up
Search      menu
گیاه شناسی :: مقاله ميتوکندري PDF
QR code - ميتوکندري

ميتوکندري

تنفس و فتوسنتز در گياهان

ديد کلي
گياهان و ساير جانداران موقعي مي‌توانند به زندگي ادامه دهند که قدرت تجزيه مولکولهاي پيچيده مواد آلي (غذا) و استفاده از انرژي اندوخته شده در آنها را دارا باشند. عمل اکسيداسيون مواد آلي که منتهي به آزاد شدن انرژي مي‌شود، مستلزم جذب اکسيژن از راه منافذ روي برگ ، ساقه و ريشه گياه است. بنابراين تظاهرات خارجي تنفس عبارت است از: جذب و دفع يعني مبادلات گازي بين گياه و محيط.
در برابر فتوسنتز که به ساخته شدن مواد آلي منتهي مي‌شود، تنفس قرار دارد که طي آن مولکولهاي حاصل از عمل فتوسنتز شکسته شده و انرژي حاصل از آنها صرف فعاليتهاي حياتي مانند ساختن برخي مواد ، جذب و شناسايي مواد محلول ، جنبشهاي سيتوپلاسمي و جنبش اندامهاي گياهي ، بوجود آمدن پتانسيل الکتريکي و بطور کلي رشد و نمو مي‌شود. در فرايند کاتابوليزم (Catabolism) سه فرايند جداگانه بحث مي‌شود: تنفس (Respiration) ، تخمير (Fermentation) و تنفس نوري (Photorespiration) که مورد آخر مخصوص گياهان است.
تنفس
ما مي‌توانيم آنچه که در سلولهاي جانوري و گياهي به هنگام تنفس اتفاق مي‌افتد، تحت فرمول کلي زير نشان دهيم:
تنفس در سلولهايي صورت مي‌گيرد که در شرايط هوازي قرار بگيرند. در جريان تنفس 3 گروه مواد مورد استفاده قرار مي‌گيرند: کربوهيدراتها ، پروتئين‌ها و چربي‌ها. تنفس عمدتا در ميتوکندري‌ها صورت مي‌گيرد که شامل سه مرحله است:
• مرحله اول تنفس در سيتوپلاسم سلولها صورت مي‌گيرد. اين مرحله گليکوليز ناميده مي‌شود که طي آن قند 6 کربني مانند گلوکز شکسته شده و به دو مولکول 3 کربني بنام اسيد پيروويک تبديل مي‌شود.
• مرحله دوم واکنشها در ماتريکس ميتوکندري اتفاق مي‌افتد که با حضور اسيد پيروويک است. اين واکنشها به صورت چرخه‌اي انجام مي‌شوند که چرخه کربس ناميده مي‌شود، در هر چرخه يک مولکول اسيد پيروويک به 3 مولکول تبديل شده و انرژي حاصل از شکسته شدن آن در ناقلهاي انرژي مانند و ، ذخيره مي‌شود.
• مرحله سوم واکنشهاي تنفس در غشاي ميتوکندري انجام مي‌شود که داراي سيستم ناقل الکترون است. بدين ترتيب که در اول زنجيره ناقلهاي انرژي ، الکترون از دست داده و گيرنده نهايي اين الکترونها ، اکسيژن ( ) است که در اين فرايند انرژي به صورت ATP (آدنوزين تري فسفات) در مي‌آيد که انرژي قابل استفاده براي تمام اعمال سلولي است.
تبادل گازها در بخشهاي مختلف گياه
در گياهان اندامهاي ويژه‌اي جهت رساندن اکسيژن به سلولها و انتقال دي‌اکسيد کربن حاصل از تنفس آنها به خارج وجود ندارد. تبادل گازها از راه روزنه‌ها و عدسک‌ها ، انجام مي‌شود. در بين سلولهاي تشکيل دهنده اندامهاي گياه وجود حفرات کوچک و بزرگ و اتاقکهاي زير روزنه‌اي و سلولهاي کروي با حفرات فراوان در زير عدسک‌ها موجب مي‌شوند که تبادلات گازي در گياه به سهولت انجام شود. گازهاي حاصل از فرايند فتوسنتز و تنفس برحسب قوانين انتشار گازها در گياه بين اندامهاي گياه و محيط خارج مبادله مي‌گردد.
در ريشه‌ها نيز عمل تنفس با استفاده از هواي موجود بين ذرات خاک انجام مي‌شود و چنانچه براي مدت طولاني فضاهاي موجود بين ذرات خاک از آب پر شود، بسياري از گياهان دچار خفگي ريشه شده و آثار آن پس از مدتي در بخش هوايي ظاهر مي‌شود. از جمله اين آثار بي رنگ شدن شاخه و برگهاي نورسته ، ريزش اندامهاي توليد مثلي و توقف در رشد گياه است. در عده‌اي از گياهان مردابي انشعاباتي از ريشه به خارج از آب در آمده تشکيل اندامهاي تنفسي به نام شش ريشه‌ها را مي‌دهند که براي تبادل هوا کمک موثري به شمار مي‌آيند.
شدت تنفس
تنفس به عنوان يک پديده فيزيولوژيکي با تغييرات عواملي که آن را کنترل مي‌کنند، تغيير مي‌کند و داراي شدت است. مي‌توان شدت آن را به صورتهاي مختلف تعريف کرد. يکي از تعريفها به صورت زير است:
مقدار اکسيژن جذب شده و يا دي‌اکسيد کربن ( ) دفع شده را در واحد زمان شدت تنفس گويند. امروزه از دستگاههاي فيزيکي مانند آناليز مادون قرمز براي اندازه گيري شدت تنفس استفاده مي‌گردد. اين دستگاه ، دستگاهي است که مي‌تواند مقدار را اندازه بگيرد، زيرا که مولکولهاي اشعه مادون قرمز را جذب مي‌کنند، بنابراين با انجام تنفس ، مقدار در هواي خروجي افزايش مي‌يابد و دستگاه جذب بيشتري را نشان مي‌دهد.
شدت تنفس در گياهان و در يک گياه بر حسب اندامهاي مختلف ، متفاوت است، ولي در هر حال در مقايسه با تنفس جانوران ، تنفس در گياهان بسيار ضعيف است. در اندامهاي در حال رشد و جوان و در دانه‌هاي در حال رويش ، ميزان تنفس بالاست. همچنين در گلهاي در حال باز شدن و بويژه در اندامهاي توليد مثلي ، تنفس شديدتر است.
اثر عوامل دروني و بروني در تنفس
فيزيولوژيستها در پاسخ به اينکه آيا ميزان تنفس گياه در تاريکي و در روشنايي نسبت به هم متفاوت است يا خير ، آزمايشهاي متعددي انجام داده‌اند، تا اينکه اخيرا مشخص شده که در بعضي از گياهان ، روشنايي محرک افزايش تنفس است. به اين پديده ، تنفس نوري گفته مي‌شود.
• فرايند تنفس به شدت ، تحت تاثير دماي محيط است، زيرا که در مراحل مختلف تجزيه قند ، آنزيمهايي دست‌اندرکارند و واکنشهاي شيميايي متعددي انجام مي‌شود که همگي تحت تاثير دماي محيط قرار دارند.
• افزايش اکسيژن محيط موجب افزايش شدت تنفس است.
• شدت تنفس بر حسب سن و نوع اندامهاي مختلف گياه ، متفاوت است.
• افزايش رطوبت بويژه در دانه‌ها ، عامل بسيار مهمي در افزايش تنفس و در افزايش فعاليتهاي گياه است.
کسر تنفسي
اگر گازهاي تنفسي گياه را بطور دقيق بررسي کنيم، مي‌بينيم که معمولا حجم دي‌اکسيد کربن دفع شده از گياه برابر حجم اکسيژن جذب شده نيست. نسبت بين اين دو را کسر تنفسي مي‌نامند. اين کسر برحسب مراحل مختلف رويش و گل دادن گياه متفاوت بوده و تا حدودي نوع ماده‌اي که در واکنشهاي تنفسي تجزيه مي‌شود را مشخص مي‌سازد. در صورت تجزيه هيدراتهاي کربن اين کسر برابر يک مي‌شود. در تجزيه مواد ليپيدي و پروتئيني و اسيد ماليک به ترتيب در دو مورد اول کمتر از يک و در مورد آخر بيشتر از يک خواهد بود.
تنفس مقاوم به سيانيد
مي‌توان تنفس را بوسيله بعضي از مواد شيميايي مختل کرد. اين مواد شيميايي به دو گروه تقسيم مي‌شوند:
• سموم تنفسي مانند يون سيانيد و آزيد . افزون بر اين مونوکسيد کربن موجب مسموميت تنفسي مي‌شود. براي اينکه اين ترکيبات مانع انتقال الکترون به اکسيژن مي‌شوند و در نتيجه ATP ساخته نمي‌شود.
• گروه دوم مواد که در زنجيره انتقال الکترون در غشاي ميتوکندري تاثير مي‌گذارند، مانند دي نيترو فنل که در اين مورد هم ATP ساخته نمي‌شود.
تعدادي از ارگانيزمها مانند قارچها و جلبکها و بعضي از گياهان وقتي تحت تاثير يون سيانيد قرار مي‌گيرند، بلافاصله از بين مي‌روند، ولي تعدادي از گياهان نسبت به يون سيانيد مقاوم هستند. براي اينکه اين گياهان داراي يک مسير فرعي انتقال الکترون هستند که الکترون مي‌تواند از اين مسير به اکسيژن منتقل شود.
منتها در اين مسير ATP ساخته نمي‌شود و انرژي آزاد شده در تنفس به صورت گرما تلف مي‌شود و اين گونه در مقابل سيانيد مقاومت مي‌کنند. در بعضي گياهان مطالعاتي صورت گرفته که نتيجه اين بوده است که هنگام گرده افشاني اين سيستم فرعي در گلها فعال است (بدون تاثير سيانيد)، مانند خانواده گل شيپوري که تحت تاثير اين تنفس ، ترکيبات معطر پراکنده مي‌شود که اين ترکيبها موجب جلب توجه حشرات گرده افشان مي‌گردد.
آيا تنفس موجب کاهش عملکرد مي‌شود؟
تنفس مي‌تواند مقدار قابل توجهي از کربن تثبيت شده روزانه توسط فتوسنتز را مصرف نمايد و اين مقدار بجز تلفات ناشي از تنفس نوري است. تغييرات متابوليزم گياه تا چه حد عملکرد محصولات زراعي را تحت تاثير قرار مي‌دهد؟ تنفس شامل دو بخش است: تنفس رشد که شامل عمل آوري کربن احيا شده به منظور تامين رشد گياه جديد است و تنفس نگهداري که جزئي از تنفس لازم براي حفظ سلولهاي بالغ در وضعيت حياتي است. اين فرايند بيش از 50 درصد کل جريان تنفسي را به خود اختصاص مي‌دهد.
در راس تمام اينها ، مسير چاره مقاوم به سيانيد وجود دارد که مقادير قابل توجهي از کربن احيا شده سلول را مصرف کرده و ظاهرا هيچ محصولي توليد نمي‌کند. برآوردهايي که از اين مسير در ريشه‌هاي گندم بدست آمده، نشانگر تلفاتي معادل 6 درصد عملکرد دانه نهايي از اين طريق است. گرچه توان بالقوه افزايش عملکرد از طريق کاهش مقدار تنفس وجود دارد، لکن پيش از اعمال چنين تغييراتي ، درک بهتر جايگاهها و مکانيزمهاي کنترل کننده تنفس لازم به نظر مي‌رسد.
فتوسنتز
ديد کلي
زندگي در روي کره زمين به انرژي حاصل از خورشيد وابسته است. فتوسنتز تنها فرايند مهم بيولوژيکي است که مي‌تواند از اين انرژي استفاده کند. علاوه بر اين بخش عمده‌اي از منابع انرژي در اين سياره ناشي از فعاليتهاي فتوسنتزي انجام شده در اين زمان يا در زمانهاي گذشته مي‌باشد. فعال‌ترين بافت فتوسنتزي گياهان عالي مزوفيل برگ است. سلولهاي مزوفيل داراي تعداد زيادي کلروپلاست هستند که حاوي رنگدانه‌هاي سبز ويژه‌اي به نام کلروفيل براي جذب نور مي‌باشند.
در فتوسنتز انرژي خورشيدي براي اکسيداسيون آب ، آزاد کردن اکسيژن و نيز احيا کردن دي‌اکسيد کربن به ترکيبات آلي و در نهايت قند بکار مي‌رود. اين مجموعه از کارها را واکنشهاي نوري فتوسنتز مي‌نامند. محصولات نهايي واکنشهاي نوري براي ساخت مواد قندي مورد استفاده قرار مي‌گيرد که به مرحله ساخت قندها واکنشهاي تاريکي فتوسنتز گفته مي‌شود. محل انجام واکنشهاي نوري و تاريکي در داخل کلروپلاست متفاوت است.
رنگدانه‌هاي فتوسنتزي
انرژي نور خورشيد ابتدا بوسيله رنگدانه‌هاي نوري گياهان جذب مي‌شود. همه رنگدانه‌هايي که در فتوسنتز فعاليت دارند در کلروپلاست يافت مي‌شوند. کلروفيلها و باکترو کلروفيلها که در بعضي از باکتريها يافت مي‌شوند رنگدانه‌هاي رايج موجودات فتوسنتز کننده هستند. البته همه موجودات فتوسنتز کننده داراي مخلوطي از بيش از يک رنگدانه هستند که هر کدام عمل خاصي را انجام مي‌دهند. از ديگر رنگدانه‌ها مي‌توان به کاروتنوئيدها و گرانتوفيل اشاره کرد.
کلروپلاست محلي است که در آن فتوسنتز صورت مي‌گيرد
برجسته‌ترين خصوصيت ساختماني کلروپلاست ، سيستم فشرده غشاهاي دروني است که به تيلاکوئيد معروف است. کل کلروفيل در اين سيستم غشايي که محل واکنش نوري فتوسنتز است قرار گرفته است. واکنشهاي احياي کربن يا واکنشهاي تاريکي در استروما (ناحيه‌اي از کلروپلاست که بيرون تيلاکوئيد قرار گرفته است) صورت مي‌گيرند. تيلاکوئيدها خيلي نزديک به يکديگر قرار دارند که به تيغه‌هاي گرانا موسومند.
مکانيزم جذب نور در گيرنده‌هاي نوري
موجودات فتوسنتز کننده داراي دو مرکز نوري متفاوت هستند که پشت سر هم آرايش يافته‌اند و سيستمهاي نوري 1 و 2 ناميده مي‌شوند. سيستمهاي گيرنده در رده‌هاي مختلف موجودات فتوسنتز کننده تفاوت قابل ملاحظه‌اي دارند. در صورتي که مراکز واکنش حتي در موجوداتي که نسبتا اختلاف دارند يکسان است. مکانيزمي که از آن طريق انرژي تحريک کننده از کلروفيل به مرکز واکنش مي‌رسد، اخيرا به صورت انتقال رزونانس از آن ياد شده است. در اين فرايند فوتونها به سادگي از يک مولکول کلروفيل دفع و توسط مولکول ديگر جذب نمي‌شوند. بيشتر انرژي تحريک کننده از طريق فرايند غير تشعشعي از يک مولکول به مولکول ديگر منتقل مي‌شود.
يک مثال مناسب براي درک فرايند انتقال رزونانس ، انتقال انرژي بين دو رشته سيم تنظيم شده (کوک) است. اگر يکي از رشته‌ها ضربه بخورد و درست نزديک ديگري قرار گيرد رشته تنظيم شده ديگر مقداري انرژي از اولي دريافت نموده و شروع به ارتعاش مي‌کند. کار آيي انتقال انرژي بين دو رشته تنظيم شده به فاصله آنها از يکديگر ، جهت‌گيري نسبي آنها و نيز تواترهاي ارتعاشي بستگي دارد که مشابه انتقال انرژي در ترکيبات گيرنده است.
واکنشهاي نوري فتوسنتز
موجودات فتوسنتز کننده از طريق اکسيد کردن آب به مولکول اکسيژن و احياي نيکوتين آميد آدنين دي نوکلئوتيد فسفات ،‌ الکترون را به صورت غير چرخه‌اي منتقل مي‌کنند. بخشي از انرژي فوتون از طريق اختلاف PH و اختلاف پتانسيل الکتريکي در دو طرف غشاي فتوسنتزي به صورت انرژي پتانسيل شيميايي (آدنوزين تري فسفات) ذخيره مي‌شود. اين ترکيبات پر انرژي انرژي لازم براي احياي کربن در واکنشهاي تاريکي فتوسنتز را تامين مي‌کنند.
واکنشهاي تاريکي فتوسنتز
واکنشهايي که باعث احياي دي‌اکسيد کربن به کربوهيدرات مي‌شوند موجب مصرف نيکوتين آميد آدنين دي نوکلئوتيد فسفات و آدنوزين تري فسفات مي‌گردند. اين واکنشها به واکنشهاي تاريکي فتوسنتز معروف هستند زيرا مستقيما به نور نياز ندارند. مکانيزم انجام اين واکنشها در گروههاي مختلف گياهي متفاوت است و ميزان بازده حاصل هم متفاوت خواهد بود.
چشم انداز
اخيرا در مجامع بين‌المللي بحثهايي راجع به اعتبار پيشگوييهاي مربوط به اثر جنگ هسته‌اي بر بيوسفر به ميان آمده است. برخي مطالعات پيشگويي مي‌کنند که جنگهاي هسته‌اي ابرهاي عظيمي از گردو غبار را بوجود مي‌آورند که قادرند ماهها جلوي تابش خورشيد را بگيرند که به اين پديده زمستان هسته‌اي گفته مي‌شود. آنچه مسلم است در غياب خورشيد پوششهاي طبيعي و گياهان زراعي از بين خواهند رفت و از هم پاشيدگي زنجيره غذايي نتايج مصيبت باري را به دنبال خواهد داشت. اين موارد بر اين واقعيت تاکيد دارند که فتوسنتز بدون وجود نور ممکن نيست و فرايند فتوسنتز رمز وجود حيات بر روي کره زمين است.
شناخت محيط رشد:فتوسنتز
در فرآيند فتوسنتز اندامک(Organell) کلروپلاست که کلروفيل است، انرژي نوراني را گرفته و با کمک آن، ملکول آب را مي شکند و توليد انرژي شيميايي مي کند، همين کار انرژي است که در تثبيت گاز انيدريد کربنيک و ساخته شدن قندهاي ساده به کار مي رود. چنانچه از تعريف پيدا است نور در اين عمل، نقش اصلي را به عهده دارد، ولي قسمت اعظم نوري که به گياه مي تابد در عمل فتوسنتز به کار گرفته نمي شود و تنها حدود يک درصد آن صرف اين کار مي گردد و بقيه مقداري بازتاب و مقداري هم صرف گرم نمودن برگ مي شود که به فرآيند فتوسنتز سرعت مي بخشد. عمل فتوسنتز تا حدود 1200 فوت کندل رابطه مستقيمي با شدت نور دارد ولي از آنجا که بويژه در گياهاني که شاخساره متراکم دارند تنها معدودي از برگ ها در معرض تابش مستقيم آفتاب هستند و بقيه برگها در سايه ساير برگها واقع مي شوند، بنابراين نور بايد با شدتي بسيار بيش از مقدار لازم به برگها بتابد تا تمام برگها بتوانند از مقدار لازم نور برخوردار شوند. گياهان مختلف براي عمل فتوسنتز به شدت نورهاي گوناگوني نياز دارند و بر طبق اين نياز گياهان را مي توان به چهار دسته زير تقسيم کرد :
1- گياهان سايه دوست(Shade plants) (مثل سرخس و فيکوس).
2- گياهان آفتاب دوست (plants Sun)(مثل داودي و گل سرخ).
3- گياهان سايه – آفتاب دوست (Partial shade plants)(مثل بگونيا، سيکلامن، حسن يوسف).
4- گياهان غير حساس (Light intensity intensitive)(مثل ماگنوليا).
فيزيولوژي گياهي
ديد کلي
کشف قوانيني که بر تغذيه گياه و رشد و نمو آن حکومت مي‌کند، شناخت توانايي واقعي سلولها در انجام فعاليتهاي بيولوژيک و همچنين ارائه روشهايي که ظهور يکي از توانائيهاي سلولي را امکان‌پذير مي‌سازد، هدف اساسي فيزيولوژي گياهي محسوب مي‌شود. همانطور که مسير روشن بسياري از اکتشافات نظري ، منشا پيشرفتهايي در يکي از شاخه‌هاي تجربي علوم است، نتايج حاصل از مطالعاتي که در همه شئون علمي بالاخص در فيزيولوژي گياهي صورت گرفته، باعث توسعه و پيشرفت واقعي کشاورزي شده و آن را از صورت ابتدايي خود در نخستين روزهاي ظهور انسان به صورت کاملا پيشرفته امروزي ، مبدل ساخته است.
از طرف ديگر ، ترقيات سريع فيزيولوژي گياهي نيز خود مديون ترقيات علوم ديگري مانند فيزيک و شيمي است، زيرا عملا کليه اعمال متابوليزم سلولها بر اساس قوانيني تفسير مي‌شوند که در مورد عالم بيجان شناخته شده‌اند. شک نيست که علم فيزيولوژي گياهي ، علمي است تجربي و همه کوششهايي که در اين زمينه صورت مي‌گيرند، به شناسايي بيش از پيش ماده زنده منجر مي‌شوند. به علاوه فيزيولوژي گياهي ، علم پايه مستقلي است که داراي مفاهيم خاصي بوده، شيوه مخصوصي در تجربيات آن مشاهده مي‌شود.
موضوعات مطرح شده در فيزيولوژي گياهي
فيزيولوژي گياهي را مي‌توان مطالعه اعمال حياتي گياه ، فرايندهاي چرخه‌اي متحرک رشد ، متابوليزم و توليد مثل دانست. مباحث زيادي در فيزيولوژي گياهي بحث مي‌شود و در هيچ علمي ، نحوه پيشرفت واضح‌تر از زمينه فيزيولوژي گياهي نيست. از مباحثي که در فيزيولوژي گياهي بحث مي‌شود، مي‌توان به موارد زير اشاره کرد.
تغذيه و جذب در گياهان
انجام صحيح فرايندهاي متابوليزمي مستلزم وجود عناصري است که بايد به صورت اکسيد شده يا احيا شده ، معدني و يا آلي جذب سلولها شده، احتياجات آنها را از نظر ماده و انرژي تامين کنند. مقدار و نوع اين احتياجات تابعي از شدت و نوع واکنشهاي متابوليزمي بوده و به همين مناسبت هر موجودي از نظر قدرت سنتز و طريقه تحصيل انرژي با موجود ديگر متفاوت است.
موجودات زنده را از نظر قدرت سنتز و همانند سازي به دو دسته اتوتروف و هتروتروف تقسيم مي کنند. موجودات اتوتروف موجوداتي را گويند که از ترکيبات ساده‌اي نظير دي‌اکسيد کربن و ترکيبات معدني مختلف مانند نيتروژن معدني ، مي‌توانند کليه احتياجات خود را برطرف سازند که گياهان در اين گروه قرار مي‌گيرند.
احتياجات گياهان نسبت به انرژي
سلولهاي گياهي انرژي موجود در مواد تشکيل دهنده خود را به صور مختلف زير از دست مي‌دهند.
• به صورت انرژي حرارتي که در بعضي موارد مانند گل آذين گل شيپوري کاملا آشکار است.
• به صورت انرژي نوراني مانند فلورسانس کلروفيل
• به صورت انرژي مکانيکي مانند سيکلوز در سيتوپلاسم
• به صورت انرژي الکتريکي که نتيجه آن برقراري اختلاف پتانسيل بين اعضاي مختلف گياهان است.
احتياجات گياهان نسبت به مواد
ميزان اين احتياجات در نمونه‌هاي مختلف گياهي ، متفاوت است. رفع احتياجات يک گياه بالغ در درجه اول به منظور جبران موادي است که اين گياه در طول حيات از دست مي‌دهد. در درجه دوم ، رشد و نمو يک گياه احتياجات احتمالي ديگري بوجود مي‌آورد. کليه اين احتياجات بوسيله منابع طبيعي مختلفي تامين مي‌شوند که عبارتند از: خاک ، هوا ، آب و محيطهاي آلي.
بطور کلي در بخش تغذيه و جذب مباحث مختلفي بحث مي‌شود: احتياجات گياهان ، نقش عمومي و اختصاصي عناصر و علائم کمبودهاي آنها ، محلولهاي غذايي و کودهاي شيميايي ، تغذيه نيتروژن معدني و آلي ، چرخه متابوليزمي نيتروژن ، گوگرد و فسفر ، رابطه آب و خاک ، گردش مواد در گياه ، جذب مواد معدني ، مکانيزم جذب مواد و ... .
فتوسنتز
زندگي در روي کره زمين به انرژي حاصل از خورشيد وابسته است. فتوسنتز از نظر لغوي به معني توليد با استفاده از نور خورشيد است. در فتوسنتز ، انرژي خورشيدي براي اکسيد کردن آب ، آزاد شدن اکسيژن و نيز احيا کردن به ترکيبات آلي و در نهايت قند بکار مي‌رود. فتوسنتز شامل دو دسته از واکنشهاست: واکنشهاي نوري و واکنشهاي تاريکي.
بطور کلي در بخش فتوسنتز مباحث مختلفي بحث مي شود:
مفاهيم کلي در مورد فتوسنتز ، عملکرد کوانتومي نور ، ساختمان دستگاه فتوسنتزي ، ساختار تيلاکوئيدها در کلروپلاست ، گيرنده‌هاي نوري ، فتوسيستم‌هاي I و II ، مکانيزم انتقال الکترون و پروتون در کلروپلاستها ، ژنوم کلروپلاست ، چرخه احياي فتوسنتزي ، تنفس نوري ، چرخه احياي فتوسنتزي ، چرخه احياي کربن در گياهان CAM(کراسولاسه) ، سنتز نشاسته و ساکارز در گياهان و ... .
تنفس
تنفس فرايندي است که انرژي ذخيره شده در مواد انرژي‌زا مانند کربوهيدراتها را به شيوه‌اي کنترل شده ، آزاد مي‌کند. در طي تنفس انرژي آزاد ، رها شده و به شکل ATP در مي‌آيد که اين شکل از انرژي مي‌تواند به سهولت براي نگهداري و رشد گياه مورد استفاده قرار گيرد.
مباحثي که در مورد تنفس در فيزيولوژي گياهي ، بحث مي‌شود، به صورت زير است:
تنفس هوازي و بي‌هوازي ، ساختمان ميتوکندري‌ها ، گليکوليز و چرخه کربس ، زنجيره انتقال الکترون در ميتوکندري ، مسير پنتوز فسفات و ... .
رشد و نمو گياهي
رشد و نمو اساسا از پديده‌هاي مهم در طي انتوژني گياه است. رشد و نمو تحت تاثير عوامل متعدد محيطي و ژنتيکي قرار دارد. البته عامل مهم تعيين کننده الگوهاي رشد و نمو ، عمدتا پايگاه ژنتيکي دارد. رشد عبارت است تغييرات کمي و افزايش غير قابل برگشت در ابعاد يک موجود يا يک اندام. به مجموعه تغييراتي که ماهيت کيفي دارند، به اضافه تغييرات کمي (رشد) ، نمو اطلاق مي‌شود.
مباحثي که در رشد و نمو گياهي بحث مي‌شود، به صورت زير است. سينتيک رشد ، تروپيسمها يا گرايشها در گياهان ، جنبشهاي گياهان ، تنظيم کننده‌ها يا هورمونهاي رشد در گياه مانند اکسين ، جيبرلين و ... ، مکانيزم تشکيل گل و فتوپريوديسم ، فيتوکرومها و ديگر پذيرنده‌هاي نوري و ... .
ارتباط فيزيولوژي گياهي با ساير علوم
فيزيولوژي گياهي با بسياري از علوم ، ارتباط دارد. مانند بيوشيمي ، بيوفيزيک و بيولوژي مولکولي. البته فيزيولوژيستها مکررا از نتايج تحقيقات بيوشيميستها و متخصصان بيوفيزيک و بيولوژي مولکولي استفاده مي‌کنند و متقابلا دانشمندان رشته‌هاي ديگر نيز از نتايج آزمايشات فيزيولوژي گياهي ، بهره‌مند مي‌شوند.
در حقيقت اين رشته‌هاي مرتبط ، با هم يک مجموعه ايجاد مي‌کنند و مرزهاي تعريف شده عمدتا مصنوعي هستند. بنابراين آشنايي با مباني بيوفيزيک ، بيوشيمي و بيولوژي مولکولي ، غيرقابل تفکيک با فيزيولوژي گياهي هستند.
چگونگي تمايز فيزيولوژي گياهي از رشته‌هاي نزديک
چگونه فيزيولوژي گياهي از رشته‌هاي نزديک به خود مانند بيوشيمي ، بيوفيزيک و ... متمايز مي‌شود؟ مثال فتوسنتز را به عنوان مثال کلاسيک در نظر بگيريد. بيوشيميستها آنزيمها را خالص سازي کرده و خصوصيات آنها را در لوله آزمايش مطالعه مي‌کنند. متخصصان بيوفيزيک ، غشاها را جداسازي نموده و خصوصيات اسپکتروسکوپي آنها را در لوله آزمايش ، بررسي مي‌کنند.
دانشمندان بيولوژي مولکولي ، ژنهاي کد کننده پروتئين‌هاي فتوسنتزي را شناسايي کرده و تنظيم آنها را در طول نمو ، مطالعه مي‌کنند. در عوض متخصص فيزيولوژي گياهي ، فتوسنتز را در عمل ، در سطوح مختلف ارگاني ، از جمله کلروپلاست ، سلول ، برگ و گل گياه مطالعه مي‌کند. صاحبنظران فيزيولوژي گياهي ، راههاي برخورد متقابل اجزا با يکديگر براي انجام فرايندها و اعمال حياتي را مورد مطالعه قرار مي‌دهند.
چشم انداز
طي دهه گذشته ، علوم زيستي پيشرفت چشمگير و غير قابل انتظاري داشته‌اند و در هيچ جا ، اين نحوه پيشرفت ، بيشتر از زمينه فيزيولوژي گياهي نيست. اکتشافاتي نيز ، قفل جادويي انتقال در غشاها را باز کردند. روشهاي استخراج DNA ، ابزار جديدي را براي فهم چگونگي تنظيم بروز و نمو ژن بوسيله نور و هومورنها فراهم کردند.
تجزيه پروتئين‌هاي کليدي و کمپلکس‌هاي رنگيزه ، پروتئين‌هايي مانند روبيسکو (Rubisco) و مرکز واکنش فتوسنتزي با استفاده از کريستالوگرافي اشعه ايکس ، اولين طليعه فهم مکانيزمهاي مولکولي تثبيت کربن و واکنشهاي نوري در فتوسنتز را فراهم کرد.

به همين صورت ، آدنوزين تري فسفات نيز شبکه تامين انرژي شيميايي تشکيل مي دهد و با اتنقال انرژيش به مولکولهاي ديگر ، گروه انتهايي فسفات خود ( Psub>۱ ) را ...

ديد کلي چون سلول قادر است همه اعمال يک موجود زنده را بطور کامل انجام دهد، بنابراين به عنوان واحد حيات محسوب مي‌گردد. ولي از آنجا که همه بافتها و ارگان ...

● تاريخچه : تئوفراستوس يکي از دانش آموزان و محققان ارسطو است،که در کارهاي گياهشناسي اش درباره واکنشهاي آللوپاتيک نوشته است. او را پدر گياهشناسي ناميده ...

اطلاعات اوليه قارچها به طريق غيرجنسي و جنسي تکثير مي‌يابند. زادآوري غيرجنسي در قارچها رايج‌تر بوده در صورتي که توليد مثل جنسي ممکن است فقط يکبار در سا ...

مقدمه قارچ شناسي به معناي Mycology مي‌باشد. اين واژه توسط پيرآنتونيو ميچلي در قرن 18 پيشنهاد شده است. قارچها موجوداتي هستند فاقد کلروفيل و توليد اسپور ...

دانلود نسخه PDF - ميتوکندري