آن طریق به اتمسفر باشد.خاصیت قطبی بودن مولکولهای آب ، باعث به وجود آمدن جاذبه قوی بین مولکولی می گردد که پیوند هیدروژنی نامیده می شود.مولکول آب دارای یک اتم اکسیژن است که با دو اتم هیدروژن پیوند کووالانس دارد. دو پیوند H-Oبا هم یک زاویه ۱۰۵ تشکیل می دهند (شکل۳-۱) چون خاصیت الکترونگاتیوی اتم اکسیژن بیشتراز هیدوژن است بنابراین تمایل اکسیژن به جذب الکترونهای پیوند کووالانس ،بیشتر است . این امر باعث به وجود آمدن بار منفی جزئی در سمت اکسیژن و نیز بار مثبت جزئی در سمت هر هیدروژن می شود.

اسلاید ۶۵: این بارهای جزئی برابرند و باعث می شوند که مولکول آب هیچ گونه بار خاصی نداشته باشد. جاذبه الکترواستاتیکی بین مولکولهای آب به عنوان پیوند هیدروژنی معروف بوده و عامل تعدادی از خواص فیزیکی غیر طبیعی آب می باشد . پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث قوام بخشیدن به محلولهای آبی می گردد.

اسلاید ۶۶: شکل۳-۱: مولکول آب

اسلاید ۶۷: خاصیت قطبی آب ،آن را به یک حلال عالی تبدیل کرده خواص فیزیکی آب ، آن را به عنوان یک ماده مناسب و بی نظیر ، در بستر حیات در آورده است .آب دردرجه اول یک حلال عالی است . آب در مقایسه با سایر حلالها ، مقدار بیشتر و طیف وسیعتری از مواد را در خود حل می کند . این خصوصیت ، تا حدی به کوچک بودن اندازه مولکول آب و نیز ماهیت قطبی آن(که باعث می شود آب حلال خوبی برای مواد یونی باشد) مربوط می شود. مولکولهای آب ،

اسلاید ۶۸: اطراف یونها و مواد محلول قطبی موجود در محلول را احاطه می کنند و به طور مؤثر ، بارهای الکتریکی آنها را می گیرند. این عمل باعث کاهش اثر متقابل بین مواد باردار می شود و بنابراین حلالیت آنها را زیاد می کند . علاوه بر این انتهای قطبی مولکولهای آب به گروههای باردار و یا دارای بار جزئی مولکلوهای بزرگ نزدیک می شوند و تشکیل لایه هایی از آب می دهند .

اسلاید ۶۹: پیوند هیدروژنی بین مولکولهای بزرگ و آب باعث کاهش اثر متقابل بین مولکولهای بزرگ شده و به حلالیت آنها کمک می کند.توانایی آب در تشکیل پیوندهای هیدروژنی ، باعث افزایش خصوصیات حرارتی ، پیوستگی و چسبندگی آن می شود :پیوند قوی هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث به وجود آمدن خصوصیات ویژه ای مانند گرمای ویژه زیاد و گرمای نهان تبخیر بالا می شود. گرمای ویژه مقدار انرژی گرمایی است که لازم است تا درجه حرارت یک ماده به مقدار معینی افزایش یابد .

اسلاید ۷۰: وقتی درجه حرارت آب بالا می رود ، جنبش مولکولها سریعتر می شود و بنابراین انرژی بیشتری برای شکستن پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب لازم است . از این رو آب در مقایسه با سایر مایعات ، انرژی نسبتا بیشتری برای بالا بردن درجه حرارت خود نیاز دارد . این خصوصیت برای گیاهان حائز اهمیت است ، زیرا اثرات سوء ناشی از نوسانات احتمالی درجه حرارت را کاهش می دهد .

اسلاید ۷۱: گرمای نهان تبخیر عبارت است از مقدار انرژی که لازم است تا درجه ثابت ، مولکولهای آب از فاز مایع جدا شده و به فاز گاز منتقل شوند ( همان فرایندی که ضمن تعرق اتفاق می افتد) . گرمای نهان تبخیر آب در ۲۵ درجه سانتی گراد، ۵/۱۰ کیلو ژول بر مول است که بیشتر از هر مایعی می باشند . بیشتر این انرژی ، صرف شکستن پیوند هیدروژنی بین مولکولها ی آب می شود. بالابودن گرمای تبخیر آب باعث می شود که گیاهان گرم شده در اثر تابش خورشید، بتوانند از طریق تبخیر آب از سطح برگها ، خودشان را خنک کنند . تعرق ، یک عامل مهم برای تنظیم حرارت گیاهان است.

اسلاید ۷۲: خواص فیزیکی و شیمیایی آب آب مایع ماده ای بی رنگ ، بی بو، بی مزه و شدیدا غیر قابل تراکم و فشردگی است و دارای خواص بی مانندی است . یکی از این خواص نحوه یخ زدن آب است. آب ، هنگامی که یخ می زند منبسط می شوند، در حالی که تقریبا همه مواد دیگر به هنگام سرد شدن و یخ زدن منقبض می شوند. حجم یک قطعه یخ به وزن معین ، حدود ۹ درصد بیشتر از حجم آب مایع هم وزن آن است . بنابراین ، یخ تراکم کمتری نسبت به آب مایع دارد و در نتیجه در آب به حالت شناور قرار می گیرد . این پدیده به علت آن است که مولکولهای آب تا اندازه ای متلاشی می شود و مولکولهای آب قسمتی از فضاهای خالی را اشغال می کنند.

اسلاید ۷۳: سایر خواص بی مانند آب عبارتند از نقطه جوش زیاد و نقطه نهان تبخیر زیاد در مقایسه با سایر مواد هیدروژن دار با وزن مولکولی مشابه (مانند: متان با وزن مولکولی ۱۶ و آمونیاک باوزن مولکولی ۱۷ و سولفید هیدروژن با وزن مولکولی ۳۴) دیده می شود که آب ( با وزن مولکولی ۱۸) دارای نقطه جوش و نقطه نهان تبخیر خیلی زیاد تری نسبت به آنچه که ممکن است تنها براساس معیار وزن مولکولی آب انتظار داشت . مثلا نقطه جوش سولفید هیدروژن ۶۲- درجه سانتی گراد و گرمای تبخیر ( مقدار کالری لازم برای تبدیل یک گرم مایع به بخار )آن ۱۳۲کالری در گرم درنقطه جوش آن است.

اسلاید ۷۴: اکنون اگر تنها براساس معیار وزن مولکولی آب قضاوت کنیم ، باید انتظارداشت که نقطه جوش و گرمای تبخیر آب از سولفید هیدروژن نیز کمتر باشد ولی آب در ۱۰۰درجه سانتی گراد به جوش می آید و گرمای تبخیر آب از ۵۴۰ کالری در گرم در درجه حرارت ۱۰۰ سانتی گراد تا ۵۸۰ کالری در گرم در درجه حرارت ۲۵ سانتی گراد متغیر است.نقطه جوش زیاد و نیزگرمای تبخیر زیاد آب به علت جذب مولکولهای آب به یکدیگر به واسطه پیوندهای هیدروژن است . زیرا ، برای این که مولکولهای آب از حالت مایع خارج و تبخیر شوند نه تنها باید انرژی سینتیک کافی کسب کنند بلکه باید مقدار بیشتری انرژی گرمایی برای شکستن پیوندهای هیدروژن بین مولکولهای آب نیز صرف شود.

اسلاید ۷۵: یک نتیجه گرمای تبخیر زیاد آب ، اثر سرد کنندگی آن به هنگام تبخیر آب است. هنگامی که آب بر اثر تعرق از سطح یک برگ تبخیر می شود ، مقداری انرژی گرمایی از سطح برگ می گیرد و در نتیجه درجه حرارت برگ مقداری کاهش می یابد. یکی دیگر از خواص بی مانند آب ، توانایی آن در جذب گرما است در حالی که درجه حرارت آن مقدار کمی افزایش می یابد . برای افزایش درجه حرارت یک گرم آب به اندازه ۱ درجه سانتی گراد حرارت بیشتری نسبت به افزایش درجه حرارت یک گرم (تقریبا ) هر ماده دیگری لازم است.این مقدار گرما یعنی مقدار گرمایی که لازم است تا درجه حرارت یک گرم از یک ماده ۱ درجه سانتی گراد ( دردرجه حرارت ۱۵ درجه سانتی گراد) افزایش یابد ( یعنی از ۱۵ درجه به ۱۶ درجه سانتی گراد برسد) ، گرمای ویژه نامیده می شود .

اسلاید ۷۶: گرمای ویژه آب حدود چهار مرتبه از گرمای ویژه هوا بیشتر است. گرمای ویژه زیاد آب به علت جذب قوی مولکولهای آب به یکدیگر است. مقداری از انرژی گرمایی که به آب داده می شود تا درجه حرارت آن افزایش یابد ، صرف شکستن پیوند های هیدروژن آب می شود. به این معنی که یک مقدار معین آب، قبل از آن که درجه حرارت آن به مقدار کمی افزایش یابد ، باید مقدار نسبتا زیادی گرما جذب کند. همچنین ، آب نسبت به هوا ظرفیت ذخیره بیشتری برای گرما دارد(مقداربیشتری گرما می تواند ذخیره کند).

اسلاید ۷۷: برای ارائه یک مثال باید گفت که مقدار گرمایی که در قشر آب به ضخامت ۳ متر از سطح اقیانوسها ذخیره می شود برابر مقدار گرمایی است که در کل اتمسفر که بین سطح اقیانوسها و فضای خارجی وجود دارد ، ذخیره می شود . بنابراین ، درجه حرارت آب اقیانوس خیلی آهسته تر از درجه حرارت هوا تغییر می کند زیرا قبل از آن که درجه حرارت آب اقیانوس کمی تغییر کند، لازم است که مقادیر زیادی گرما به آن اضافه و یا ازآن گرفته شود.

اسلاید ۷۸: گرمای ویژه زیاد آب سبب می شود که درجه حرارت داخلی گیاهان نسبتا ثابت باقی بماند . هنگامی که درجه حرارت هوا تغییر و نوسان زیاد پیدا می کند، درجه حرارت داخلی گیاهان تنها به مقدار نسبتا کمی تغییر می کند .به علاوه آب سبب می شود که درجه حرارت سلولهای گیاهی به هنگام انجام واکنشهای شیمیایی گرما زا(تولید کننده گرما) در داخل آنها ثابت باقی بماند.توانایی چسبندگی مولکولهای آب در حالت مایع به یکدیگر ، که به آن خاصیت کوهیژن] گفته می شود مبین کشش سطحی مولکولهای آب است. مولکولهای آب در سطح آب مایع با شدت بیشتری توسط مولکولهای دیگرآب در داخل مایع جذب می شوند تا توسط مولکولهایی که در هوای بالایی مایع آب وجود دارند.

اسلاید ۷۹: بنابراین جبهه مایع- هوا به عنوان یک پوسته قابل انعطاف عمل می کند . به این خاصیت یک مایع ، کشش سطحی گفته می شود.چون مولکولهای آب توسط پیوندهای هیدروژن به یکدیگر جذب می شوند ، لذا آب دارای کشش سطحی زیادتری نسبت به اکثر مایعات است.نه تنها مولکولهای آب توسط پیوندهای هیدروژن به یکدیگر جذب می شوند، بلکه مولکولهای آب به مولکولهای سایر مواد که دارای تعداد زیادی اتمهای اکسیژن و ازت هستند. مانند:شیشه ، چوب ،رس ، خاک ، سلولز و پروتئین نیز می چسبند.

اسلاید ۸۰: این دو خاصیت (یعنی توانایی مولکولهای آب در چسبیدن به یکدیگر و نیز چسبیدن به مولکولهای برخی مواد دیگر) بستگی به توانایی مواکولهای آب در تشکیل پیوندهای هیدروژنی دارد . کشش سطحی زیاد آب و نیز توانایی آب در چسبیدن به برخی مواد دیگر سبب عمل و حرکت آب در لوله های مویین می شود. این پدیده سبب انتشار مولکولهای آب به هنگام تماس با موادی مانند: کاغذ ، خاک و یا دیواره سلولزی سلولهای گیاهان می شود .

اسلاید ۸۱: وجود منافذ و خلل و فرج زیاد در مواد مزبور سبب می شود که آب به طور خود بخود در داخل آنها از یک ناحیه مرطوب به طرف یک ناحیه خشک حرکت کند.یک مثال ساده در مورد عمل مویینه آب ، بالا رفتن آب در یک لوله شیشه ای کم قطر است هنگامی که لوله مزبور در داخل آب قرار گیرد ، آب تا ارتفاع بیشتری نسبت به سطح آب ظرف در لوله صعود خواهد کرد.

اسلاید ۸۲: پیوندهای هیدروژن بین اتمهای اکسیژن در لوله شیشه ای و مولکولهای آب در محل تماس آب با شیشه ، باعث بالا رفتن آب در لوله می شود. در همان ضمن پیوندهای هیدروژن بین مولکولهای آب سبب بالا کشیدن سایر مولکولهای آب در لوله شیشه ای می شود. نتیجتا آب در لوله بالا می رود. هنگامی که وزن ستون آب در داخل لوله برابر با نیروی کشش سطحی شود، حرکت صعود مؤیینه ای آب در لوله متوقف می شود.یک خاصیت بی نظیر دیگر آب ، توانایی آن در حل کردن مقادیر زیاد از مواد مختلف نسبت به مایع های دیگر است . عمل حلالیت آب حداقل بستگی به سه نوع واکنش و تاثیر متقابل بین مولکولهای آب و مولکولها و یون های محلول دارد.

اسلاید ۸۳: حلالیت موادی که در آب یونیزه نمی شوند(هنگامی که در آب حل شوند) و مخصوصا مواد دارای وزن مولکولی کم که حاوی اتمهای اکسیژن و ازت به فرم گروههای OH و NH2 هستند(مانند:گلوکز،فروکتوز،ساکارز،اسیدهای آمینه تجزیه نشده) بستگی به پیوندهای هیدروژنی دارد. مولکولهای مواد مزبور با مولکولهای آب پیوندهای هیدروژنی تشکیل می دهند. نوع دیگر عمل حلال ها در مورد حلالیت موادی است که یونیزه نمی شوند، حلالیت این گونه مواد در آب به علت خاصیت دوقطبی بودن مولکولهای آب است .

اسلاید ۸۴: هریک از یون های موجود در یک محلول توسط یک قشر آب که در اطراف آن وجود دارد احاطه شده است . این قشر آب به صورت یک حوزه عایق الکتریکی عمل می کند که سبب کاهش نیروی جذب بین یون های با بارهای مخالف می شود و به این ترتیب باعث می شود که یون ها در محلول ، به صورت جدا از یکدیگر قرار گیرند. در نوع سوم عمل حلال ، مواد غیر قطبی (مانند هیدروکربن ها ) در آب حل می شوند ولی به میزان کم ، زیرا نیروی جذب کننده قوی بین مولکولهای آب و مولکولهای همه مواد دیگر وجود دارد

اسلاید ۸۵: (نیروهای جاذبه بین مولکولهای مواد مختلف که در مجاورت نزدیک یکدیگر واقع شده اند به علت تغییرات الکترون ها نسبت به هسته اتمی است و به آن نیروهای واندروال گفته می شود).قرار دادن یک ماده غیر قطبی در آب مانند ایجاد یک سوراخ یا حفره در ساختمان آب است و به این ترتیب حلالیت مواد غیر قطبی در آب خیلی محدود است .

اسلاید ۸۶: اهمیت خواص شیمیایی آب در مراحل متابولیکی و حیاتی کمتر از اهمیت خواص فیزیکی آن نیست . آب می تواند با مواد متابولیکی مختلف(مانند:استرهای آلی،پپتیدها، پلی ساکاریدها و غیره)فعل و انفعال کند و محصولات حاصل از واکنشهای هیدرولیز مواد آزاد شوند. همچنین آب به یون های هیدروژن و هیدروکسیل تجزیه می شود. در آب خالص ، غلظت تعادل یون های هیدروژن و نیز یون های هیدروکسیل برابر با ۷-۱۰ مول در لیتر است.

اسلاید ۸۷: یون های هیدروژن و هیدروکسیل به وسیله فعل و انفعال شیمیایی مولکولهای آب با یون های هیدروژن ممکن است اثر قابل ملاحظه ای بر روی بسیاری از واکنشهایی که در سلولهای زنده انجام می شوند ، داشته باشد . کنترل غلظت یون هیدروژن در داخل سلولها که توسط برخی مواد(مانند اسیدهای آلی ) صورت می گیرد(مواد مزبور به عنوان سیستمهای بافر در داخل سلولها عمل می کنند)، در تعیین سرعت بسیاری از مراحل متابولیکی اهمیت زیاد دارند.

اسلاید ۸۸: آماس (Imbibition) اسمز(Osmosis)برای فیزیولوژیست های گیاهی تمایز قایل شدن بین دو مرحله حرکت آب به داخل سلولهای گیاهی امری متداول است . این دو مرحله عبارتند از مرحله آماس(تورم) و دیگری مرحله اسمز .هردو مرحله مثالهایی از انتقال غیر فعال هستند. در برخی موارد اشاره شده است که حداقل قسمتی از مرحله حرکت آب به داخل سلولهای گیاهی ممکن است انتقال فعال باشد( کالوکس،۱۹۷۲) البته هیچ گونه دلیل قانع کننده ای درمورد این که برای انتقال فعال آب در عرض غشاهای پروتوپلاسمی احتمالا یک پمپ متابولیکی وجود دارد در دست نیست.

اسلاید ۸۹: آماس ( براثر جذب آب) آماس یا تورم به جذب عمقی و سطحی آب به وسیله اجزا و مواد غیر محلول جامد و آب دوست تشکیل دهنده پروتوپلاسم و دیواره سلولی گفته می شود . آب بر اثر انتشار و عمل لوله های مویینه ، به مواد مزبور نفوذ می کند. جهت حرکت آب از یک ناحیه، با پتانسیل آب بیشتر به ناحیه دیگر با پتانسیل آب کمتر است.

اسلاید ۹۰: آماس عبارت از مرحله ای است که تنها هنگامی انجام می شود که مواد جامد گیاهی ( مانند چوب خشک ، دانه های خشک شده زنده یا مرده) با آب تماس حاصل کنند. در مورد دانه های خشک زنده ، هنگامی که دانه ها را به منظور رویش با آب مرطوب کنند ، عمل آماس براثر جذب آب در طی چند ساعت اولیه انجام می شود و سپس آب از طریق عمل اسمز جذب می شود.

اسلاید ۹۱: اسمز عمل اسمز به حرکت و عبور آب از یک غشای نیمه نفوذ پذیر که دو محلول را جدا می کند گفته می شود. در این جا نیز جهت حرکت آب از ناحیه با پتانسیل آب بیشتر به ناحیه دیگر با پتانسیل آب کمتر است و یک غشای نیمه نفوذ پذیر که نسبت به عبور مواد مختلف از آن قابلیت نفوذ نسبی دارد به مولکولهای آب اجازه می دهد که از آن عبور کنند ولی برای عبور مواد محلول غیر قابل نفوذ است . همه غشاهای پروتوپلاسمی دارای قابلیت نفوذ نسبی هستند. گرچه اصطلاح نیمه نفوذ پذیر در اغلب کتابها برای اسمز به کار برده می شود و لی ترجیح داده می شود به جای آن از اصطلاحقابلیت نفوذ نسبی استفاده شود. اصطلاح غشای نیمه نفوذ پذیر اولین بار توسط شیمیدان هلندی به نام وانت هوف به کار برده شد . نامبرده با استفاده از عمل اسمز برخی از خواص محلولهای رقیق را مطالعه کرد و به منظور ایجاد یک غشای نیمه نفوذپذیر که تنها نسبت به نفوذ و عبور یکی از مواد موجود در یک محلول (شامل مخلوطی ازچند ماده) ، از آن قابل نفوذ ونسبت به عبور سایر مواد از آن کاملا غیر قابل نفوذ باشد تحقیقاتی انجام داد . چنین غشایی احتمالا در سیستمهای زنده وجود ندارد.

اسلاید ۹۲: برای نشان دادن اسمز آب خالص در درون یک ظرف ریخته می شود و یک محلول غلیظ مانند محلول ساکارز را در داخل یک کیسه که دارای غشا نیمه نفوذ پذیر است می ریزیم، غشا مزبور نسبت به آب نفوذ پذیر و نسبت به ساکارز غیر قابل نفوذ است . از یک ورقه سلوفان می توان به عنوان غشا استفاده کرد.در شروع آزمایش محلول داخل غشای سلوفان در داخل آب ظرف فرو برده می شود(این سیستم یک اسمومتر[۱] نامیده می شود).چون پتانسیل شیمیایی آب در آب خالص درون ظرف بیشتر از پتانسیل شیمیایی آب در محلول ساکارز است، درنتیجه آب به طور خود بخود از غشا (که دارای قابلیت نفوذ نسبی است) عبور می کند و وارد محلول ساکارز می شود .

اسلاید ۹۳: با ادامه انتقال آب به داخل محلول ساکارز ارتفاع محلول ساکارز در لوله اسمومتر بالا افزایش می یابد . بنابراین فشار هیدرواستاتیک وارده به غشا افزایش می یابد. این فشار هیدرواستاتیک مولکولهای آب را تحت فشار قرار می دهد تا از محلول ساکارز و از طریق غشا به بیرون رانده شوند. هنگامی که فشارهیدرواستاتیک در لوله اسمومتر به اندازه ای افزایش یابد که پتانسیل شیمیایی آب در محلول ساکارز برابر با پتانسیل شیمیایی آب در آب خالص درون ظرف شود در این صورت حرکت و عبور آب از غشا و وارد شدن آن به محلول ساکارز متوقف می شود و این حالت تعادل است .

اسلاید ۹۴: فشار هیدرواستاتیک معادل، پتانسیل اسمزی محلول نامید ه می شود .( به جای اصطلاح فشار اسمزی که اصطلاح قدیمیتری است از اصطلاح پتانسیل اسمزی استفاده می شود) حرکت آب از طریق اسمز در عرض همه غشاهای پروتوپلاسمی انجام می شود( خواه این غشا عبارت از یک لایه پروتوپلاسم باشد که بین دیواره سلولی و واکوئل یک سلول گیاهی قرار دارد و خواه یک غشای پروتوپلاسمی مانند غشای پلاسما یا تونوپلاست باشد) . یاد آوری می شود که آب سریعتر از هر ماده دیگری از غشاهای پروتوپلاسمی عبور می کند.

اسلاید ۹۵: اهمیت اسمز اهمیت عمل اسمز در جذب آب به وسیله سلولهای گیاهان عالی را نمی توان انکار کرد. با توجه به این که ۷۰ درصد (و یا بیشتر) آب موجود در یک سلول زنده و بالغ گیاهی عبارت از آب موجود در واکوئل است و نیز آن که ، این آب به وسیله عمل اسمز از غشای پلاسما و غشای واکوئل(تونوپلاست) و لایه پروتوپلاسم موجود بین دو غشای مزبور عبور می کند ، آشکارتر می شود که عمل اسمز دارای اثر کمی خیلی بیشتر و مهمتری درجذب آب به وسیله سلولهای گیاهی است تا عمل آماس.

اسلاید ۹۶: علاوه بر تاثیر آن در انتقال آب به داخل سلولهای گیاهی ، عمل اسمز اهمیت ویژه ای در برخی آزمایشهای تجربی فیزیولوژی گیاهی دارد . مثلا پدیده پلاسمولیز بستگی به اسمز دارد و یا استخراج اندامکهای سلولی(مانندمیتوکندریها)از سلولهای گیاهی بستگی به حذف و توقف عمل اسمز دارد.

اسلاید ۹۷: اهمیت اسمز. اگر اندامکهای سلولی در مراحل خروج آنها از سلولها ، در محلولهای خیلی رقیق و یا آب مقطر قرار گیرند خواهند ترکید . زیرا ورود سریع آب بر اثر اسمز ، به داخل این اندامکها منجر به افزایش حجم آنها و پاره شدن غشای خارجی آنها خواهد شد. برای جلوگیری و به حداقل رساندن این گونه آسیبها ، مواد محلول که دارای اثر فیزیولوژیکی نامطلوب نباشند ( مانند ساکارز) عمدا به محیط مایعی که مراحل استخراج اندامک ها در آن انجام می شود ، اضافه می کنند تا پتانسیل شیمیایی آب در محیط استخراج ، تقریبا برابر با پتانسیل شیمیایی آب در پروتوپلاسم زنده سلولها که اندامکها در آن قرار دارند ، بشود.

اسلاید ۹۸: برخلاف اندامکهایی مانند میتوکندری ها ، سلولهای سالم گیاهی هنگامی که در آب مقطر قرار گیرند، نمی ترکند زیرا دیواره سلولزیشان نسبتا سخت است و هنگام ورود آب به داخل سلول تنها کش می آید ولی پاره نمی شود. ولی در حالت مزبور ، سلولهای گیاهی به علت خروج تدریجی برخی یون ها و مولکولهای کوچک از سلول، آسیب خواهند دید.

اسلاید ۹۹: پتانسیل آب فیزیولوژیستهای گیاهی اکنون اصطلاح پتانسیل آب را به جای اصطلاح پتانسیل شیمیایی آب به کار می برند . حرف یونانی () (سای) علامت نشان دهنده پتانسیل آب در یک سیستم ( مانند یک سلول یا بافت گیاهی ، یا یک نمونه خاک که گیاهان در آن رشد می کنند ، و یا یک محلول در داخل یک ظرف ) است . پتانسیل آب یا برحسب بار ( یکی از واحدهای اندازه گیری فشار) و یا برحسب مگا پاسکال) اندازه گیری می شود.

اسلاید ۱۰۰: پتانسیل آب برای فیزیولوژیستهای گیاهی یک وسیله مناسب برای تشخیص و سنجش مقدار دقیق آب در سلولها و بافتهای گیاهی است . هرچه پتانسیل آب یک سلول یا یک بافت کمتر باشد توانایی جذب آب در آن سلول یابافت بیشتراست. برعکس هرچه پتانسیل آب یک بافت بیشتر باشد توانایی آن بافت در تامین آب برای سلولها و بافتهای (مجاور) بیشتر است. به این ترتیب پتانسیل آب برای اندازه گیری مقدار کمبود آب و تشنگی بافتها و سلولهای گیاهی مورد استفاده قرار می گیرد.

اسلاید ۱۰۱: مقادیر مطلق پتانسیل آب اندازه گیری نمی شوند. در عوض ، اختلاف پتانسیل آب یک سیستم مورد تحقیق ( مانند یک بافت گیاهی) در مقایسه با پتانسیل آب یک سیستم استاندارد اندازه گیری می شود. سیستم استاندارد مورد مقایسه ، عبارت از مایع آب خالص در درجه حرارت و فشار آتمسفری یکسان با سیستم مورد مطالعه و تحقیق است . مقدار پتانسیل آب خالص در شرایط مذکور به طور قرار دادی برابر صفر بار است

اسلاید ۱۰۲: پتانسیل آب در یک بافت گیاهی همیشه کمتر از صفر و بنابراین همیشه یک عدد منفی است. به عنوان یک قانون کلی ، برگهای اکثر گیاهانی که ریشه های آنها در خاکهای دارای آب کافی قرار دارند، دارای پتانسیل آب بین ۲- تا ۸- بار هستند. با کاهش مقدار آب و رطوبت خاک ، پتانسیل آب برگها منفی تر از ۸- بار می شود و سرعت رشد برگها کاهش خواهد یافت . اغلب بافتهای گیاهان هنگامی که پتانسیل آب آنهابه حدود ۱۵- بار کاهش یابد رشد شان کاملا متوقف می شود.

اسلاید ۱۰۳: برگهای گیاهان علفی ممکن است مدت نسبتا کوتاهی زنده باقی بمانند ولی رشد نخواهند کرد(هنگامی که پتانسیل آب آنها کمتر از ۱۵- بار شود) . بطور کلی ، اگر پتانسیل آب برگهای گیاهان علفی به ۲۰- تا۳۰- کاهش یابد ، در این صورت بعید به نظر می رسد که این برگها بتوانند دوباره به حالت طبیعی اولیه بهبود یابند . برخلاف برگهای گیاهان علفی ، برگهای بوته های بیابانی ، در شرایطی که پتانسیل آب آنها کاهش یابد باز دارای توانایی بیشتری در ادامه حیات به مدت طولانی تری هستند .

اسلاید ۱۰۴: پتانسیل آب بوته های بیابانی در شرایط کم آبی و خشکی ممکن است خیلی کم و درحدود۳۰- تا۶۰- بار باشد . پتانسیل های آب کمتری (حدود۱۰۰- بار) نیز در مورد گیاهان مزبور گزارش شده است. دانه های گیاهی زنده که در هوا خشک شده اند نیز دارای پتانسیل آب خیلی کم در حدود ۶۰- تا ۱۰۰- بار هستند . حتی ممکن است پتانسیل های آب کمتر از ۱۰۰- بار نیز داشته باشند که بستگی به میزان خشکی دانه ها و نیز گونه گیاه دارد.

اسلاید ۱۰۵: انتقالفصل چهارم

اسلاید ۱۰۶: فرایند انتقال وقتی که آب از طریق گیاه از خاک به طرف اتمسفر حرکت می کند ، از محیطهای متنوع و نسبتا زیادی عبور می کند که مکانیزم انتقال آن نیز بستگی به نوع محیط ( دیواره سلولی ، سیتوپلاسم ، لایه چوبی) تفاوت می کند. در اینجا فرایندهای اساسی و نیروهای مربوطه که منجر به انتقال آب می شوند مورد توجه قرار خواهند گرفت.

اسلاید ۱۰۷: انتشار عبارت است از حرکت مولکولها در راستای شیب غلظت و از طریق آشفتگی حرارتی تصادفی مولکولهای آب درون یک محلول ثابت نیستند ، بلکه دائما در حال جنب و جوش بوده ، به یکدیگر برخورد می کنند و انرژی جنبشی آنها تغییر می کند . انتشار فرایند ی است که نظم مولکولها را در اثر آشفتگی حرارتی تصادفی به هم می زند . چنین جنب و جوشی باعث می شود که مواد به طور ناخواسته از محلی که غلظت در آن زیاد ، به محلی که غلظت در آن کم است و به عبارت دیگر در راستای شیب غلظت، حرکت کنند (شکل ۴-۱).

اسلاید ۱۰۸: فرایند انتقالفیک ، دریافت که سرعت انتقال محلول از طریق انتشار ، مستقیما متناسب با شیب غلظت (دلتا سی به دلتا ایکس) است ، عدد ثابت این تناسب ، ظرفیت انتشار ماده است . رابطه را می توان به صورت زیر نوشت:سرعت انتقال املاح یا جریان (JS) عبارت است از : مقدار ماده S که در واحد زمان از واحد سطح عبور می کند ( به عنوان مثال ممکن است واحد JS به صورت mol m-2 s-1 باشد) . ضریب انتشار ( DS ) عدد ثابتی است که درجه سهولت حرکت ماده S از طریق یک محیط خاص را اندازه گیری می کند . شیب غلظت ( Cs ) عبارت است از : اختلاف غلظت ماده S در دو نقطه جدا از هم که به اندازه x از یکدیگر فاصله دارند. علامت منفی در فرمول نشان دهنده آن است که جریان ، در راستای شیب غلظت در حرکت است.شکل ۴-۱: جنب و جوش حرارتی مولکولها منجر به انتشار می شود.

اسلاید ۱ند انتقالسرعت انتشار در فواصل کم سریع و در فواصل طولانی بسیار کند است. با استفاده از قانون فیک می توان زمان مورد نیاز برای انتشار یک ماده در طول یک مسیر مشخص را به دست آورد . اگر وضعیت اولیه را شرایطی در نظر بگیریم که غلظت در نقطه شروع بالا باشد، بنابراین در شکل هرچه از نقطه شروع فاصله بگیریم ، غلظت کم می شود. هر چقدر ماده از نقطه شروع ، به اطراف بیشتر انتشار یابد، شیب غلظت کمتر می شود و بنابراین حرکت شبکه کندتر می گردد .

اسلاید ۱۱۰: انتشار مولکولهای کوچک در ابعاد سلولی سریع است. حال می خواهیم بدانیم وضعیت انتشار در فواصل طولانی چگونه است؟ درگیاه انتقال آب در فواصل طولانی از طریق جریان توده ای صورت می گیرد.

اسلاید ۱۱۱: فرایند انتقالدومین فرایندی که باعث حرکت آب می شود به عنوان جریان توده ای معروف است و به حرکت گروهی از مولکولها در اثر وجود یک اختلاف فشار اطلاق می شود.عبور آب از یک شیلنگ، جریان رود خانه و بارش باران از جمله مثالهای رایجی هستند که می توان برای درک این پدیده ذکر کرد.اگر به جریان توده ای دریک لوله توجه کنیم میزان حجم جریان به عواملی مانند شعاع لوله ( r) ویسکوزیته مایع و اختلاف فشار( دلتا پی به دلتا ایکس ) بستگی دارد که جریان را به وجود می آورد.

اسلاید ۱۱۲: فشار حاصل از جریان توده ای آب ، عامل اصلی انتقال آب در مسیر های طولانی گیاه از طریق آوند چوبی است که ممکن است در جریان یافتن آب در خاک و دیواره سلولی بافت گیاه نیز نقش داشته باشد . برخلاف انتشار ، مادامی که از تغییرات ویسکوزیته صرف نظر شود، فشار حاصل از جریان توده ای به شیب غلظت محلول بستگی ندارد.

اسلاید ۱۱۳: فرایند انتقالاسمز و یا حرکت آب از غشایی با نفوذ پذیری انتخابی ، مستلزم وجود جریان توده ای و انتشاری است.سومین فرایندی که باعث انتقال آب می شود ، اسمزاست که به حرکت یک حلال مانند آب ، از طریق یک غشا اطلاق می شود . در همه سلولها ی زنده ، غشا ها به عنوان تقسیم کننده های مهم عمل می کنند. غشاها بخشهای مختلف سلول را از یکدیگر تفکیک کرده و تا حد زیادی از جابجایی مواد در بین هر بخش جلوگیری می کنند . غشای سلولهای گیاهی ،

اسلاید ۱۱۴: نفوذ پذیری انتخابی دارند، یعنی به آب و سایر مواد بدون بار دار تاحدود زیادی محدود می کنند ، بنابراین غشای سلول از خروج بسیاری ازمواد درون سلول جلوگیری می کند . برای اینکه این گونه مواد بتوانند از غشای سلول عبور کنند پروتئینهای ناقل ویژه ای مورد نیاز است . در اینجا بحث را به عبور آب از غشا که بدون کمک پروتئینهای ناقل صورت می گیرد ، محدود می کنیم . البته باید توجه داشت که برخی ازپروتئینها ، تشکیل کانالهای غشایی را می دهند که هم آب و هم یونها می توانند از آنها عبور کنند.

اسلاید ۱۱۵: فرایند انتقالاسمز نیز مشابه انتشار و حرکت توده ای ، خود به خود در واکنش به یک نیروی عمل کننده اتفاق می افتد . در انتشار ، انتقال در اثر اختلاف غلظت صورت می گرفت . درجریان توده ای ،عامل انتقال اختلاف فشار بود ، در اسمز ، هم اختلاف غلظت و هم اختلاف فشار در انتقال نقش دارند. مسیر و میزان جریان آب از غشا فقط به وسیله یکی از عوامل فوق (اختلاف فشار آب یا اختلاف غلظت آن )تعیین نمی شود، بلکه مجموع این دو نیرو مؤثر هستند. این مشاهدات منجر به به وجود آمدن مفهوم نیروی عمل کننده کل یا مرکب شد که نشانگر شیب انرژی آزاد آب است.

اسلاید ۱۱۶: در عمل ، این نیرو به عنوان اختلاف پتانسیل شیمیایی و یااختلاف پتانسیل آب معروف است . اصطلاح دوم در بین فیزیولوژیستهای گیاهی رایجتر است مهمترین اجزای پتانسیل آب در فرمول p – = نشان داده شده است.

اسلاید ۱۱۷: فرایند انتقالهمانطور که قبلاٌ گفته شد، پتانسیل آب با حرف یونانی نشان داده شده می شود و مستقیما به پتانسیل شیمیایی آب مربوط می شود . پتانسیل آب نیز همانند پتانسیل شیمیایی ، یک کمیت نسبی بوده و به غلظت ، فشار و نیروی جاذبه زمین بستگی دارد . این رابطه را می توان به صورت زیر نوشت : ( نیروی جاذبه زمین ) f +(فشار) f + (غلظت) f+ * =

اسلاید ۱۱۸: در اینجا * پتانسیل آب در شرایط استاندار و (غلظت ) f ، (فشار) f و (نیروی جاذبه زمین) f به اثرات این سه عامل بر پتانسیل آب اشاره دارند. اکنون هر یک از واژه های فوق را جداگانه مورد بحث قرار می دهیم.شرایط استاندارآب: وضعیت استاندار یا مرجع آب ، عبارت از آب خالص در فشار جو و درجه حرارتی مشابه درجه حرارت نمونه آب است . پتانسیل آب در شرایط استاندار (* ) به طور قرار دادی صفر مگاپاسکال در نظر گرفته می شود.

اسلاید ۱۱۹: فرایند انتقالدر اصل می توان هر مقداری را برای * منظور کرد . ولی چنانچه آن را(*) صفر در نظر بگیریم ، می توان آن را از فرمول حذف کرد . این امر باعث ساده تر شدن محاسبه نمونه می شود ، ولی نباید فراموش کرد که هنوز نسبت به پتانسیل آب خالص تعریف می شود. غلظت : واژه (غلظت ) f نشان دهنده اثر غلظت آب بر است. هرچه غلظت آب بیشتر باشد(یا به طور دقیقتر فعالیت آب) پتانسیل آب بیشتر می شود. غلظت به طور قراردادی به عنوان کسر مولی تعریف می شود . کسر مولی ماده s عبارتست از تعداد مولهای ماده s تقسیم بر تعداد کل انواع مولهای موجود در سیستم (از جمله مولهای s )

اسلاید ۱۲۰: فرایند انتقالعلامت منفی نشان دهنده آن است که مواد محلول از طریق کاهش غلظت آب پتانسیل آب یک محلول را کم می کنند . اسمولالیته معیاری از غلظت کل مواد موجود در محلول صرف نظر از ویژگی های مولکولی یا حجم مواد محلول است . اسمولالیته را می توان به عنوان تعداد مولها ی مواد محلول در هر کیلوگرم ( یا لیتر) آب بیان کرد.RTCs غالبا تحت عنوان فشار اسمزی محلول نامیده می شود وباحرف یونانی نشان داده می شود.

اسلاید ۱۲۱: فرمول:RTCs – = – = (غلظت) F- نکته حائز اهمیت این است که فشار اسمزی و اسمولالیته ، تعدادکل اجزای حل شده را بدون در نظر گرفتن نوع آنها اندازه گیری می کنند. بنابراین اگر یک مول ساکارز را در یک مول آب حل کنیم ، محلولی به دست می آید که اسمولالیته آن mol kg-1 1 است . در عوض اگر یک مول نمک ( NaCl ) را در همان حجم آب حل کنیم ، محلولی به دست می آید که اسمولالیته آن mol kg-1 2 است ، زیرا نمک به دوجز تفکیک می شود.

اسلاید ۱۲۲: فرایند انتقالفشار : واژه ( فشار) f، اثر فشار هیدرولیکی را بر پتانسیل آب یک محلول بیان می کند . از آنجا که سلولهای گیاهی ، دیواره سلولی محکمی دارند، می توانند فشار هیدرولیکی داخلی خود را تا حد زیادی افزایش دهند که معمولا متخصصین فیزیولوژی گیاهی به آن فشار تورگرمی گویند . علاوه بر این ، در آوند چوبی و در بین دیواره های سلولی نیز یک کشش یا فشار هیدرواستاتیکی منفی به وجود می آید .

اسلاید ۱۲۳: فشار منفی بیرون سلولها در حرکت آب در فواصل طولانی برای گیاه حائز اهمیت است.درمطالعات پتانسیل آب ، ( فشار) f با حرف p نشان داده می شود و به عنوان فشار هیدرواستاتیکی اضافه بر فشار آتمسفر تعریف می شود .به عبارت دیگر 😛 = ( فشار) f در اینجا فشار اتمسفر – فشار مطلق = p ( فشار اتمسفر = MPa 1/0) است .

اسلاید ۱۲۴: فرایند انتقالp گاهی اوقات معیار فشار نیز نامیده می شود بنابران مقدار p برای آب خالص در یک استوانه سرباز حتی اگر فشار مطلق آن MPa 1/0 (یک اتمسفر ) باشد برابر صفر مگا پاسکال است.نیروی ثقل . نیروی ثقل باعث حرکت آب به طرف پایین می شود ،مگر اینکه نیرویی برابر و مخالف با آن ، آن را خنثی کند بنابراین جابجایی آب به ارتفاع بستگی دارد. اثر نیروی ثقل بر پتانسیل آب ( نیروی ثقل)f ، به ارتفاع ( h ) آب در بالای نقطه مرجع چگالی آب( pw ) و شتاب ثقل ( g ) بستگی دارد.

اسلاید ۱۲۵: به عبارت دیگر: Pwgh = (نیروی ثقل) fپتانسیل کل آب :پتانسیل کل آب را می توان به صورت زیر نوشت:- + p + wgh * = در عمل چون مقدار پتانسیل مرجع (* ) برابر صفر مگا پاسکال است لذا مقدار آن حذف می شود بنابراین خواهیم داشت:- + p + wgh =

اسلاید ۱۲۶: فرایند انتقالبرای انتقال آب از یک ارتفاع عمودی کوتاه (مثلا کمتر از ۵یا۱۰ متر ) یا بین سلولها مجاور مقدار نیروی ثقل نیز ناچیز است و معمولا حذف می شود که در این صورت : p – = این فرمول حاکی از آن است که پتانسیل آب تحت تاثیر دو نیروی اصلی فشار هیدرواستاتیک[۱] و فشار اسمزی قرار دارد . باید توجه داشت که فشار اسمزی () به عنوان یک کمیت مثبت تعریف می شود. علامت منفی برای کم کردن پتانسیل ناشی از مواد محلول در نظر گرفته می شود.

اسلاید ۱۲۷: آب از طریق اختلاف پتانسیل ، تا هنگامی وارد سلول می شود که پتانسیل آب بیرون و درون سلول برابر شود:مقدار واقعی پتانسیل آب و اجزای آن چیست ؟ پاسخ این سوال را می توان با یک مثال به خوبی تشریح کرد. ابتدافرض کنید که یک بشر پر از آب خالص است (شکل ۴-۲) چون آب با آتمسفر در ارتباط است ، فشار هیدرواستاتیکی آب با فشار آتمسفر برابر است( p = 0 MPa ).

اسلاید ۱۲۸: فرایند انتقالچون هیچ ماده ای در این آب حل نشده است بنابراین فشار اسمزی نیز صفر مگا پاسکال (۰ MPa = ) است ، بنابراین پتانسیل آب برابر صفر مگاپاسکال (p – = ) می باشد . حال فرض کنید به اندازه ۱/۰ مول در لیتر ساکارز در حل شود (M1/0 ) (شکل ۴-۲ الف). این امر فشار اسمزی ( ) را افزایش داده و به ۲۴۴/۰ مگاپاسکال می رساند و باعث کاهش پتانسیل آب ( ) در حد۲۴۴/۰ مگا پاسکال شود.درحالت دوم یک سلول چروکیده شده ( یک سلول که فشار تورگر آن صفر است) را با کل غلظت مواد محلول داخل معادل M 3/0 ) (شکل ۴-۲ ج) در نظر بگیرید. این مقدار ماده محلول فشار اسمزی معادل۷۳۲/۰ مگاپاسکال به وجود می آورد .

اسلاید ۱۲۹: چون سلول چروکیده است فشار داخلی آن به اندازه فشار هوای آزاد است و بنابراین فشار هیدرواستاتیک ( p ) صفر مگا پاسکال بوده و پتانسیل آب سلول۷۳۲- مگاپاسکال است.اگر این سلول در ظرفی که حاوی ۱/۰ مول ساکارز است قرار داده شود ) (شکل ۴-۲ج) چه اتفاقی خواهد افتاد؟ فشار اسمزی ( ) محلول ساکارز ۲۴۴/۰مگاپاسکال و پتانسیل آب ( ) نیز ۲۴۴/۰- مگاپاسکال خواهد شد. در این صورت بین مقدار محلول خارج سلول و داخل آن ، اختلاف زیادی به وجود می آید .

اسلاید ۱۳۰: فرایند انتقالاختلاف با علامت نشان داده می شود و بیرون منهای درون سلول برابر ۴۸۸/۰ مگا پاسکال خواهد شد. این باعث جریان یافتن آب از ناحیه ای با بالا ( کمترمنفی است) به ناحیه ای با کم ( بیشتر منفی است) می شود و بنابراین حجم سلول باعث افزایش می یابد . چون سلولهای گیاهی با یک دیواره سخت احاطه می شوند. حتی افزایش جزئی در حجم سلول باعث افزایش زیادی در فشار هیدرواستاتیکی درون سلول می شود . همان طور که آب وارد سلول می شود دیواره سلول نیز به وسیله محتویات آن به عقب رانده می شود.

اسلاید ۱۳۱: دیواره سلول نیز متقابلا به محتویات سلول فشار وارد می کند و آن را به عقب می راند . این وضعیت شبیه باد کردن یک توپ بسکتبال است، البته با این تفاوت که هوا قابل فشرده شدن بوده و آب تقریبا غیر قابل فشرده شدن است ، بنابراین تا وقتی که آب به دلیل حضور موجود در غشای پلاسمایی وارد سلول می شود فشار هیدرواستاتیک ( p ) سلول افزایش می یابد . نتیجه این امر باعث افزایش و کاهش می شود . در نهایت p در حدی افزایش می یابد که سلول به اندازه محلول خارجی شود .

اسلاید ۱۳۲: فرایند انتقالدر این نقطه تعادل برقرار می گردد (۰ MPa = ) و انتقال آب خالص متوقف می شود. مقدار جزئی آب به وسیله سلول جذب شده است که نمی تواند تاثیر معنی داری بر غلظت محلول خارجی داشته باشد زیرا حجم آب بیرون سلول در مقایسه با حجم سلول بسیار زیاد است . از این رو و و p، در محلول خارج سلول تغییر نمی کنند، بنابراین در حالت تعادل ۲۴۴/۰- = محلول = سلول است . محاسبه pو سلول راحت است .

اسلاید ۱۳۳: اگر فرض کنیم که دیواره سلول محکم باشد در آن صورت مقدار آبی که وارد می شود بسیار ناچیز است و بنابراین ضمن فرایند تعادل مقدار تقریبا ثابت باقی می ماند و از این رو مقدار برابر است با MPa732/0 + فشار هیدرواستاتیکی سلول را می توان به طریق زیر محاسبه کرد: MPa 488/0= 732/0 + -244/0= P = + اختلاف پتانسیل آب می تواند باعث از دست رفتن آب سلول شود.

اسلاید ۱۳۴: فرایند انتقالآب می تواند از طریق اسمز نیز سلول را ترک کند. در مثال قبل اگر سلول گیاهی را از محلول ساکارز M 1/0 به محلول ساکارز M 3/0 منتقل کنیم (شکل۴-۲ د) مقدار بیرون منفی تر از سلول سلول شده و آب از سلول به محلول حرکت می کند . همچنان که آب سلول را ترک می کند حجم سلول نیز کاهش می یابد و همین طور که حجم سلول کم می شود، p نیز تاحدی کاهش می یابد به طوری که بیرون = سلول خواهد شد. از روی فرمول پتانسیل می توان مقدار ۰ Mpa = p را محاسبه کرد.

اسلاید ۱۳۵: اگر سلول را بین دو صفحه قرار داده و فشار دهیم (شکل ۴-۲ ه ) p سلول به مقدار زیادی افزایش می یابد که نتیجه آن افزایش سلول و تولید بوده و آب سلول به بیرون جریان می یابد . اگر فشار را ادامه دهیم تانیمی از آب سلول بیرون آیدو سپس سلول را در این وضعیت نگه داریم سلول به تعادل جدیدی دست پیدا می کند.

اسلاید ۱۳۶: فرایند انتقالهمانند مثال قبل در حالت تعادل0MPa = بوده و مقدار آب اضافه شده به محلول خارجی به قدری ناچیز است که قابل چشم پوشی می باشد. بنابراین مقدار سلو ل معادل مقدار قبل از اعمال فشار می شود ولی اجزای آن کاملا تفاوت دارند، زیرا نیمی از آب سلول در اثر فشرده شدن از آن خارج شده در حالی که مواد محلول داخل سلول تغییری نکرده اند( به دلیل انتخابی عمل کردن غشای سلول)

اسلاید ۱۳۷: بنابراین چون در حالت تعادل غلظت مواد محلول سلول دو برابر شده از این رو مقدار نیز دو برابر حالت شروع خواهد شد (MPa 464/1=2*732/0) دانستن مقدار و در حالت تعادل، کمک می کند که بتوانیم مقدار فشار تورگر رابه صورت زیر محاسبه کنیم: Mpa 22/1=646/1+44/2- P = + =

اسلاید ۱۳۸: شکل ۴-۲: ۵ مثال برای تشریح مفهوم پتانسیل آب و اجزای آن:( الف) پتانسیل آب و اجزای آن برای آب خالص توضیح داده شده است. (ب) محلولی را با غلظت M 1/0 ساکارز نشان می دهد. (ج) یک سلول چروکیده در محلول M 1/0ساکارز انداخته شده است.چون در شروع،پتانسیل آب سلول کمتر از پتانسیل آب محلول است،سلول آب جذب کرده است. پس از برقراری تعادل،پتانسیل آب سلول برابر پتانسیل آب محلول شده و سلول دارای فشار تورگر مثبت شده است.(د) نشان می دهد،که چگونه با افزایش غلظت ساکارز در محلول،آب سلول از دست رفته است.افزایش غلظت ساکارز،باعث کم شدن پتانسیل آب محلول شده و آب سلول را بیرون کشیده و از اینرو فشار تورگر سلول نیز کم شده است.راه دیگر از دست رفتن آب سلول این است که سلول بین دو صفحه قرار گرفته و به آرامی فشرده شده است.(ه) در این مورد نیمی از آب سلول خارج و بنابراین فشار اسمزی دو برابر شده و فشار تورگر نیز مطابق با آن افزایش یافته است.

اسلاید ۱۳۹: فرایند انتقالپتانسیل ماتریک از طریق مواد نامحلولی مانند کلوئیدهای خاک و دیواره سلولی به وجود می آید و باعث کاهش پتانسیل آب می شود.در بحثهای مربوط به خاک و دیواره سلول گاهی اوقات با مفهوم پتانسیل ماتریک برخورد می کنیم . پتانسیل ماتریک متغیری است که برای محاسبه کاهش پتانسیل آب در اثر تماس آن با سطح فاز جامدی مثل دیواره سلول یا ذرات رس خاک به کار می رود .

اسلاید ۱۴۰: چنین آثار متقابلی تمایل مولکولهای آب به فعالیت شیمیایی یا تبخیر را کاهش می دهند. رشد سلول فتو سنتز و تولید همگی شدیدا تحت تاثیر پتانسیل آب و اجزای آن هستند . پتانسیل آب نیز مانند درجه حرارت بدن انسان ، شاخص خوبی برای ارزیابی سلامت گیاه است.

اسلاید ۱۴۱: مفهوم پتانسیل آب برای ارزیابی وضعیت آبی گیاه مفید است مفهوم پتانسیل آب دو کاربرد عمده دارد ، یکی اینکه پتانسیل آب کمیتی است که مسیر جریان آب را در عرض غشای سلولی کنترل می کند، به ویژه اینکه اختلاف در پتانسیل آب( ) دو طرف غشا، نیرویی را ایجاد می کند که باعث انتقال آب از طریق اسمز می شود . اختلاف پتانسیل آب( با برخی محدودیتها) به عنوان نیرویی که باعث حرکت آب از بافتها ( که از سلولها ی زیادی تشکیل شده اند ) نیز می شود ، مطرح است .

اسلاید ۱۴۲: دومین اهمیت استفاده از پتانسیل آب این است که به عنوان معیاری برای وضعیت آبی گیاه مطرح است . کمبود آب مانع از رشد و فتوسنتز شده و اثرات دیگری را نیز به بار می آورد . رشد سلول فرایندی است که بیشتر تحت تاثیر کمبود آب واقع می شود . تنش شدید آب باعث جلوگیری از تقسیم شدن سلول ، جلوگیری از سنتز پروتئین و دیواره تجمع مواد محلول بسته شدن روزنه ها و نیز جلوگیری از فتوسنتز می شود.پتانسیل آب معیاری است که چگونگی وضعیت آب گیاه مثل شادابی و خشکی رانشان می دهد و شاخص مناسبی برای تنش آبی گیاهانی که تنش آ ب را تجربه می کنند می باشد .

اسلاید ۱۴۳: انتقال ترکیبات آلی فصل پنجم

اسلاید ۱۴۴: مقدمه تقسیم کار بین ریشه ها و اندامهای هوایی در گیاهان خاکزی نیاز به یک سیستم جهت انتقال عناصر معدنی از ریشه ها به طرف قسمت های هوایی را ایجاد نموده است . این تقسیم کار ، گیاهان را نیازمند سیستمی نموده است که بتواند تولیدات فتوسنتزی را از برگها به ریشه ها که قادر به انجام فتوسنتز نیستند ، منتقل نماید . همچنین مواد فتوسنتزی باید به بعضی قسمت ها مانند ساقه ها و برگهای جوان که در این زمینه خود کفا نیستند ، انتقال یابند .

اسلاید ۱۴۵: مقدمهگرچه هارتینگ در سال ۱۸۳۷پیشنهاد کرد که قندها از طریق آوند های آبکش انتقال می یابند اما در سال ۱۹۵۶ بود که بیدولف شواهد قطعی مربوط به این فرآیند را ارائه نمود. در آزمایش های اولیه ، با حلقه برداری از پوست قسمت هوایی چوبی که در آن آوند چوبی دست نخورده باقی می ماند ، حالت تورم در بافت های بالای منطقه حلقه برداری ایجاد می گردید و بافت های زیر ناحیه حلقه برداری حالت چروکیدگی نشان می دادند.

اسلاید ۱۴۶: تجزیه شیمیایی بافت های متورم شده نشان داد که این بافت ها حاوی ساکارز با غلظت زیاد بودند ، اما در آوند های چوبی نیز همانند آوند های آبکش غلظت ساکارز بالا بود . در آن زمان این نکته که وظیفه آوند های چوبی انتقال آب و عناصر معدنی به طرف بالا می باشد ، ثابت نشده بود ، لذا سؤال مربوط به محل انتقال ساکارز حل نشده باقی ماند.

اسلاید ۱۴۷: مقدمهپس از آن دانشمندان از تیماره