سوال های تشریحی گفتار سوم فصل هفتم زیست شناسی دهم

در حال طرح پرسش

قدردان شکیبایی شما هستیم!

گفتار انتقـال مـواد در گیاهـان

پرسش‌های دو گزینه‌ای

▪️در هر جمله با انتخاب یکی از عبارات داخل پرانتز جمله درست را به دست آورید. 

الف) بخش (کمی – زیادی) از آب جذب شده به هوا تبخیر می‌شود.

زیادی

ب) بخش زیادی از آب جذب شده از سطح (برگ‌ها – ریشه‌ها) به هوا تبخیر می‌شود.

برگ‌ها

پ) خروج آب به صورت بخار از سطح اندام‌های هوایی گیاه (تعرق – تعریق) نامیده می‌شود.

تعرق

ت) ساز و کار لازم برای جابه‌جایی آب و مواد معدنی به برگ توسط (تعرق – تعریق) فراهم می‌شود. 

تعرق

ث) در مسیر (کوتاه – بلند)، جابه‌جایی آب و مواد در سطح چند یاخته بررسی می‌شود.

کوتاه

ج) در مسیرهای جابه‌جایی مواد در گیاهان (ساکارز – آب) به عنوان انتقال دهندۀ مواد، نقش اساسی دارد. 

آب

در حالت انتقال مواد در سطح یاخته‌ای، جابه‌جایی مواد با فرایندهای (فعّال و غیرفعّال – فشار ریشه‌ای و تعرق) و در حد یاخته انجام می‌شود. 

فعّال و غیرفعّال

برای انتقال آب در عرض غشای (بسیاری از – بعضی) یاخته‌های گیاهی و (باکتری – جانوری) و غشای (ریبوزوم – واکوئول) بعضی یاخته‌های (گیاهی – جانوری)، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. 

بعضی – جانوری – واکوئول – گیاهی

پرسش‌های سطر به سطر

▪️جاهای خالی عبارات زیر را با کلمات مناسب کامل کنید. 

الف) خروج آب به صورت بخار از سطح اندام‌های هوایی گیاه …….. نامیده می‌شود.

تعرق

ب) جابه‌جایی مواد در گیاهان را می‌توان در دو مسیر …….. و …….. بررسی کرد. 

کوتاه – بلند

پ) در مسیر……، جابه‌جایی آب و مواد در سطح یاخته یا چند یاخته بررسی می‌شود. در مسیر ………، جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی‌تر بررسی می‌شود.

کوتاه – بلند

در حالت انتقال مواد در سطح یاخته‌ای، جابه‌جایی مواد با فرایندهای ………. و ………. و در حد ……….. انجام می‌شود. شیوه‌هایی مثل ………… و …………..، نمونه‌هایی از این روش‌هاست.

فعّال – غیرفعّال – یاخته – انتشار – انتقال فعّال

برای انتقال آب در عرض غشای بعضی یاخته‌های ………… و …………. و غشای …………. بعضی یاخته‌های ………….، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. 

گیاهی – جانوری – واکوئول – گیاهی

پرسش‌های توصیفی – تشریحی

خروج آب به صورت بخار از سطح اندام‌های هوایی گیاه چه نامیده می‌شود؟ 

تعرق 

کدام فرایند، ساز و کار لازم را برای جابه‌جایی آب و مواد معدنی به برگ فراهم می‌کند؟ 

تعرق

جابه‌جایی مواد در گیاهان را می‌توان در چه مسیرهایی بررسی کرد؟ 

در دو مسیر کوتاه و بلند

در مسیر کوتاه، جابه‌جایی آب و مواد در چه سطحی بررسی می‌شود؟ 

سطح یاخته یا چند یاخته

در کدام مسیر، جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی‌ بررسی می‌شود؟ 

مسیر بلند

در کدام یک از مسیرهای جابه‌جایی مواد در گیاهان، آب به عنوان انتقال دهندۀ مواد، نقش اساسی دارد؟ 

هر دو مسیر (کوتاه و بلند)

در مسیرهای جابه‌جایی مواد در گیاهان کدام ماده، به عنوان انتقال دهندۀ مواد، نقش اساسی دارد؟ چرا؟ 

آب. به علت ویژگی‌های آن

جابه‌جایی مواد در مسیر کوتاه شامل چه حالت‌هایی است؟ 

انتقال مواد در سطح یاخته‌ای ـ انتقال مواد در عرض ریشه

جابه‌جایی مواد در مسیر کوتاه در کدام حالت در حد یاخته است؟ 

انتقال مواد در سطح یاخته‌ای

برای انتقال آب در عرض غشای یاخته‌های کدام جانداران، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند؟ 

بعضی یاخته‌های گیاهی و جانوری

برای انتقال آب در عرض غشای کدام اندامک، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند؟ 

غشای واکوئول بعضی یاخته‌های گیاهی

در حالت انتقال مواد در سطح یاخته‌ای، جابه‌جایی مواد با کدام فرایندها انجام می‌شود؟

فرایندهای فعّال و غیرفعّال. شیوه‌هایی مثل انتشار و انتقال فعّال، نمونه‌هایی از این روش‌هاست.

برای انتقال آب در عرض غشای بعضی یاخته‌های گیاهی و جانوری و غشای واکوئول بعضی یاخته‌های گیاهی، کدام نوع ماده آلی دخالت دارند و چه تاثیری بر سرعت جریان آب دارند؟ چه هنگامی ساخت آنها تشدید می‌شود؟ 

پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. هنگام کم آبی، ساخت این پروتئین‌ها تشدید می‌شود. 

ساخت کدام پروتئین‌ها هنگام کم آبی تشدید می‌شود؟ 

پروتئین‌هایی که در انتقال آب از عرض غشای یاخته گیاهی و جانوری و غشای واکوئول یاخته‌های گیاهی دخالت دارند و سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. 

پرسش‌های یادگیری موثر

▪️درست یا نادرست بودن جملات زیر را مشخص کنید. در جملات نادرست، عبارت‌های غلط را پیدا کرده و زیر آنها خط بکشید. 

الف) آب و مواد مورد نیاز گیاهان، که از خاک اطراف ریشه‌ها جذب می‌شود و در مسیرهایی به ساقه و برگ می‌رود. 

درست

ب) مسافت بررسی جابه‌جایی مواد در بعضی درختان به بیش از صد متر می‌رسد.

درست

پ) انتقال مواد در سطح یاخته‌ای نوعی جابه‌جایی مواد در مسیر کوتاه است. 

درست

ت) انتقال مواد در عرض ریشه نوعی جابه‌جایی مواد در مسیر بلند است. 

نادرست (تصحیح: کوتاه جایگزین بلند شود) 

برای انتقال آب در عرض غشای بسیاری از یاخته‌های گیاهی و جانوری و غشای واکوئول بسیاری از یاخته‌های گیاهی، پروتئین‌هایی دخالت دارند که سرعت جریان آب را افزایش می‌دهند. 

نادرست (تصحیح: برخی جایگزین بسیاری از) 

پرسش‌های مقایسه‌ای

◾موارد زیر نشان‌دهندهٔ جابه‌جایی مواد در گیاهان است. در هر مورد، جابه‌جایی مواد در کدام مسیر بررسی می‌شود؟ 

الف) جابه‌جایی آب و مواد در سطح یاخته یا چند یاخته

مسیر کوتاه

ب) جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی‌تر

مسیر بلند

جابه‌جایی مواد در مسیر کوتاه

انتقال مواد در عرض ریشه: در عرض ریشه، انتقال آب و مواد محلول معدنی به سه روش انجام می‌شود؛ انتقال از عرض غشا، انتقال سیمپلاستی و انتقال آپوپلاستی.
انتقال عرض غشایی شامل جابه‌جایی مواد از عرض غشای یاخته است. سیمپلاست به معنی پروتوپلاست همراه با پلاسمودسم‌ها است. انتقال سیمپلاستی حرکت مواد از پروتوپلاست یک یاخته به یاختۀ مجاور، از راه پلاسمودسم‌هاست. آب و بسیاری از مواد محلول می‌تواند از فضای پلاسمودسم به یاخته‌های دیگر منتقل شود. (شکل11). منافذ پلاسمودسم آن قدر بزرگ است که پروتئین‌ها، نوکلئیک اسیدها و حتی ویروس‌های گیاهی از آن عبور می‌کند. در مسیر آپوپلاستی، حرکت مواد محلول از فضاهای بین یاخته.ای و دیوارۀ یاخته‌ای انجام می‌شود.

شکل11- شیوه‌های انتقال مواد در مسیرهای کوتاه

آب و مواد محلول در عرض ریشه سرانجام به درونی‌ترین لایۀ پوست به نام درون پوست (آندودرم) می‌رسند. درون پوست استوانه‌ای ظریف از یاخته‌ها است که یاخته‌های آن کاملاً به هم چسبیده‌اند و سدی را در مقابل آب و مواد محلول ایجاد می‌کنند (شکل12). یاخته‌های درون پوست در دیوارۀ جانبی خود دارای نواری از جنس چوب پنبه (سوبرین) هستند که به آن نوار کاسپاری گفته می‌شود.
بنابراین آب و مواد محلول آن نمی‌توانند از طریق مسیر آپوپلاستی وارد یاخته‌های درون پوست شوند. یاخته‌های درون پوست انتقال مواد را کنترل می‌کنند. این لایه در ریشه مانند صافی عمل می‌کند که مانع از ورود مواد ناخواسته یا مضر مسیر آپوپلاستی به درون گیاه می‌شوند.

شکل 12- مسیر آپوپلاستی، سیمپلاستی و عرض غشایی در گیاهان: نوار کاسپاری درون پوست، مانع انتقال آپوپلاستی از ذرون پوست به درون آوند چوبی می‌شود. همان‌طور که مشاهده می‌شود جابه‌جایی مواد در بخشی از مسیر می‌تواند آپوپلاستی و یا سیمپلاستی باشد.

درون پوست، همچنین از برگشت مواد جذب شده به بیرون از ریشه جلوگیری می‌کند. بعد از درون پوست حرکت در هر سه مسیر ادامه می‌یابد. مواد به آوندهای چوبی منتقل، و آمادۀ جابه‌جایی برای مسیرهای طولانی‌تر می‌شود که به این فرایند بارگیری چوبی گفته می‌شود.
در ریشۀ بعضی گیاهان، نوار کاسپاری علاوه بر دیواره‌های جانبی درون پوست، دیوارۀ پشتی را نیز می‌پوشاند و انتقال مواد از این یاخته‌ها را غیرممکن می‌کند. در برش عرضی و زیر میکروسکوپ نوری این یاخته‌ها ظاهر نعلی یا U شکل دارند (شکل 13). در این گیاهان یاخته‌های درون پوستی ویژه‌ای، به نام یاختۀ معبر وجود دارند که فاقد نوار کاسپاری در اطراف خود هستند و انتقال مواد به آوندها از طریق این یاخته‌ها انجام می‌شود.

شکل13- تصویر میکروسکوپی مقطع عرضی ریشۀ نوعی گیاه.
یاخته‌های معبر با پیکان نشان داده شده‌اند. یاخته‌های درون پوست در این ریشه‌ها به صورت نعلی شکل (U) دیده می‌شود

انتقال آب و مواد معدنی در مسیرهای بلند

شیرۀ خام در گیاهان، گاه تا فواصل بسیار طولانی جابه‌جا می‌شود. انتشار برای فواصل طولانی، کارامد نیست. در گیاهان، جابه‌جایی مواد در مسیرهای طولانی توسط جریان تودهای انجام می‌شود. سرعت انتشار آب و مواد در گیاه، چند میلی متر در روز است ولی در جریان تودهای، این سرعت به چندین متر در روز می‌رسد. جریان تودهای در آوندهای چوبی تحت اثر دو عامل فشار ریشه‌ای و تعرق، و با همراهی خواص ویژۀ آب انجام می-شود.
فشار ریشه‌ای: یاخته‌های درون‌پوست و یاخته‌های زنده پیرامون آوندهای ریشه، با انتقال فعال، یون‌های معدنی را به درون آوندهای چوبی منتقل می‌کنند. این عمل باعث افزایش مقدار این یون‌ها، افزایش فشار اسمزی و در نتیجه ورود آب به درون آوند چوبی می‌شود. در اثر تجمع آب و یون‌ها، فشار در آوندهای چوبی ریشه افزایش می‌یابد و فشار ریشه‌ای را ایجاد می‌کند. فشار ریشه‌ای باعث هل دادن شیرۀ خام به سمت بالا می‌شود (شکل 14). در بیشتر گیاهان، فشار ریشه‌ای در صعود شیرۀ خام نقش کمی دارد و در بهترین حالت می‌تواند چند متر آن را به بالا بفرستد. پس چه عاملی باعث حرکت شیرۀ خام به نوک درختان بسیار بلند می‌شود؟
تعرق: عامل اصلی انتقال شیرۀ خام، مکشی است که در اثر تعرق از سطح گیاه ایجاد می‌شود. علت تعرق نیز حرکت آب از محل دارای آب بیش‌تر به محل با آب کمتر است. ستون آب درون آوندهای چوبی پیوسته است. این پیوستگی به علت ویژگی‌های هم‌چسبی و دگرچسبی مولکول‌های آب است (شکل 15).
بیشتر تعرق گیاهان از روزنه‌های برگ انجام می‌شود. نیروی مکش تعرق آن قدر زیاد است که در یک روز گرم می‌تواند باعث کاهش قطر تنۀ یک درخت شود؛ هرچند این کاهش اندک است. اگر دیوارۀ آوندهای چوبی استحکام کافی نداشت به راحتی در اثر مکش تعرق، له می‌شد.

شکل 14- آزمایشی برای اندازه‌گیری فشار ریشه‌ای

در گیاهان، تعرق می‌تواند از طریق روزنه‌های هوایی، پوستک و عدسک‌ها انجام شود. بیش‌تر تبادل گازها و در نتیجه تعرق برگ‌ها از منفذ (روزن) بین یاخته‌های نگهبان روزنۀ هوایی انجام می‌شود.
روزنه‌های هوایی می‌توانند با باز و بسته شدن، مقدار تعرق را تنظیم کنند. باز و بسته شدن روزنه به دلیل ساختار خاص یاخته‌های نگهبان روزنه و تغییر فشار تورژسانس آن‌ها است. جذب آب به دنبال انباشت مواد محلول در یاخته‌های نگهبان روزنه انجام می‌شود. عوامل محیطی و عوامل درونی گیاه باز و بسته شدن روزنه ها را تنظیم می‌کنند.
مثلاً نور با تحریک انباشت ساکارز و یونهای Cl- و K+ در یاختۀ نگهبان، فشار اسمزی یاخته‌ها را افزایش می‌دهد و آب از یاخته‌های مجاور به یاخته‌های نگهبان روزنه وارد می‌شود. در نتیجه، یاخته‌ها دچار تورژسانس شده و به علت ساختار ویژۀ آن‌ها، روزنه باز می‌شود. بسته شدن روزنه‌ها هم، به علت خروج آب از یاخته‌های نگهبان روزنه انجام می‌شود (شکل16)

شکل 15- حرکت شیرۀ خام، تحت تأثیر مکش تعرقی

ساختار یاخته‌های نگهبان روزنه: دیوارۀ یاخته‌های نگهبان روزنه، ساختار خاصی دارند که با جذب آب، افزایش طول پیدا می‌کنند. یکی از این عوامل، آرایش شعاعی رشته‌های سلولزی است که مانند کمربندی دور دیوارۀ یاخته‌های نگهبان روزنه قرار دارند. این کمربندهای سلولزی، هنگام تورژسانس یاخته، مانع از گسترش عرضی یاخته شده، ولی مانع افزایش طول یاخته نمی‌شوند. عامل دیگر، اختلاف ضخامت در دیوارۀ یاخته‌های نگهبان روزنه است. هنگام تورژسانس، به علت ضخامت کمتر، دیوارۀ پشتی یاخته بیشتر منبسط می‌شود. این دو ویژگی باعث می‌شود هنگام جذب آب و تورژسانس، یاخته‌ها خمیدگی پیدا کند و منفذ روزنۀ هوایی باز شود. در این حالت امکان تبادل گازها، فراهم می‌شود (شکل ۱۶). 

شکل 16- چگونگی باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی

عوامل مؤثر بر باز و بسته شدن روزنه‌ها

در گیاهان، تغییرات مقدار نور، دما، رطوبت و کربن دی اکسید از مهم‌ترین عوامل محیطی مؤثر بر حرکات روزنه‌های هوایی است. مقدار آب گیاه و نیز هورمونهای گیاهی، از عوامل درونی مهم هستند. افزایش مقدار نور، دما و کاهش کربن دی‌اکسید، تا حدی معین، می‌تواند باعث باز شدن روزنه‌ها در گیاهان شود. کاهش شدید رطوبت هوا باعث بسته شدن روزنه‌ها می‌شود. رفتار روزنه‌ای برخی گیاهان نواحی خشک مانند بعضی کاکتوس‌ها، در حضور نور متفاوت است و سبب می‌شود در طول روز، روزنه‌ها بسته بمانند و از هدر رفتن آب جلوگیری شود. کاهش تعداد روزنه‌ها، کاهش تعداد یا سطح برگ-ها نیز از سازگاری‌های گیاهان برای زندگی در محیط‌های خشک هستند. شما چه سازگاری‌های دیگری را می‌شناسید؟

فعالیت

مشاهده روزنه های سطح پشتی برگ

الف) یک برگ شاداب تره را انتخاب کرده و سطح پشتی و رویی آن را مشخص کنید.

ب) برگ را از محل رگبرگ میانی به بیرون شکسته ولی روپوست را پاره نکنید. هر نیمه را به نحوی به طرفین بکشید تا روپوست نازک آن از بافت های زیرین جدا شود. این کار اگر با دقت انجام شود روپوست نشایی و بی رنگ را جدا می کند.

پ) نمونه را در یک قطره آب، روی تیغه شیشه ای قرار دهید و با تیغک بپوشانید. یاخته های رو پوست و نگهبان روزنه را در بزرگ نمایی‌های مختلف مشاهده کنید. آیا می توانید سبز‌دیسه‌ها را در این یاخته‌ها ببینید؟

ت) تعداد روزنه های موجود در میدان دید را شمارش کنید. تعداد روزنه را در واحد سطح برگ تعیین کنید.

ث) با استفاده از تیغ تیز و با احتیاط، نمونه های روپوست پشتی را از برگ گیاهان میخک، شمعدانی و برگ بیدی تهیه و زیر میکروسکوپ مشاهده کنید. یاخته های رویوست و نگهبان روزنه را در این گیاهان و تره مقایسه کنید.

تعریق

در هنگام شب یا در هوای بسیار مرطوب که شدت تعرق کاهش می‌یابد، یاخته‌های درون پوست همچنان به پمپ کردن یون‌های معدنی به درون استوانۀ آوندی ادامه می‌دهند. اگر مقدار آبی که در اثر فشار ریشه‌ای به برگ‌ها می‌رسد از مقدار تعرق آن از سطح برگ بیش‌تر باشد، آب به صورت قطراتی از انتها یا لبۀ برگ‌های بعضی گیاهان علفی خارج می‌شود که به آن تعریق می‌گویند (شکل 17). گرچه شرایط محیطی ایجاد کنندۀ تعریق مشابه شرایط ایجاد شبنم است، این دو پدیده را نباید با هم اشتباه گرفت. تعریق از ساختارهای ویژه‌ای به نام روزنه‌های آبی انجام می‌شود و نشانۀ فشار ریشه‌ای است. این روزنه‌ها همیشه باز هستند و محل آن‌ها در انتها یا لبۀ برگ‌هاست.

شکل 17- تعریق در گیاهان

فعّالیت
مشاهدۀ باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی
الف) همانند فعالیت قبل، روپوست تره یا کاهو را تهیه کنید و درون محلول‌های 0/5 درصد KCl، آب خالص و آب نمک 4 درصد در روشنایی قرار دهید. مشابه این نمونه‌ها را تهیه و در تاریکی قرار دهید.
ب) پس از 15 دقیقه، روپوست را در یک قطره از همان مایعی که درون آن قرار دارد، زیر میکروسکوپ مشاهده کنید. در کدام محلول‌ها روزنه‌ها باز و در کدام بسته‌اند؟ آیا میزان باز یا بسته بودن روزنه‌ها یکسان است؟ چرا؟

حرکت شیرۀ پرورده

می‌دانید که شیرۀ پرورده، درون آوندهای آبکشی حرکت می‌کند. حرکت شیرۀ پرورده در همۀ جهات می‌تواند انجام شود. بخشی از گیاه که ترکیبات آلی مورد نیاز بخش‌های دیگر گیاه را تأمین می‌کند، محل منبع و بخشی از گیاه که ترکیبات آلی به آن جا می‌روند و ذخیره (مثال ریشه) یا مصرف (گل) می‌شوند، محل مصرف نامیده می‌شود. برگ‌ها از مهم‌ترین محل‌های منبع هستند. بخش‌های ذخیره کنندۀ مواد آلی، هنگام ذخیرۀ این مواد، محل مصرف و هنگام آزادسازی آن، محل منبع به شمار می‌آیند. برای تعیین سرعت و ترکیب شیرۀ پرورده می‌توان از شته‌ها استفاده کرد (شکل 18).
شته را بی حس می‌کنند و سپس خرطوم آن را می‌برند.

شکل 18- استفاده از شته برای تعیین سرعت و ترکیب شیرۀ پرورده

شیرۀ پرورده از خرطوم بریده شده به بیرون تراوش می‌کند.
چگونگی حرکت شیرۀ پرورده: حرکت شیرۀ پرورده از طریق سیتوپلاسم یاخته‌ای زندۀ آبکشی و از یاخته‌ای به یاختۀ دیگر انجام می‌شود. بنابراین حرکت شیرۀ پرورده از شیرۀ خام کندتر و پیچیده‌تر است. یک گیاه‌شناس آلمانی به نام ارنست مونش، الگوی جریان فشاری را برای جابه‌جایی شیرۀ پرورده، ارائه داده است که در شکل 19 به طور خلاصه مشاهده می‌کنید.
مرحلۀ 1: قند و مواد آلی در محل منبع، به ۱ روش انتقال فعال، وارد یاخته‌های آبکش می‌شوند. به این عمل، بارگیری آبکشی می‌گویند.

مرحلۀ 2: با افزایش مقدار مواد آلی و به ویژه۲ ساکارز، فشار اسمزی یاخته‌های آبکشی افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه، آب از یاخته‌های مجاور آوندهای چوبی به آوند آبکش وارد می‌شود.

مرحلۀ 3: در یاخته‌های آبکشی، فشار افزایش ۳ یافته و در نتیجه محتویات شیرۀ پرورده به صورت تودهای از مواد به سوی محل دارای فشار کمتر (محل مصرف) به حرکت درمیآید.

مرحلۀ 4: در محل مصرف، مواد آلی شیرۀ پرورده، با انتقال فعّال، باربرداری (باربرداری آبکشی) و آن جا مصرف یا ذخیره می‌شوند.

شکل 19- چگونگی حرکت مواد در آوند آبکش

مواد آلی در گیاهان به صورت تنظیم شده، تولید و مصرف می‌شوند. برای مثال در گل‌دهی یا تولید میوه، گاهی تعداد محل‌های مصرف، بیش‌تر از آن است که محل‌های منبع بتوانند مواد غذایی آن‌ها را فراهم کنند. در این موارد ممکن است گیاه به حذف بعضی گل‌ها، دانه‌ها یا میوه‌های خود اقدام کند تا مقدار کافی مواد قندی به محل‌های مصرف باقی مانده برسد. در باغبانی، برای داشتن میوه‌های درشت‌تر، تعدادی از گل‌ها یا میوه‌های جوان را می‌چینند تا درختان میوه‌هایی کم‌تر ولی درشت‌تر به بار آورند.

شکل 20- طرحی برای نشان دادن محل آوند آبکش و جهت جریان شیرۀ پرورده. تورم در بالای حلقه نشان می‌دهد که شیرۀ پرورده فقط در آوند آبکش و نه در آوند چوبی (بخش باقیمانده در تنه) جریان دارد.