دیسه چیست؟ | همه چیز درباره دیسه و پلاستیدها

دیسه چیست؟

دیسه ها اغلب حاوی رنگدانه‌هایی هستند که در فتوسنتز استفاده می‌شوند و غلظت انواع رنگدانه‌ها در یک دیسه، رنگ سلول را تعیین می‌کنند. دیسه‌ها محل تولید و ذخیره‌سازی ترکیبات شیمیایی مهمی هستند که توسط سلول‌های یوکاریوت اتوتروف استفاده می‌شوند.

آن‌ها دارای یک مولکول DNA دو رشته‌ای هستند که مانند دایره شکل کروموزوم سلول‌های پروکاریوتی حلقوی است. دیسه ها عملکردهای مختلفی مانند متابولیسم انرژی و واکنش‌های بیولوژیکی را انجام می‌دهند. دیسه ها بر اساس ویژگی‌هایی مانند اندازه، عملکرد و صفات فیزیکی به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند.

انواع دیسه در گیاهان

فیلم آموزش یاخته‌ شناسی و بافت‌ شناسی گیاهی – پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

• سبزدیسه یا کلروپلاست: عملکرد سبزدیسه برای فتوسنتز استفاده می‌شود. اتیوپلاست‌ها پیش ماده کلروپلاست هستند.
• کروموپلاست: دیسه های رنگی برای سنتز و ذخیره رنگدانه‌ها
• جرونتوپلاست (Gerontoplasts): کنترل از بین بردن دستگاه فتوسنتزی در زمان پیری گیاه
• لکوپلاست‌ها: دیسه های بدون رنگ برای سنتز مونوترپن‌ها هستند. لکوپلاست‌ها گاهی اوقات به دیسه های تخصصی زیر متمایز می‌شوند:
  • آمیلوپلاست (Tanosome): برای ذخیره نشاسته و تشخیص گرانش (برای ژئوتروپیسم)
  • الایوپلاست (Elaioplast): برای ذخیره چربی
  • پروتئینوپلاست (Proteinoplast): برای ذخیره و اصلاح پروتئین
  • تانوپلاست (Tonoplast): تانوزوم (Tannosome) برای سنتز و تولید تانن و پلی‌فنول
  • اتیوپلاست: فاقد رنگدانه سبز

کروموپلاست چیست؟

کروموپلاست‌ها، دیسه هایی هتروژنوس هستند که مسئولیت سنتز و ذخیره رنگدانه‌ها را در برخی یوکاریوت‌های فتوسنتز کننده بر عهده دارند. کروموپلاست‌ها در میوه، گل، ریشه و برگ‌های پیر یا تحت استرس وجود دارند و مسئول تغییر رنگ آن‌ها هستند. تغییر رنگ میوه‌های کال از رنگ سبز به نارنجی یا زرد، یکی از مثال‌ها معمولِ تجمع کاروتنوئیدها در کروموپلاست است. در واقع این اندمک بیشتر در بافت‌های بالغ دیده می‌شود و از تغییرات کلروپلاست‌های موجود در گیاه به وجود می‌آید.

هدف اصلی در تکامل کروموپلاست، احتمالا جذب گرده‌افشان‌ها یا خوردن میوه‌های رنگی است که به پراکندگی بذرها کمک می‌کند. با این حال، کروموپلاست در ریشه گیاهانی مانند هویج و سیب‌زمینی شیرین هم یافت می‌شود. وجود کروموپلاست اجازه می‌دهد که مقادیر زیادی از ترکیبات محلول در آب در قسمت‌های آبدار گیاهان تجمع پیدا کنند. تغییر رنگ برگ‌ها در پاییز به دلیل از دست دادن کلروفیل سبز و کاروتنوئیدهای موجود ایجاد می‌شود.

ساختار کروموپلاست زیر میکروسکوپ

• از استرومای پروتئینی همراه با گرانول تشکیل شده است.
• از کریستال‌های پروتئین و گرانول‌های رنگدانه آمورف تشکیل شده است.
• از کریستال‌های پروتئینی و رنگدانه‌ تشکیل شده است.
• کروموپلاستی که شامل کریستال است.

میکروسکوپ الکترونی امکان شناسایی ویژگی‌هایی جزئی‌تری مانند گلبول‌ها، بلورها، غشاها، فیبریل‌ها و توبول‌ها را ایجاد می‌کند. ریزساختارهای موجود در کروموپلاست، در دیسه بالغی که از آن به وجود آمده‌اند وجود ندارند. حضور، فراوانی و شناسایی زیرساختارها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، منجر به تقسیم‌بندی کروموپلاست‌ها به ۵ دسته زیر شده است:

• کروموپلاست‌های کروی
• کروموپلاست‌های کریستالی
• کروموپلاست‌های فیبریلار
• کروموپلاست‌های لوله‌ای
• کروموپلاست‌های غشایی

انواع مختلف کروموپلاست می‌توانند در یک ساختار واحد وجود داشته باشند. انبه دارای کروموپلاست کروی و هویج دارای کروموپلاست کریستالی است. اگرچه برخی از کروموپلاست‌ها به راحتی در یکی از این گروه‌ها قرار می‌گیرند اما برخی دیگر، از ویژگی دسته‌های مختلف برخوردار هستند. به طور مثال در گوجه فرنگی، کاروتنوئیدها دارای کریستالوئیدهای لیکوپن هستند که ساختار غشایی ایجاد می‌کنند بنابراین می‌توان آن‌ها را در هر دو دسته کریستالی یا غشایی قرار داد.

آمیلوپلاست چیست؟

این ته‌نشینی، مکانیسم حیاتی در درک گیاه از نیروی جاذبه است و باعث ایجاد توزیع نامتقارن هورمون اکسین و انحنا و رشد ساقه‌ها در برابر بردار گرانش و همچنین رشد ریشه‌ها در طول بردار جاذبه می‌شود. در کلاهک ریشه جاذبه از طریق بخشی از بافت انتهایی احساس می‌شود و با برداشتن کلاهک، ریشه توانایی پردازش گرانش را از دست می‌دهد. با این حال، اگر کلاهک ریشه مجدداً رشد کند، پاسخ ریشه به جاذبه بهبود می‌یابد. در ساقه‌ها، گرانش در سلول‌های اندودرم شاخه‌ها دریافت می‌شود.

الایوپلاست چیست؟

الایوپلاست‌ها یکی از سه شکل احتمالی لکوپلاست‌ها هستند و عملکرد اصلی آن‌ها سنتز، متابولیسم و ذخیره اسیدهای چرب، ترپن‌ها و سایر چربی‌ها است و می‌توان آن‌ها را در برگ‌های جنینی دانه‌های روغنی، مرکبات و همچنین شاخه بسیاری از گیاهان گلدار مشاهده کرد. الایوپلاست‌ها معمولا به صورت اندامک‌های کوچک، گرد و پر از قطرات روغن هستند.

لیپیدهایی که در داخل الایوپلاست‌ها یافت می‌شوند، معادل چربی‌های ساخته شده توسط پروکاریوت‌ها، به ویژه استرهای تری‌اسیل‌گلیسرول و استرول هستند که به صورت قطره‌های قابل مشاهده توسط میکروسکوپ تجمع یافته‌اند. الایوپلاست‌ها همچنین حاوی پروتئین‌های مرتبط با پلاستوگلوبول‌ها مانند فیبریلین‌ها (یک خانواده پروتئینی که از اجداد سیانوباکتریایی دیسه ها) هستند.

در کنار تاپتوزوم (Tapetosome) (خوشه‌های روغن و پروتئین‌های تولید شده توسط شبکه آندوپلاسمی)، الایوپلاست‌ها اغلب در تاپتوم گلگیرهای آنژیوسپرم یافت می‌شوند، جایی که محصولات آ‌ن‌ها، روغن از دیسه و پروتئین از تاپتوم، برای تشکیل پوشش دانه در حال رشد استفاده می‌شود. به دنبال بلوغ دانه‌های گرده، این اندامک‌ها تخریب شده و به جایگاه بساک (Anther) آزاد می‌شوند.

پروتئینوپلاست چیست؟

فیلم آموزش یاخته‌ شناسی و بافت‌ شناسی گیاهی – پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

تانوپلاست چیست؟

تانوزوم‌ها وقتی تشکیل می‌شوند که غشای کلروپلاست کیسه‌های پر از تانن را تشکیل می‌دهد که به آرامی به صورت واكوئل‌های كوچک خرد می‌شوند و تانن را به واكوئل بزرگِ مملو از مایع اسیدی می‌رسانند. سپس تانن‌ها در واكوئل آزاد شده و به عنوان ترشحات تانن ذخیره می‌شوند.

تانوزوم‌ها مسئول سنتز و تولید تانن و پلی فنول‌های متراکم هستند. تانوزوم‌ها، تانن را در اندام‌های کلروفیل متراکم و از این طریق دفاعی در برابر گیاه‌خواران و عوامل بیماری‌زا ایجاد کرده و از اشعه ماورا بنفش محافظت می‌کنند. تانوزوم‌ها در سپتامبر 2013 توسط محققان فرانسوی و مجارستانی کشف شدند. کشف تانوزوم‌ها نشان داد که چگونه می‌توان تانن کافی برای تغییر طعم چای، شکلات و سایر مواد غذایی یا تنقلات را به دست آورد.

جرونتوپلاست چیست؟

جرونتوپلاست، دیسه ای است که طی پیر شدن شاخ و برگ گیاه، از تغییر کلروپلاست به وجود می‌آید. به طور کلی توسعه جرونتوپلاست شامل روند انباشته شدن گرانا، از بین رفتن غشای تیلاکوئید و تجمع زیاد پلاستوگلوبول‌ها است. اصطلاح گرانتوپلاست برای اولین بار در سال 1977 برای تعریف ویژگی‌های منحصر به فردِ دیسه تشکیل شده در دوران پیری برگ مطرح شد.

روند پیری باعث از بین رفتن اندامک‌های سلولی درگیر در فتوسنتز می‌شود. کلروپلاست‌های مسئول تبادل گاز در روزنه، آخرین اندامک‌هایی هستند که در دوران پیری تخریب می‌شوند. تشکیل جرونتوپلاست‌ها از کلروپلاست در دوران پیری، شامل تغییرات ساختاری گسترده غشای تیلاکوئید با تشکیل همزمان تعداد زیادی پلاستوگلوبول با مواد چربی‌دوست است اما غشای دیسه دست نخورده باقی می‌ماند.

اتیوپلاست چیست؟

اتیوپلاست (Etioplast) کلروپلاستی است که نور دریافت نکرده است. اتیوپلاست‌ها معمولاً در گیاهان شکوفه‌دار (آنژیوسپرم‌ها) و در تاریکی به وجود می‌آیند. وقتی گیاهی چند روز در تاریکی نگه داشته شود کلروپلاست‌های طبیعی آن به اتیوپلاست تبدیل می‌شوند. اتیوپلاست فاقد رنگدانه‌های فعال است و عملا نوعی لوکوپلاست در نظر گرفته می‌شود. میزان بالای اتیوپلایت در برگ‌ها، عامل زرد رنگ شدن آن‌ها است.

این اندامک‌های گیاهی، حاوی اجسام پرولاملار (پیش غشایی) و مجموعه‌ای غشایی از شبکه‌های نیمه بلوری توبول‌های منشعب هستند که رنگدانه پیش‌ساز کلروفیل را حمل می‌کنند. اجسام پرولاملار اغلب به صورت الگوهای هندسی قرار گرفته‌اند. آن‌ها بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض نور از طریق تحریک سنتز کلروفیل توسط هورمون گیاهی سیتوکینین به کلروپلاست تبدیل می‌شوند. تیلاکوئیدها و گرانا در طی این فرآیند از اجسام پرولاملار به وجود می‌آیند.

ژنوم پلاستید

DNA دیسه به عنوان مجتمع‌های بزرگِ پروتئین - DNA در ارتباط با غشای داخلی وجود دارد و به آن‌ها نوکلئوئیدهای پلاستیدی می‌گویند. هر هسته ممکن است بیش از 10 نسخه از DNA دیسه داشته باشد. پروپلاستید شامل یک نوکلئید منفرد است که در مرکز دیسه قرار دارد. دیسه در حال توسعه دارای نوکلئیدهای زیادی است که در حاشیه دیسه قرار دارند و به غشا داخلی متصل هستند.

در طول توسعه پروپلاستیدها به کلروپلاست‌ها و هنگامی که دیسه ها از یک نوع به نوع دیگر تبدیل می‌شوند، نوکلئیدها از نظر مورفولوژی، اندازه و محل قرارگیری درون اندامک تغییر می‌کنند. اعتقاد بر این است که بازسازی نوکلئوئیدها، از طریق تغییر در ترکیب و فراوانی پروتئین‌های نوکلئید اتفاق می‌افتد.

بسیاری از دیسه ها، به ویژه آن‌هایی که مسئول فتوسنتز هستند، دارای لایه‌های غشای داخلی بی‌شماری هستند. در سلول‌های گیاهی، برجستگی‌های نازک و بلندی به نام استرومول‌ها گاهی اوقات تشکیل می‌شوند و از جسم پلاستیید اصلی به سیتوزول گسترش می‌یابند و چندین دیسه را به هم پیوند می‌دهند. پروتئین‌ها و احتمالا مولکول های کوچکتر، می‌توانند درون استرومول‌ها حرکت کنند.

اکثر سلول‌های کشت شده که در مقایسه با سایر سلول‌های گیاهی نسبتا بزرگ، دارای استرومول‌های بسیار طولانی و فراوانی هستند که تا حاشیه سلول گسترش می‌یابند. در سال 2014، شواهدی از دست دادن احتمالی ژنوم دیسه در گونه Rafflesia lagascae، یک گیاه گل‌دار انگلی غیر فتوسنتزی و در Polytomella، یک تیره جلبک سبز غیر فتوسنتزی پیدا شد.

جستجوی گسترده برای کشف ژن‌های دیسه در هر دو گونه رافلزیا و پلی توملا نتیجه‌ای نداشت، با این حال نتیجه‌گیری که پلاستوم آن‌ها کاملا از بین رفته باشد هنوز بحث برانگیز است. برخی از دانشمندان معتقدند که از دست دادن ژنوم دیسه بعید است، زیرا حتی پلاستیدهای غیر فتوسنتزکننده حاوی ژن‌های لازم برای تکمیل مسیرهای مختلف بیوسنتز مانند بیوسنتز هِم هستند.

دیسه در جلبک ها و آغازیان

• کلروپلاست: در جلبک های سبز و انواع دیگر یافت می‌شود.
  • موروپلاست: به سیانوپلاست یا سیانل نیز معروف است، کلروپلاست‌های جلبک گلوکوفیت و شبیه کلروپلاست‌های گیاهی هستند، با این تفاوت که دیواره سلولی پپتیدوگلیکانی دارند که مشابه دیواره پروکاریوتی است.
  • رودوپلاست‌ها: کلروپلاست‌های قرمز موجود در جلبک‌های قرمز که به آن‌ها امکان می‌دهند تا عمق حداکثر 268 متر بتوانند فتوسنتز کنند. کلروپلاست گیاهان از نظر توانایی تولید سنتز نشاسته، که به صورت گرانول در داخل دیسه ها ذخیره می‌شوند با رودوپلاست متفاوت است. در جلبک‌های قرمز، نشاسته فلوراید سنتز شده و در خارج از دیسه ها و درون سیتوزول ذخیره می‌شود.
  • کلروپلاست و سوم: حاصل آندوسیمبیوز (درون‌همزیستی) جلبک‌های سبز و جلبک‌های قرمز است.
• لکوپلاست: در جلبک‌ها این اصطلاح برای تمام دیسه های غیر رنگی استفاده می‌شود و عملکرد آن‌ها با لکوپلاست گیاهان متفاوت است.
• اپیکوپلاست: دیسه غیر فتوسنتزی اپیکوپلاست از اندوسیمبیوز ثانویه حاصل می‌شود.

از پلاستید گونه‌های فتوسنتزی پائولینلا، اغلب به عنوان سیانل یا کروماتوفور یاد می‌شود که در فتوسنتز نقش دارند. دیگر رویداد آندوسیمبیوز اولیه سیانوباکتریوم شناخته شده است.

تقسیم پلاستید چگونه است؟

اکثر گیاهان پلاستید را فقط از یک والد به ارث می‌برند. به طور کلی، آنژیوسپرم‌ها، پلاستیدها را از گامت ماده به ارث می‌برند، در حالی که بسیاری از ژیمناپرم‌ها پلاستیدها را از گرده‌های نر به ارث می‌برند. همچنین جلبک‌ها دیسه ها را فقط از یک والد به ارث می‌برند. بنابراین، DNA پلاستید والد دیگر کاملاً از بین می رود. در تقاطع‌های بین گونه‌ای طبیعی (که منجر به تولید هیبریدهای طبیعی یک گونه می‌شود)، به نظر می‌رسد وراثت DNA دیسه 100 درصد غیر پدر و مادری باشد.

با این حال به نظر می‌رسد در هیبریدیزاسیون، وراثت پلاستیدها نامنظم‌تر است. اگرچه پلاستیدها به طور عمده از طریق مادگی در هیبریدیزاسیون بین گونه‌ای ارث می‌رسند اما گزارش‌های زیادی از ترکیبی از گیاهان گلدار حاوی پلاستیدهای نر وجود دارند. تقریباً 20 درصد از آنژیوسپرم‌ها، از جمله یونجه (Medicago sativa)، به طور معمول وراثت پلاستیدی از هر دو والد را نشان می‌دهند.

آسیب و ترمیم DNA دیسه