زیست‌یار تعاملی آینده‌نگاران مغز | زیست‌بان یادگیری با جای‌خالی
این مجموعه آموزشی، گامی نوین و هوشمندانه در مسیر یادگیری مفهومی، فعال و ماندگار زیست‌شناسی پایه دهم است که توسط برند آینده‌نگاران مغز و به سرپرستی نویسنده داریوش طاهری تهیه شده است. در این پروژه، متون خط‌به‌خط کتاب درسی با حذف هوشمندانه‌ی واژگان کلیدی، به جای‌خالی‌های تعاملی تبدیل شده‌اند تا فرآیند یادگیری را از حالت منفعل به فعال و مشارکتی بدل کنند.
این روش آموزشی، ذهن خواننده را به درگیر شدن عمیق‌تر با متن، بازیابی فعال اطلاعات و خودسنجی مستمر وادار می‌کند؛ ویژگی‌هایی که کلید تسلط بر مفاهیم و آمادگی برای آزمون‌هایی مانند کنکور به شمار می‌آیند.
هر گفتار این مجموعه، دقیقاً با جمله‌بندی اصلی کتاب درسی ارائه شده است و با جای‌خالی‌هایی همراه است که کاربر می‌تواند روی آنها تمرکز کرده، فکر کند و در صورت نیاز، با کلیک روی دکمه «نمایش پاسخ»، پاسخ درست را مشاهده نماید. بدین ترتیب، تجربه‌ای تعاملی، کاربردی و عمیق در یادگیری زیست‌شناسی فراهم شده است.
از یاخته تا گیاه
امروزه [نمایش پاسخ] بیشترین گونه‌های گیاهی روی زمین را تشکیل می‌دهند. این گیاهان گرچه در جای خود ثابت‌اند؛ اما مانند جانوران به [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] نیاز دارند. گیاهان [نمایش پاسخ] جانوران نمی‌توانند برای تأمین ماده و انرژی مورد نیاز خود از جایی به جای دیگر بروند و با احساس خطر، [نمایش پاسخ] یا به عامل خطر حمله کنند. چه ویژگی‌هایی به گیاهان کمک می‌کند تا بتوانند بر محدودیت [نمایش پاسخ] در محیط غلبه کنند؟ چگونه گیاهان می‌توانند در محیط‌های متفاوت، زندگی کنند؟ از طرفی گیاهان افزون بر اینکه منبع [نمایش پاسخ] برای مردم‌اند، تأمین‌کنندهٔ مواد اولیهٔ صنایعی، مانند [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] نیز هستند. گیاهان چه ویژگی‌هایی دارند که مواد اولیهٔ چنین صنایعی را تأمین می‌کنند؟
اولین قدم برای یافتن پاسخ چنین پرسش‌هایی، دانستن ویژگی‌های [نمایش پاسخ] گیاهی و چگونگی سازمان‌یابی یاخته‌ها در گیاهان آوندی و شکل‌گیری [نمایش پاسخ] آنهاست.
گفتار ۱ ویژگی‌های یاخته گیاهی
[نمایش پاسخ]
اگر از شما بپرسند که یاخته در گیاهان چه تفاوتی با یاخته در [نمایش پاسخ] دارد، احتمالاً علاوه بر [نمایش پاسخ]، [نمایش پاسخ] را نیز نام می‌برید. یاخته، اولین بار در بافت [نمایش پاسخ]، مشاهده شد (شکل ۱). چوب‌پنبه از یاخته‌های [نمایش پاسخ] تشکیل شده است. یاخته‌های این بافت در مشاهده با [نمایش پاسخ] به صورت مجموعه [نمایش پاسخ] دیده می‌شوند که [نمایش پاسخ] آنها را از یکدیگر جدا کرده‌اند. این دیواره‌ها، [نمایش پاسخ] و تنها بخش باقی‌مانده از یاخته [نمایش پاسخ] در بافتی [نمایش پاسخ]اند.
دیوارهٔ یاخته‌ای در بافت‌های [نمایش پاسخ] گیاه، بخشی به نام [نمایش پاسخ] را در برمی‌گیرد. پروتوپلاست شامل [نمایش پاسخ]، [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] است (شکل ۲).
شکل ۱ـ [نمایش پاسخ] ابتدایی [نمایش پاسخ] و آنچه مشاهده کرد.
دیواره [نمایش پاسخ] متفاوتی دارد. حفظ [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] یاخته‌ها و در نتیجه استحکام [نمایش پاسخ] گیاه، کنترل [نمایش پاسخ] بین یاخته‌ها و جلوگیری از ورود عوامل [نمایش پاسخ]، از کارهای دیوارهٔ یاخته‌ای است. برای پی‌بردن به نقش دیواره در هریک از این کارها ابتدا باید [نمایش پاسخ] دیواره را بشناسیم.
شکل ۲- نوعی [نمایش پاسخ]
به شکل ۳ توجه کنید! در تقسیم یاختهٔ [نمایش پاسخ]، لایه‌ای به نام [نمایش پاسخ] تشکیل می‌شود. این لایه، [نمایش پاسخ] را به [نمایش پاسخ] بخش تقسیم می‌کند و در نتیجه، [نمایش پاسخ] یاخته ایجاد می‌شود. تیغهٔ میانی از [نمایش پاسخ] ساخته شده است. پکتین مانند [نمایش پاسخ] عمل می‌کند و دو یاخته را در [نمایش پاسخ] نگه می‌دارد.
شکل ۳- تشکیل [نمایش پاسخ]
پروتوپلاست هر یک از یاخته‌های [نمایش پاسخ] تشکیل شده، دیوارهٔ [نمایش پاسخ] را می‌سازد. در این دیواره، علاوه بر [نمایش پاسخ] رشته‌های [نمایش پاسخ] وجود دارند. دیوارهٔ [نمایش پاسخ]، مانند قالبی، [نمایش پاسخ] را در برمی‌گیرد؛ اما مانع [نمایش پاسخ] آن نمی‌شود؛ زیرا قابلیت [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] دارد و همراه با رشد [نمایش پاسخ] و اضافه شدن ترکیبات سازندهٔ [نمایش پاسخ]، اندازهٔ آن نیز [نمایش پاسخ] می‌یابد. در [نمایش پاسخ] یاخته‌های گیاهی، [نمایش پاسخ] دیگری نیز ساخته می‌شود که به مجموع آنها دیوارهٔ [نمایش پاسخ] می‌گویند. رشته‌های [نمایش پاسخ] در هر لایه از دیوارهٔ [نمایش پاسخ] با هم [نمایش پاسخ] و با لایهٔ دیگر [نمایش پاسخ] دارند. [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] این دیواره از دیوارهٔ نخستین [نمایش پاسخ] است (شکل ۴). دیوارهٔ [نمایش پاسخ] مانع از [نمایش پاسخ] یاخته می‌شود.
شکل ۴ـ چگونگی تشکیل [نمایش پاسخ] یاخته‌ای. با تشکیل دیواره‌های [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ]، تیغۀ میانی از [نمایش پاسخ] دور می‌شود.
دیدیم که دیوارهٔ یاخته‌ای، [نمایش پاسخ] یاخته را می‌پوشاند. آیا این دیواره، یاخته‌ها را [نمایش پاسخ] از هم جدا می‌کند؟ مشاهدهٔ [نمایش پاسخ] گیاهی با میکروسکوپ [نمایش پاسخ] نشان می‌دهد که کانال‌های [نمایش پاسخ] از یاخته‌ای به یاختهٔ دیگر کشیده شده‌اند. به این کانال‌ها، [نمایش پاسخ] می‌گویند (شکل ۵). مواد [نمایش پاسخ] و [نمایش پاسخ] دیگر می‌توانند از راه [نمایش پاسخ] از یاخته‌ای به یاختهٔ دیگر بروند. پلاسمودسم‌ها در مناطقی از [نمایش پاسخ] به نام [نمایش پاسخ]، به فراوانی وجود دارند. [نمایش پاسخ] به منطقه‌ای گفته می‌شود که [نمایش پاسخ] یاخته‌ای در آنجا [نمایش پاسخ] مانده است.
شکل ۵ــ الف) تصویر [نمایش پاسخ] با میکروسکوپ [نمایش پاسخ]، ب) [نمایش پاسخ] در [نمایش پاسخ] یاخته‌ای.
فعالیت ۱
با استفاده از ابزار و مواد مناسب، نمونه‌ای از یاختهٔ گیاهی بسازید. در این نمونه، [نمایش پاسخ] دیواره و [نمایش پاسخ] بین یاخته‌های گیاهی را نیز نشان دهید.
واکوئول، محلّی برای [نمایش پاسخ]
چگونه گیاه پژمرده بعد از [نمایش پاسخ] شاداب می‌شود؟ برای پاسخ به این پرسش باید نگاهی دقیق به یاختهٔ گیاه داشته باشیم. می‌دانیم یکی از ویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، داشتن اندامکی به نام واکوئول است. در این اندامک، مایعی به نام شیرهٔ واکوئولی قرار دارد. شیرهٔ واکوئولی ترکیبی از آب و مواد دیگر است. مقدار و ترکیب این شیره، از گیاهی به گیاه دیگر و حتی از بافتی به بافت دیگر فرق می‌کند.
بعضی یاخته‌های گیاهی واکوئول درشتی دارند که بیشتر حجم یاخته را اشغال می‌کند (شکل ۲). به شکل ۶ نگاه کنید. وقتی تعداد مولکول‌های آب در واحد حجم در محیط بیشتر از یاخته باشد، آب وارد یاخته می‌شود، در نتیجه پروتوپلاست حجیم و به دیواره فشار می‌آورد. در این حالت واکوئول‌ها پر آب و حجیم اند. دیوارهٔ یاخته‌ای در برابر این فشار تا حدی کشیده می‌شود، اما پاره نمی‌شود. یاخته در این وضعیت در حالت تورژسانس یا تورم است. حالت تورم یاخته‌ها در بافت‌های گیاهی سبب می‌شود که اندام‌های غیرچوبی، مانند برگ و گیاهان علفی استوار بمانند.
شکل۶ـ تورژسانس و پلاسمولیز در یاختۀ گیاهی
اگر به هر علتی تراکم آب کم شود، پروتوپلاست جمع می‌شود و از دیواره فاصله می‌گیرد. این وضعیت، پلاسمولیز نامیده می‌شود. اگر پلاسمولیز طولانی‌مدت باشد، پژمردگی حتی با آبیاری فراوان نیز رفع نمی‌شود و گیاه به دنبال مرگ یاخته‌هایش، می‌میرد.
فعالیت ۲
تورژسانس و پلاسمولیز در یاخته‌های گیاه
آب بر اساس اسمز می‌تواند از غشای پروتوپلاست و واکوئول، آزادانه و بدون صرف انرژی عبور کند.
الف) برای مشاهدهٔ تورژسانس و پلاسمولیز در یاختهٔ گیاهی آزمایشی طراحی و اجرا کنید.
ب) گفتیم که یاخته‌های گیاه براساس تفاوت فشار اسمزی پروتوپلاست و محیط اطراف، به حالت تورژسانس یا پلاسمولیز در می‌آیند. آیا پلاسمولیز و تورژسانس یاخته‌ها، سبب تغییر در اندازه یا وزن بافت گیاهی می‌شود؟ چگونه با روش علمی به این پرسش پاسخ می‌دهید؟
به جز آب، واکوئول محل ذخیرهٔ ترکیبات پروتئینی، اسیدی و رنگی است که در گیاه ساخته می‌شوند؛ آنتوسیانین یکی از ترکیبات رنگی است که در واکوئول ذخیره می‌شود. آنتوسیانین در ریشهٔ چغندر قرمز، کلم بنفش و میوه‌هایی مانند پرتقال توسرخ، به مقدار فراوانی وجود دارد. جالب است که رنگ آنتوسیانین در pHهای متفاوت تغییر می‌کند.
فعالیت ۳
غشای واکوئول مانند غشای یاخته، ورود مواد به واکوئول و خروج از آن را کنترل می‌کند. برگ کلم بنفش را چند دقیقه در آب معمولی قرار دهید، چه اتفاقی می‌افتد؟ اکنون آن را به مدت چند دقیقه بجوشانید. چه می‌بینید؟ مشاهدهٔ خود را تفسیر کنید.
پروتئین، یکی دیگر از ترکیباتی است که در واکوئول ذخیره می‌شود. گلوتن یکی از این پروتئین‌هاست که در گندم و جو ذخیره می‌شود و برای رشد و نمو رویان به مصرف می‌رسد (شکل ۷).
شکل ۷- یاخته‌هایی که گلوتن در واکوئول آنها ذخیره شده است.
رنگ‌ها در گیاهان
گیاهان را به سبز بودن می‌شناسیم؛ در حالی که انواعی از رنگ‌ها در گیاهان دیده می‌شود. دانستیم که بعضی رنگ‌ها به علت وجود مواد رنگی در واکوئول است. آیا رنگ زرد یا نارنجی ریشهٔ هویج، و رنگ قرمز میوهٔ گوجه فرنگی مربوط به ترکیبات رنگی در واکوئول‌هاست؟ پاسخ منفی است.
یکی دیگر از ویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، داشتن اندامکی به نام دیسه (پلاست) است. انواعی از دیسه‌ها در گیاهان وجود دارد (شکل ۸). سبزدیسه (کلروپلاست) به مقدار فراوانی سبزینه دارد. به همین علت گیاهان، سبز دیده می‌شوند.
نوع دیگری دیسه وجود دارد که در آن، رنگیزه‌هایی با نام کاروتنوئیدها ذخیره می‌شوند. به این دیسه‌ها، رنگ‌دیسه (کروموپلاست) می‌گویند؛ مثلاً رنگ‌دیسه‌ها در یاخته‌های ریشهٔ گیاه هویج، مقدار فراوانی کاروتن دارند که نارنجی است.
مشخص شده است که ترکیبات رنگی در واکوئول و رنگ‌دیسه، پاداكسنده (آنتی‌اکسیدان)اند. ترکیبات پاداُكسنده در پیشگیری از سرطان و نیز بهبود کارکرد مغز و اندام‌های دیگر نقش مثبتی دارند.
بعضی دیسه‌ها رنگیزه ندارند، مثلاً در دیسه‌های یاخته‌های بخش خوراکی سیب زمینی، به مقدار فراوانی نشاسته ذخیره شده است که به همین علت به آن نشاديسه (آمیلوپلاست) می‌گویند. وجود نشاديسه در بخش خوراکی سیب زمینی را چگونه نشان می‌دهید؟
ذخیرهٔ نشاسته، هنگام رویش جوانه‌های سیب زمینی، برای رشد جوانه‌ها و تشکیل پایه‌های جدید از گیاه سیب زمینی مصرف می‌شود. سبزدیسه‌ها کاروتنوئید هم دارند که با رنگ سبزینه پوشیده می‌شوند؛ در پاییز با کاهش طول روز و کم شدن نور، ساختار سبزدیسه‌ها در بعضی گیاهان تغییر می‌کند و به رنگ‌دیسه تبدیل می‌شوند. در این هنگام سبزینه در برگ تجزیه می‌شود و مقدار کاروتنوئیدها افزایش می‌یابد.
بیشتر بدانید
شیر با چای یا چای با شیر؟
چرا اگر در شیر چای بریزید، شیر کدر می‌شود؟ در واکوئول یاخته‌های برگ چای، اگزالیک‌اسید وجود دارد. انواعی از سنگ‌های کلیه از نوع اگزالات هستند. اگزالیک اسید با کلسیم شیر تشکیل بلورهای جامد کلسیم اگزالات می‌دهد که رسوب می‌کنند. بنابراین اگر می‌خواهید کلسیم شیر به بدن شما برسد، چای به شیر اضافه نکنید. دربارهٔ افزودن شیر به چای چه نظری دارید؟
واژه‌شناسی
دیسه (Plastide / پلاست)
پلاست اندامکی است که توسط غشا محصور و در یاخته‌های گیاهی ساخته‌شدن و ذخیره‌سازی مواد را برعهده دارد. معادل آن دیسه است که از مصدر دیسیدن به معنی شکل دادن و ساختن گرفته شده است. همراه این واژه سبزدیسه-رنگ‌دیسه و نشادیسه نیز ساخته شده است.
شکل ۸- دیسه در یاخته‌های گیاهان
فعالیت ۴
مشاهدهٔ رنگ‌دیسه
وسایل و مواد لازم: تیغه و تیغک، میکروسکوپ نوری، تیغ، آب مقطر، پوست گوجه فرنگی.
روش کار: برای مشاهدهٔ رنگ‌دیسه، با استفاده از تیغ، سمت داخلی پوست گوجه فرنگی را خراش دهید و از آن نمونهٔ میکروسکوپی تهیه و با میکروسکوپ مشاهده کنید.
گوجه فرنگی در ابتدا سبز رنگ و با گذشت زمان رنگ آن تغییر می‌کند. چه توضیحی برای این رویداد دارید؟ چگونه می‌توانید به‌طور تجربی، درستی توضیح خود را تأیید کنید؟
ترکیبات دیگر در گیاهان
معمولاً گیاهان را به عنوان جانداران غذاساز می‌شناسیم، اما گیاهان ترکیبات دیگری می‌سازند که استفاده‌هایی به غیر از غذا دارند (شکل ۱)؛ مثلاً قبل از تولید رنگ‌های شیمیایی، گیاهان از منابع اصلی تولید رنگ برای رنگ‌آمیزی الیاف بودند. آیا می‌دانید قبل از تولید رنگ‌های شیمیایی از چه گیاهانی برای رنگ‌آمیزی الیاف فرش استفاده می‌شد؟
کلیک کنید تا پاسخ پرسش نمایش داده شود
» بعضی از موادی که برای رنگ کردن نخ، پارچه و پشم به کار می روند، از گیاهان به دست می آیند. برخی گیاهان دارای رنگ های طبیعی هستند که با روش های خاصی می توان از رنگ های آن ها در قالی بافی و نخ ریسی استفاده کرد.
آیا تاکنون به گیاه یا میوه ای دست زده اید که باعث شود دست شما رنگی شود؟ مثلا گردوی تازه که پوستی سبز دارد بعد از تماس با پوست دست باعث رنگی شدن پوست می شود که در صورت تماس طولانی، به سختی و در مدتی طولانی از پوست پاک خواهد شد، و یا لبو که دارای رنگی سرخ است. دسته ای از گیاهان دارای رنگینه هایی با ثبات عالی و متوسط هستند و در رنگرزی نقش مؤثری دارند.
رنگرزی در واقع فرآیندی است که در طی آن الیاف، نخ، پارچه و … در محلولی که حاوی مواد رنگی می باشد، رنگ آمیزی می شود و در صنعت پوشاک و قالی بافی و نساجی مورد استفاده قرار می گیرد. گیاهانی که دارای مواد و مایعات رنگین هستند، نقطه آغاز بهره مندی از این گیاهان برای انسان می باشد. در گذشته روش های سنتی مانند استفاده از خم های رنگرزی برای رنگ کردن الیاف استفاده می شد. ولی امروزه با استفاده از ماشین آلات صنعتی این کار انجام می شود.
مشاهده کنید
مقداری پودر حنا، پوست گردوی تازه، پوست پیاز و پوست انار آماده کنید. حال به نظر شما چگونه می شود با این مواد پارچه سفید یا پنبه ای را رنگ کرد؟ می توانید کمی آب را همراه گیاهانی که گفته شد در ظرفی ریخته و روی حرارت به جوش آورید. بعد پارچه را درون ظرف در حال جوش بیندازید. اکنون می بینید که پارچه سفید رنگ مواد را به خود گرفته است.
در کشور ما رنگرزی سابقه ای طولانی دارد. در دوران آل بویه و بعد دوران سلجوقیان در شهرهای اصفهان، کاشان و یزد کارگاه های رنگرزی زیادی وجود داشته است، در این کارگاه ها بعد از رنگ شدن نخ ها و الیاف قالی بافان به بافتن قالی می پرداختند، در دوران صفویه که می توان آن را دوران اوج رنگرزی و قالی بافی نامید آثار با ارزش زیادی در موزه های سراسر دنیا وجود دارد.
رنگ های متعددی که در بافت قالی ها به کار رفته است که عبارتند از: قرمز سیر، آبی، سبز، زرد کمرنگ و نارنجی.
گیاهان زیادی هستند که از آن ها در رنگرزی و تولید نخ رنگی استفاده می شود. گل بابونه، برگ انگور عسگری، چغندر، پوست پیاز، برگ درخت توت، وسمه، گل رنگ، گل جعفری، برگ انجیر، پوست انار، بلوط، پوست گردو، هلیله، سماق، زعفران، جا شیر و غیره از گیاهانی هستند که در ایران یافت شده و از مواد رنگزای آن ها در رنگرزی استفاده می شود.
جالب است بدانیم که در رنگرزی از پوست انار بیشتر برای رنگ های خاکستری و تیره، و از گل انار برای رنگ قرمز استفاده می شود. وقتی که در پاییز میوه گردو را زدند پوست آن را که به راحتی نیز از گردو جدا می شود، خشک کرده و سپس مصرف می کنند، از پوست گردو معمولا رنگ قهوه ای به دست می آید. ترکیب رنگ گیاهان مختلف با هم می تواند رنگ های دیگری را ایجاد کند.
شکل ۹- گیاهان استفاده‌های متفاوتی دارند.
اگر دمبرگ انجیر را ببرید یا اینکه میوهٔ تازهٔ انجیر را از شاخه جدا کنید، از محل برش، شیرهٔ سفید‌رنگی خارج می‌شود که به آن شیرابه می‌گویند. ترکیب شیرابه، در گیاهان متفاوت، فرق می‌کند. لاستیک برای اولین‌بار از شیرابهٔ نوعی درخت ساخته شد.
شکل ۱۰- خروج شیرابه از گیاهان
آلكالوئيدها از ترکیبات گیاهی‌اند و در شیرابهٔ بعضی گیاهان به مقدار فراوانی وجود دارند. نقش آنها دفاع از گیاهان در برابر گیاه خواران است. آلكالوئيدها را در ساختن داروهایی مانند مسکّن‌ها، آرام‌بخش‌ها و داروهای ضد سرطان به‌کار می‌برند. اما بعضی آلكالوئيدها اعتیادآورند. امروزه مصرف مواد اعتیادآور، از معضلات بسیاری از کشورهاست که سلامت و امنیت آنها را تهدید می‌کند.
آیا گیاهی بودن یک ترکیب به معنی بی‌ضرر بودن آن است؟ شرکت‌های تجاری در تبلیغ محصولات خود و تشویق مردم برای خرید، عبارت محصول کاملاً گیاهی است و هیچ ضرری ندارد! را به‌کار می‌برند. در حالی که ترکیباتی در گیاهان ساخته می‌شود که در مقادیر متفاوت، ممکن است سرطان‌زا، مسموم کننده یا حتی کشنده باشند.
بیشتر بدانید
آلكالوئيدها در گیاهان
آلكالوئیدها ترکیبات نیتروژن دارند. در ارتباط با ساخته شدن این ترکیبات در گیاهان سه نظر وجود دارد: راهی برای دفع نیتروژن اضافی، ذخيرهٔ نیتروژن و استفاده از آن در هنگام نیاز و در امان ماندن از گیاه‌خواران.
فعالیت ۵
برگ بعضی گیاهان بخش‌های غیرسبز، مثلاً سفید، زرد، قرمز یا بنفش دارد. دیده می‌شود که اگر به آنها، مثلاً به‌دلیل قرار گرفتن در سایه، [نمایش پاسخ] کافی نرسد، مساحت بخش‌های [نمایش پاسخ] افزایش و بخش‌های [نمایش پاسخ] کاهش می‌یابد. چه توضیحی برای این مشاهده دارید؟ این تغییر رنگ در برگ چه اهمیتی در [نمایش پاسخ] گیاه دارد؟
