خلايا النبات وأنسجته
6-1 خلايا النبات وأنسجته
Plant Cells and Tissues
الأهداف
- تصف الأنواع الرئيسة لخلايا النبات.
- تحدد الأنواع الرئيسة لأنسجة النبات.
- تميز بين وظائف خلايا النبات وأنسجته.
مراجعة المفردات
الفجوة Vacuole: حويصلة محاطة بغشاء، وتقوم بوظيفتي النقل وتخزين الغذاء.
المفردات الجديدة
- الخلية البرنشيمية.
- الخلية الكولنشيمية.
- الخلية الإسكلرنشيمية.
- النسيج المولد، المرستيمي.
- الكامبيوم الوعائي.
- الكامبيوم الفليني.
- البشرة.
- الخلية الحارسة.
- الخشب.
- الأوعية الخشبية.
- القصيبات.
- اللحاء.
- الأنابيب الغربالية.
- الخلايا المرافقة.
- النسيج الأساسي.
الفكرة الرئيسية
تتكون أنسجة النباتات من خلايا مختلفة.
الربط مع الحياة
تتكون المباني من مواد متنوعة، ومنها الدرج والأنابيب والأبواب وأنظمة الكهرباء التي تبنى من مواد مختلفة، ولكل منها وظيفة مختلفة. وبالطريقة نفسها فإن تراكيب النبات المختلفة لها خلايا وأنسجة تعمل بكفاءة تامة لإنجاز وظائف محددة.
خلايا النبات
Plant Cells
تستطيع أن تتعرف الخلية النباتية في الشكل 6-1 بسبب وجود جدار خلوي وفجوة مركزية كبيرة فيها. كما تحتوي خلايا النبات بلاستيدات خضراء، مع العلم بأن هناك أنواعًا مختلفة من خلايا النبات، وكل منها واحد أو أكثر من التكيفات التي تمكنه من إنجاز وظائف محددة.
وتشكل ثلاثة أنواع من خلايا النبات معظم الأنسجة النباتية، تؤدي وظائف التخزين والنقل والبناء، وتوفر قوة ودعامة ومرونة للنبات.
الخلايا البرنشيمية
Parenchyma cells
الخلايا البرنشيمية خلايا رقيقة الجدران توجد بكثرة في النبات، وتمتاز بمرونتها. وتشكل الأساس لمعظم تراكيب النبات، وهي قادرة على إنجاز عدد كبير من الوظائف، ومنها التخزين والبناء الضوئي وتبادل الغازات والحماية.
وهذه الخلايا كروية الشكل، ولكن جدرانها بسيطة؛ فإذا عزلت تكون هذه الخلايا متراصة بعضها إلى بعض، كما في الجدول 6-1. ومن صفاتها المهمة أنها قادرة على الانقسام عندما يكتمل نموها لوجود النواة. فعندما يتلف جزء من النبات تنقسم الخلايا البرنشيمية parenchyma cells فتساعد على إصلاح الجزء التالف.
الشكل 6-1
من الصفات الفريدة للخلية النباتية الجدار الخلوي والفجوة المركزية الكبيرة. وتحتوي خلايا النبات كذلك بلاستيدات خضراء تسهم في عملية البناء الضوئي.
استنتج: لماذا لا تعد البلاستيدات الخضراء من مكونات الخلايا النباتية كلها؟
الجدول 6-1
خلايا النبات ووظائفها
| نوع الخلية | مثال | الوظائف |
| ------------- | ------------------------------------------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------- |
| البرنشيمية | خلايا تخلو من البلاستيدات، وخلايا تحتوي على البلاستيدات | التخزين، البناء الضوئي، تبادل الغازات، الحماية، تعويض الأنسجة التالفة أو استبدالها. |
| الكولنشيمية | خلايا يظهر فيها الجدار الخلوي | دعامة الأنسجة المحيطة، إعطاء النبات المرونة، تعويض الأنسجة التالفة أو استبدالها. |
| الإسكلرنشيمية | ألياف، وخلايا حجرية | الدعامة، النقل. |
للخلايا البرنشيمية سمات خاصة، بناءً على الوظيفة التي تقوم بها؛ فبعض الخلايا البرنشيمية تحتوي العديد من البلاستيدات الخضراء، كما في الجدول 6-1، وتوجد مثل هذه الخلايا على الأغلب في الأوراق والسيقان الخضراء، ويمكن أن تقوم بعملية البناء الضوئي وتنتج الجلوكوز.
وبعض الخلايا البرنشيمية، ومنها تلك الموجودة في الجذور والثمار، لها فجوات مركزية واسعة تستطيع خزن المواد المختلفة، ومنها النشا أو الماء أو الزيوت.
الخلايا الكولنشيمية
Collenchyma cells
إذا كنت قد أكلت يومًا نبات الكرفس فإن الخلايا الكولنشيمية مألوفة لديك بلا شك. إنها تشكل تلك الخيوط الطويلة التي يمكن أن تسحبها من ساق الكرفس.
والخلايا الكولنشيمية collenchyma cells خلايا نباتية تكون غالبًا مستطيلة الشكل، وتوجد على صورة سلاسل أو أسطوانات طويلة تدعم الخلايا المجاورة لها.
وكما في الجدول 6-1، فإن الخلايا الكولنشيمية جدرانها خلوية سميكة على نحو غير منتظم. وعندما تنمو الخلايا الكولنشيمية فإن أجزاءها الرقيقة المرنة تتمدد، مما يجعل النبات قادرًا على الانثناء دون أن ينكسر. والخلايا الكولنشيمية كالخلايا البرنشيمية لديها القدرة على الانقسام عندما يكتمل نموها لوجود النواة.
الخلايا الإسكلرنشيمية
Sclerenchyma cells
الخلايا الإسكلرنشيمية تفتقر إلى السيتوبلازم والنواة والمكونات الحية الأخرى عندما يكتمل نموها، على عكس النوعين السابقين، لكن جدرانها الخلوية السميكة الصلبة تبقى، ويوفر بعض هذه الخلايا الدعامة للنبات، في حين يقوم بعضها الآخر بوظيفة النقل داخل النبات.
وهي تكون النسيج الخشبي من الخشب الذي يستعمل في البناء ومنتجات الورق، وتحدد قوتها. وهناك نوعان من الخلايا الإسكلرنشيمية sclerenchyma cells، هما:
- الخلايا الحجرية.
- الألياف.
وربما تكون قد أكلت بعض الخلايا الحجرية؛ فهي تشكل القوام الخشن لثمار الإجاص. ويمكن أن تتوزع الخلايا الحجرية على نحو عشوائي خلال النبات، وتكون عادة أقصر من الألياف وذات شكل غير منتظم.
أما ألياف الموز فخلايا إبرية، ويمكن للنباتات أن تستفيد من وجود الخلايا الحجرية. وتقوم الخلايا الحجرية بالنقل أيضًا.
أما الألياف فهي تكون إبرية الشكل، ولها جدار سميك وذات فراغ داخلي صغير. وعندما تلتصق نباتات الألياف معًا تتشكل ضفائر قوية جدًا، وقد استعمل الإنسان الألياف في صناعة الحبال والأقمشة والخيام والأشرعة منذ قرون، كما في الشكل 6-2.
الشكل 6-2
استعملت خلايا الألياف في الصناعة منذ القدم؛ في الأقمشة وغيرها من الأدوات.
تجربة 6-1
ملاحظة خلايا النبات
كيف يمكنك استعمال المجهر لتمييز أنواع خلايا النبات؟
تفحص الأنواع المختلفة من خلايا النبات بتحضير شرائح لبعض أجزاء النبات الشائعة ودراستها.
خطوات العمل
تحذير: اليود مادة سامة إذا ابتلعت، بالإضافة إلى أنه يصبغ الأيدي والملابس.
- املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
- احصل على شريحة بطاطس رقيقة ومقطع عرضي لساق الكرفس من معلمك.
- ضع شريحة البطاطس على شريحة زجاجية، وأضف إليها قطرة من اليود، ثم غطها بغطاء الشريحة. استعمل المجهر المركب لملاحظة شريحة البطاطس، ودون ملاحظاتك.
- ضع شريحة الكرفس على شريحة زجاجية، وأضف إليها قطرة من الماء، وغطها بغطاء الشريحة.
- ضع قطرة من الصبغة عند إحدى حافتي غطاء الشريحة، ثم ضع منشفة ورقية عند الحافة المقابلة من غطاء الشريحة لسحب الصبغة من تحت الغطاء. استعمل المجهر لدراسة شريحة الكرفس، ودون ملاحظاتك.
- احصل على كمية صغيرة من نسيج ثمرة الإجاص، وضعها على الشريحة، وغطها بغطاء الشريحة.
- اضغط بحذر ولكن بقوة، مستعملًا ماسحة قطن على غطاء الشريحة، إلى أن يصبح نسيج الإجاص طبقة رقيقة جدًا، واستعمل المجهر لملاحظته، ثم سجل ملاحظاتك.
التحليل
- حدد نوع خلية النبات المتخصصة التي تلاحظها في كل شريحة.
- استنتج: لماذا توجد أنواع مختلفة من الخلايا في أنسجة البطاطس والكرفس والإجاص؟
الأنسجة النباتية
Plant Tissues
تعلمت سابقًا أن النسيج مجموعة من الخلايا تعمل معًا للقيام بوظيفة معينة. والنسيج النباتي يمكن أن يتكون من نوع أو أكثر من الخلايا، بناءً على وظيفته.
هناك أربعة أنواع أساسية من الأنسجة في النباتات هي:
- الأنسجة المولدة، المرستيمية.
- الأنسجة الخارجية.
- الأنسجة الوعائية.
- الأنسجة الأساسية.
النسيج المولد
Meristematic tissue
تستمر النباتات خلال حياتها في إنتاج خلايا جديدة في أنسجتها المولدة. وتكون الأنسجة المولدة meristem tissue مناطق تنقسم خلاياها بسرعة.
الخلايا المولدة ذات نوى كبيرة وفجواتها صغيرة، وتتحول هذه الخلايا في أثناء نموها إلى أنواع عديدة ومتخصصة من خلايا النبات. وتوجد الأنسجة المولدة في مناطق مختلفة من جسم النبات.
الأنسجة المولدة القمية
Apical meristems
نسيج مولد موجود عند قمة الجذور والسيقان، ويكوّن نموًا طوليًا وزيادة في الطول، كما في الشكل 6-3. ويسمى هذا بالنمو الابتدائي.
ولأن النباتات ثابتة في مكانها فإنه يمكن للسيقان والجذور دخول بيئات مختلفة أو مناطق مختلفة من البيئة نفسها.
الأنسجة المولدة البينية
Intercalary meristems
يرتبط أثر هذا النوع من الأنسجة في حياة بعض النباتات بوجود هذا النسيج في موقع أو أكثر على طول سيقان العديد من ذوات الفلقة الواحدة، وينتج خلايا جديدة تسبب زيادة في طول الساق أو الأوراق.
فلو كان للحشائش نسيج مولد قمي فقط فسوف تتوقف عن النمو بعد عملية القص الأولى، ولكنها تستمر في النمو لأن لها أكثر من نوع واحد من الأنسجة المولدة.
الأنسجة المولدة الجانبية
Lateral meristems
تنتج الزيادة في قطر الساق والجذر من النمو الثانوي الذي ينتج عن نوعين من النسيج المولد الجانبي.
ويحدث النمو الثانوي في النباتات البذرية اللازهرية، معراة البذور، وذوات الفلقتين وقليل من ذوات الفلقة الواحدة فقط.
يوضح الشكل 6-3 الكامبيوم الوعائي vascular cambium، وهو أسطوانة رقيقة من النسيج المولد تمتد على طول الساق والجذر، وهو ينتج خلايا جديدة تختص بالنقل في بعض الجذور والسيقان.
ويوجد في بعض النباتات نسيج مولد جانبي آخر هو الكامبيوم الفليني cork cambium الذي ينتج خلايا تكون جدرًا قاسية. وتشكل هذه الخلايا طبقة خارجية واقية على السيقان والجذور.
وفي حين يشكل نسيج الفلين الغلاف الخارجي على النباتات الخشبية، ومنها البلوط، تذكر أن خلايا نسيج الفلين في تلك التي لاحظها روبرت هوك عندما شاهدها بمجهره البسيط.
مهن مرتبطة مع علم الأحياء
عالم المروج Turf Scientist
يحتاج أصحاب الحدائق والمتنزهات وملاعب الرياضة مهارات عالم المروج لكي يحافظ على الحشائش التي تنمو فيها. وتشتمل خلفيته التعليمية على دراسة العلوم وإدارة الأعمال.
الشكل 6-3
الأنسجة المولدة
معظم النباتات تنتج خلايا جديدة بواسطة الأنسجة المولدة. فالسيقان والجذور تزداد في الطول بسبب إنتاج خلايا جديدة بواسطة النسيج المولد القمي. أما الكامبيوم في النباتات فينتج خلايا تساعدها على زيادة قطر الساق والجذر.
تراكيب الشكل
- القمة النامية.
- الساق.
- الكامبيوم الفليني.
- الكامبيوم الوعائي.
- الجذر.
- القمة النامية للجذر.
- قلنسوة الجذر.
الأنسجة الخارجية
Dermal Tissue
تتكون الأنسجة الخارجية من البشرة The epidermis، وهي طبقة من الخلايا التي تكون الغطاء الخارجي للنبات، الشكل 6-4.
ويمكن أن تفرز معظم خلايا البشرة مادة دهنية تكون الكيوتيكل. وقد درست سابقًا أن الكيوتيكل يساعد على تقليل فقد الماء من النباتات بعملية التبخر. كما يمكن أن يساعد الكيوتيكل على منع البكتيريا والمخلوقات الحية الأخرى المسببة للأمراض من دخول النبات.
الثغور
Stomata
قد يكون للنباتات عدة تكيفات في بشرتها؛ فالبشرة في معظم الأوراق وبعض السيقان الخضراء تحتوي الثغور، وهي فتحات صغيرة يدخل خلالها ثاني أكسيد الكربون والماء والأكسجين وغازات أخرى.
وتسمى الخليتان اللتان تشكلان الثغر الخليتين الحارستين guard cells، وينتج من التغيرات في شكل الخليتين الحارستين فتح الثغور أو إغلاقها، الشكل 6-4.
الشكل 6-4
يتكون سطح الورقة من خلايا بشرة مرتبة بطريقة تحمي النبات، وتفتح الثغور وتغلق للسماح للغازات بالدخول والخروج.
الشعيرات
Trichomes
تنتج بعض خلايا البشرة على خلال الأوراق والسيقان نتوءات تشبه الشعر تسمى الشعيرات الورقية، الشكل 6-5.
وتعطي الشعيرات الأوراق مظهرًا زغبيًا قد يساعد على حماية النبات من الحشرات والحيوانات المفترسة. وقد تقلل بعض الشعيرات من سرعة فقدان النبات للماء، كما أن الشعيرات تحفظ النبات باردًا لأنها تعكس أشعة الشمس.
المفردات: أصل الكلمة
شعيرة Trichome
من كلمة trichma اليونانية، وتعني: نمو الشعر.
الشعيرات الجذرية
Root hairs
لبعض الجذور شعيرات جذرية، وهي امتدادات هشة تخرج من خلايا البشرة إلى خارج النبات، الشكل 6-5.
وتزيد الشعيرات الجذرية المساحة السطحية للجذر، وتمكنه من امتصاص كمية من المواد أكبر مما لو خلا الجذر من هذه الشعيرات.
الشكل 6-5
تساعد التكيفات الخارجية لورقة النبات على البقاء، فالعديد من الشعيرات قد تحتوي مواد سامة، في حين تزيد الشعيرات الجذرية مساحة سطح الجذر.
استنتج: ما أهمية ري النباتات المعاد زراعتها؟
الأنسجة الوعائية
Vascular tissues
ينقل الماء والغذاء والمواد الأخرى خلال جسمك عبر الأوعية الدموية. أما في النباتات فيكون نقل الماء والغذاء والمواد المذابة المرتبطين الضروريين من الأنسجة الوعائية.
يصل الخشب واللحاء جميع خلايا النبات التي تحتاج إلى الأملاح المعدنية المذابة عبر الجذور إلى النبات. ويستعمل بعض الماء في عملية البناء الضوئي.
أما الأملاح المعدنية المذابة فلها وظائف عديدة في الخلايا. وينقل الماء وما به من أملاح معدنية مذابة في النبات عبر نظام متخصص في النبات يسمى النسيج الوعائي.
أما الخشب xylem فهو النسيج الوعائي الناقل للماء، ويتألف من خلايا متخصصة، هي الأوعية الخشبية والقصيبات.
الأوعية الخشبية
يتكون الوعاء الخشبي عند نضجه من الجدار الخلوي فقط. إن فقدان هذه الخلايا لنواتها أو السيتوبلازم عند نضجها يسمح للماء بالتدفق بحرية خلال هذه الخلايا.
الأوعية الخشبية xylem vessel elements خلايا أنبوبية تترتب طرفًا لطرف، فتشكل أسطوانة من الخشب تسمى الأوعية.
ويكون الوعاء الخشبي مفتوحًا عند طرفيه ما عدا شريطًا يشبه الحاجز عند كل فتحة. وفي بعض النباتات تفقد الأوعية جدرانها الطرفية تمامًا، مما يسمح بتدفق الماء والمواد المذابة فيها بلا انقطاع، ويجري من وعاء خشبي إلى آخر. أما النوع الآخر من خلايا الخشب فهو القصيبات.
القصيبات
Tracheids
القصيبات tracheids خلايا أسطوانية الشكل طويلة ذات أطراف مثقبة، وتتكون عند نضجها من جدر خلوية فقط. تضغط القصيبات طرفًا لطرف، وتشكل شريطًا يشبه الأنبوب.
وللقصيبات جدر طرفية، بخلاف الأوعية الخشبية الناضجة. لذا تكون القصيبات أقل كفاءة من الأوعية الخشبية في نقل المواد.
انظر الشكل 6-6، وقارن بين تركيب القصيبات والأوعية الخشبية. تكون القصيبات من نوعي خلايا الخشب في النباتات الوعائية اللابذرية والنباتات البذرية اللازهرية. أما في النباتات الزهرية فيكون الخشب من قصيبات وأوعية خشبية.
ولأن الأوعية الخشبية أكثر كفاءة في نقل الماء والمواد لذا فإن العلماء يفترضون أن ذلك يسهم في نمو النباتات الزهرية في بيئات مختلفة عديدة.
الشكل 6-6
القصيبات والأوعية الخشبية هما الخلايا الناقلة في الخشب.
اللحاء
Phloem
اللحاء phloem النسيج الوعائي الناقل للغذاء في النبات، فهو ينقل السكريات المذابة والمركبات العضوية الأخرى.
تذكر أن الخشب ينقل المواد بعيدًا عن الجذور، أما اللحاء phloem فينقل المواد من الأوراق والسيقان إلى جميع أجزاء النبات.
يوجد في اللحاء خلايا عديدة ومتنوعة الأشكال، ولكنها لا تستعمل في النقل؛ إذ إن هذه الخلايا الصلبة توفر دعمًا للنبات فقط.
يتكون اللحاء من نوعين من الخلايا:
- الأنابيب الغربالية sieve tube member.
- الخلايا المرافقة companion cells.
تجربة استهلالية
مراجعة: بناءً على ما قرأت عن تركيب النبات، كيف تجيب الآن عن أسئلة التحليل؟
الأنابيب الغربالية والخلايا المرافقة
تحتوي عناصر الأنابيب الغربالية على السيتوبلازم، ولكنها تفتقر إلى النوى والرايبوسومات عندما تكون ناضجة.
يحيط بالأنابيب الغربالية خلايا مرافقة، كل منها له نواة. ويعتقد العلماء أن هذه النواة تساعد الخلية المرافقة للأنبوب الغربالي المكتمل النمو المحاط بهذه الخلايا اللازمة لعمله، وتتحكم في عملية النقل داخله.
ويوجد في النباتات الزهرية تراكيب تسمى الصفائح الخلوية، الصفائح الغربالية عند طرف كل أنبوب غربالي، انظر الشكل 6-7. هذه الصفائح لها ثقوب واسعة تسمح بمرور المواد المذابة من خلالها.
وتتم عملية أيض بعض الجلوكوز الناتج من عملية البناء الضوئي في الأوراق والأنسجة الأخرى في النبات، لكن بعضه الآخر يتحول إلى كربوهيدرات، وينتقل ليخزن في مناطق التخزين في النبات. وتعد الخلايا البرنشيمية الموجودة في الجذور أمثلة على مناطق التخزين.
الشكل 6-7
لاحظ وجود ثقوب في الصفائح الغربالية الموجودة بين الأنابيب الغربالية.
الأنسجة الأساسية
Ground tissues
الأنسجة التي لا تندرج تحت الأنسجة المرستيمية أو الخارجية أو الوعائية تعد أنسجة أساسية.
وتتكون الأنسجة الأساسية ground tissues من خلايا برنشيمية وكولنشيمية وإسكلرنشيمية، ولها وظائف متنوعة، منها البناء الضوئي والخزن والدعامة.
ويتكون معظم النبات من نسيج أساسي. يحتوي النسيج الأساسي في الأوراق والسيقان الخضراء على خلايا بها العديد من البلاستيدات الخضراء التي تنتج الجلوكوز للنبات.
وفي بعض السيقان والجذور والبذور تحتوي خلايا النسيج الأساسي على فجوات كبيرة تخزن السكريات والنشا والزيوت والمواد الأخرى.
كما تساعد الأنسجة الأساسية في وظيفة الدعامة عندما تنمو بين أنواع أخرى من الأنسجة.
التقويم 6-1
الخلاصة
- هناك ثلاثة أنواع من خلايا النبات هي: البرنشيمية والكولنشيمية والإسكلرنشيمية.
- يرتبط تركيب الخلية النباتية مع وظيفتها.
- هناك أنواع عدة من الأنسجة النباتية، منها المرستيمية والخارجية والوعائية والأساسية.
- يشكل الخشب واللحاء الأنسجة الوعائية.
فهم الأفكار الرئيسية
- الفكرة الرئيسية: صف الأنواع المختلفة لخلايا النباتية الموجودة في الأنسجة النباتية.
- قارن بين أنواع الخلايا النباتية.
- صف الشعيرات الجذرية وبين وظيفتها.
- حدد موقع الكامبيوم الوعائي ووظيفته.
- قارن بين نوعي خلايا الخشب المتخصصة.
التفكير الناقد
- اعمل جدولًا يلخص تراكيب الأنسجة النباتية المختلفة ووظائفها مستعملًا المعلومات الواردة في هذا القسم.
- قوّم فوائد عدم وجود جدران في نهايات الأوعية الخشبية.
- الكتابة في علم الأحياء: اكتب قطعة نثرية تصف فيها نسيجًا نباتيًا.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.