اطلاعات عمومی, ویکی ژن
پلاسمولیز: انواع، اشکال، مثال‌ها، اهمیت
مقدمه‌ای بر پلاسمولیز
پلاسمولیز اولین بار توسط د وریس (de Vries) تعریف شد که روشی را برای اندازه گیری فشار تورگر (Turgor) گیاهان با استفاده از محلول‌های هیپرتونیک توسعه داد.
در طبیعت، مولکول‌ها و یون‌ها به طور مداوم در حرکت هستند. آن‌ها تمایل طبیعی به توزیع یکنواخت در فضای موجود دارند. آن‌ها از طریق فرآیند انتشار از مناطق با غلظت بالاتر به غلظت کمتر حرکت می‌کنند تا به حالت تعادل برسند. یکی از انواع انتشار اسمز است که شامل حرکت مولکول‌های آب از ناحیه‌ای با پتانسیل آب بالاتر به پتانسیل آب پایین‌تر است.
اسمز و فشار Turgor در سلولهای گیاهی
هنگامی که یک سلول در محلول هایپرتونیک قرار می‌گیرد، آب از سلول خارج می‌شود و باعث انقباض سیتوپلاسم و جدا شدن از دیواره سلولی می‌گردد. این پدیده منجر به انقباض قابل مشاهده پروتوپلاسم می‌گردد و به عنوان پلاسمولیز شناخته می‌شود. در طی پلاسمولیز، سلول گیاهی در نتیجه کمبود آب کوچک می‌شود.
پلاسمولیز چیست؟
پلاسمولیز یک فرآیند بیولوژیکی است که در آن سیتوپلاسم سلول گیاهی به دلیل از دست دادن آب زمانی که پتانسیل آب در داخل سلول بیشتر از بیرون است، از دیواره سلولی دور می‌شود. این به دلیل حرکت آب در نتیجه اسمز اتفاق می‌افتد.
پلاسمولیز زمانی اتفاق می‌افتد که سلولهای گیاهی در معرض محلول‌های هیپراسموتیک، مانند محلول‌های حاوی موادی مانند ساکارز، مانیتول یا سوربیتول قرار می‌گیرند. در شرایط هیپراسموتیک، به دلیل غلظت بیشتر املاح در خارج نسبت به داخل، آب از سلول خارج می‌شود.
سلولهای گیاهی حاوی چندین اندامک سلولی تخصصی هستند که با سلولهای حیوانی متفاوت هستند. غشای پلاسمایی، سیتوپلاسم و اندامک‌های سلولی مختلف با هم کار می‌کنند تا حیات کلی گیاه را حفظ کنند.
در داخل سیتوپلاسم، واکوئل‌های پر از مایع نقش حیاتی در ذخیره آب در سلولهای گیاهی دارند. واکوئل به حفظ فشار turgor (فشار داخلی) در داخل سلول کمک می‌کند.
در شرایط هیپراسموتیک، آب از واکوئل آزاد می‌شود که منجر به کاهش فشار تورگ می‌شود. هنگامی که آب از بین می‌رود، پروتوپلاست منقبض می‌شود و غشای پلاسمایی را از دیواره سلولی جدا می‌کند.
پلاسمولیز یک فرآیند برگشت پذیر است. افزودن محلول‌های هیپوتونیک می‌تواند دوباره پروتوپلاست را منبسط کرده و فشار تورگ اولیه را بازگرداند.
پلاسمولیز به طور خاص در سلول‌ها انجام می‌شود که کاملاً در محلول غوطه ور هستند و هیچ فضای هوایی در اطراف آن‌ها وجود ندارد.
انواع پلاسمولیز
دو نوع اصلی پلاسمولیز بر اساس ساختار نهایی سیتوپلاسم، پلاسمولیز مقعر و محدب است.
پلاسمولیز مقعر
در پلاسمولیز مقعر، غشای پلاسمایی از دیواره سلولی جدا می شود و حفره های مقعر کوچکی را تشکیل می دهد. پروتوپلاسم در پلاسمولیز مقعر به سمت داخل کوچک می شود. این فرآیند با قرار دادن سلول در محلول هیپوتونیک توسط فرآیند دپلاسمولیز برگشت پذیر است. پلاسمولیز مقعر نشان دهنده ویسکوزیته پروتوپلاسمی بالاتر یا اتصال قوی تر بین غشای پلاسما و دیوار است.
پلاسمولیز محدب
در پلاسمولیز محدب، پروتوپلاست از دیواره‌های کوچکتر هر سلول جدا می‌شود و انتهای محدب گرد و متقارن را تشکیل می.دهد. برخلاف پلاسمولیز مقعر، این فرآیند برگشت ناپذیر است. شکل محدب نشان دهنده ویسکوزیته نسبتاً کمتر یا اتصال ضعیف‌تر بین غشای پلاسما و دیواره سلولی است.
فرم‌های پلاسمولیز
فرآیند پلاسمولیز در تمام سلول‌ها یکنواخت نیست. اشکال مختلف پلاسمولیز رخ می‌دهد و این تغییرات به نوع سلول مورد مطالعه و ماهیت محلول پلاسمولیز مورد استفاده بستگی دارد. برخی از اشکال دیگر پلاسمولیز عبارتند از:
پلاسمولیز اولیه به مرحله اولیه‌ای اطلاق می‌شود که غشای پلاسمایی تازه شروع به جدا شدن از دیواره سلولی می‌کند. این می‌تواند در بین سلولهای مختلف در یک بافت متفاوت باشد. این پدیده به طور گسترده‌ای برای اندازه گیری فشار اسمزی سلول‌ها استفاده می‌شود.
پلاسمولیز کلاهک اولین بار توسط Kuster (1929) به عنوان یک رویداد ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نمک‌های قلیایی، به ویژه پتاسیم (K+) گزارش شد. باعث تورم در سلول می‌شود و در انتهای پروتوپلاست‌های استوانه‌ای یک کلاهک مشخص تشکیل می‌دهد.
سیستروف پدیده ای در طی پلاسمولیز است که در آن سیتوپلاسم به صورت یک توپ، اغلب در اطراف هسته یا سایر قسمت های سلول تجمع می یابد. سیستروف یک فرآیند کاملا برگشت پذیر است و به نظر نمی رسد که باعث آسیب سلولی شود.
پلاسمولیز کاذب، همچنین به عنوان پلاسمولیز “تحریکی” یا “القای” شناخته می شود، زمانی رخ می دهد که سلول ها در محلول های هیپوتونیک معلق باشند. با تغییرات پلاسمولیز مانند مشخص می شود، حتی اگر سلول ها در یک محیط هیپوتونیک هستند، پلاسمولیز کاذب ممکن است از افزایش نفوذپذیری غشاها به آب ناشی شود.
نمونه‌هایی از پلاسمولیز
پلاسمولیز به ندرت در طبیعت رخ می‌دهد و اغلب در آزمایشات آزمایشگاهی استفاده می‌شود، به عنوان مثال، با غوطه‌ور کردن سلولهای گیاهی در محلول‌های پر نمک یا قند بالا.
پلاسمولیز در موارد مختلف از دست دادن شدید آب مشاهده می‌شود. برخی از این نمونه‌ها عبارتند از:
- کوچک شدن سبزیجات در شرایط هیپرتونیک
- انقباض سلولهای خونی در شرایط هیپرتونیک
- رسوب نمک بر روی زمین در طول سیل ساحلی
- نگهداری مواد غذایی با غلظت بالای نمک مانع رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شود.
اهمیت پلاسمولیز
- پلاسمولیز در آزمایشات آزمایشگاهی برای درک فرآیند اسمز استفاده می‌شود و به یادگیری در مورد حرکت آب به داخل و خارج از سلول کمک می‌کند.
- پلاسمولیز را می‌توان به عنوان روشی برای تشخیص سلولهای زنده و مرده استفاده کرد که در مطالعات مختلف بیولوژیکی مفید است زیرا پلاسمولیز در سلولهای مرده رخ نمی‌دهد.
- پلاسمولیز نقش مهمی در حفظ مواد غذایی دارد. نمک زدن غذا فشار اسمزی را بالا می‌برد و باعث ایجاد پلاسمولیز در باکتری‌ها و قارچ‌ها می‌شود. این فرآیند به جلوگیری از فساد مواد غذایی کمک می‌کند و عمر مفید را افزایش می‌دهد.
- در کشاورزی نیز می‌توان از پلاسمولیز به عنوان ابزاری برای کنترل علف‌های هرز استفاده کرد. علف‌کش‌های شیمیایی باعث ایجاد پلاسمولیز در سلولهای علف‌های هرز می‌شوند و باعث کم‌آبی و از بین بردن گیاهان ناخواسته می‌شوند.
- پلاسمولیز به طور گسترده برای مطالعه و اندازه‌گیری فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. این کاربردها شامل بررسی روابط آب سلولهای گیاهی، تعیین غلظت املاح در سلولهای جداگانه و بررسی تحمل انجماد است.
- پلاسمولیز همچنین نقش اساسی در مطالعات کشت بافت به عنوان گام اولیه در جداسازی پروتوپلاست‌ها ایفا می‌کند. جداسازی پروتوپلاست برای کاربردهای مختلف در بیوتکنولوژی، از جمله مهندسی ژنتیک و بازسازی گیاهان بسیار مهم است.
همچنین بخوانید:
مترجم: شقایق مرتاضی
