برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

گیاهان دارای مکانیزمهای مختلفی برای مواجه با تنش می‌باشند. ﻓﺮار از ﺧﺸﻜﻲ یکی از مکانیم هاست ﻛﻪ ﮔﻴﺎه ﺗلاش می‌کند ﺑﺎ رﺷﺪ ﺳﺮﻳﻊ و کوتاه‌مدت ﺧﻮد ﻗﺒﻞ از ﺗﺨﻠﻴﻪ رﻃﻮﺑﺖ ﺧﺎک ﺑﺬرﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﺪ. ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﻜﻲ مکانیزم دیگری است که ﺗﻮﺳﻂ ﺗﻨﻈﻴﻢ اﺳﻤﺰی، اﻓﺰاﻳﺶ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ارﺗﺠﺎع، ﻛﺎﻫﺶ اﻧﺪازه ﺳﻠﻮل و آب ﻛﺸﻴﺪﮔﻲ از ﻃﺮﻳﻖ ﺗﺤﻤﻞ ﭘﺮوﺗﻮﭘلاﺳﻤﻲ و ﺗﻐﻴﻴﺮ در ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت دﻳﻮاره ﺳﻠﻮﻟﻲ از روش‌های ﺗﺤﻤﻞ ﮔﻴﺎه به شمارمی رود. (نیلسون و ارکوت، 1996؛ کوچکی و همکاران، 1372) ﺗﻨﻈﻴﻢ اﺳﻤﺰی با ﻛﺎﻫﺶ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اﺳﻤﺰی ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺗﺠﻤﻊ ﻣﻮاد ﺣﻞ ﺷﻮﻧﺪه در ﭘﺎﺳﺦ ﺑﻪ ﻛﻤﺒﻮد آب ایجاد می‌شود. ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اﺳﻤﺰی در داﺧﻞ ﺳﻠﻮل ﺑﺎ اﺿﺎﻓﻪ ﻳﺎ ﺣﺬف ﻛﺮدن ﻣﻮاد ﺣﻞ ﺷﻮﻧﺪه از ﺳﻠﻮل انجام میشود ﺗﺎ زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اﺳﻤﺰی درون ﺳﻠﻮل ﺑﺎ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﺤﻴﻂ اﻃﺮاف ﺳﻠﻮل تقریبا ﺑﺮاﺑﺮ ﺷﻮد و اﻳﻦ ﻣﻮرد اﻏﻠﺐ ﺑﺮای ﮔﻴﺎﻫﺎن ﭘﺴﺖ ﺑﻜﺎر می‌رود. ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ آب ﻛﻞ می‌تواند در ﻫﻨﮕﺎم بروز ﺧﺸﻜﻲ ﺗﻮﺳﻂ تنظیم اﺳﻤﺰی ﺑﺎ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻴﺰان پتانسیل آب ﺳﻠﻮل و ﻳﺎ افزایش مواد ﺣﻞ ﺷﻮﻧﺪه و با دﺧﺎﻟﺖ ﻗﻨﺪﻫﺎ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﮔﺮدد و ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪ ﮔﻴﺎﻫﻲ، اسمولیتها اﺻﻠﻲ و ﻛﻠﻴﺪی در ﺗﻨﻈﻴﻢ اﺳﻤﺰی ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ. ﺑﺮای ﻣﻮاد ﺗﺠﻤﻊ ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺛﺮات ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ گزارش‌شده اﺳﺖ. اﻳﻦ ﻣﻮاد می‌توانند ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﮕﻬﺪاری آب و ﺣﻔﻆ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ تورگر ﺳﺒﺐ ﺗﻨﻈﻴﻢ اﺳﻤﺰی ﺷﻮﻧﺪ. در ﺗﻌﺪادی از واکنش‌های ﺑﻴﻮﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺟﺎﻧﺸﻴﻦ آبگردند و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺎ ﻟﻴﭙﻴﺪﻫﺎ ﭘﻴﻮﻧﺪ داده و از ﺗﺨﺮﻳﺐ ﻏﺸﺎء جلوگیری نمایند و ﻳﺎ از ﺗﻔﻜﻴﻚ کمپلکس‌های ﭘﺮوﺗﺌﻴﻨﻲ و ﻳﺎ غیرفعال ﺷﺪه آنزیم‌ها ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی ﻛﻨﻨﺪ (زانگ و همکاران،1996).
در ﺑﺮاﺑﺮ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ واﻛﻨﺶ ﻋﻤﻮﻣﻲ ﺗﺠﻤﻊ ﻣﻮاد ﺣﻞ ﺷﻮﻧﺪه ﺳﺎزﮔﺎر ﺻﻮرت می‌گیرد ﻛﻪ ﺑﺴﻴﺎری از آن‌ها اﺳﻤﻮﻟﻴﺘﻬﺎ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻨﻈﻴﻢ اﺳﻤﺰی می‌شود. ﺗﺠﻤﻊ و ﻧﻮع ﻣﺎده ﺣﻞ ﺷﻮﻧﺪه در ﺑﺮاﺑﺮ ﺗﻨﺶ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺳﺎزﮔﺎری در گونه‌های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ ﻛﻪ ﺷﺎﻣﻞ آﻣﻴﻨﻮاﺳﻴﺪﻫﺎ (پرولین), ﻗﻨﺪﻫﺎ (ساکارز، فروکتان) ﭘﻠﻲ مر‌ها (مانیتور، سوربیتول) اسیدآمینه‌ (ﮔلاﻳﺴﻴﻦ، ﺑﺘﺎﺋﻴﻦ) یون‌ها (ﭘﺘﺎﺳﻴﻢ)، اﺳﻴﺪﻫﺎی آﻟﻲ (مالت و ﻧﻴﺘﺮات) می‌باشند؛ مثل ﺗﺠﻤﻊ ﮔلاﻳﺴﻴﻦ ﺑﺘﺎﺋﻴﻦ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺗﻨﺶ اﺳﻤﺰی ﺧﺼﻮﺻﻴﺖ ﺑﺎرز در ﺧﺎﻧﻮاده Plumbaginaceae است درحالی‌که در ﺗﻨﺒﺎﻛﻮ و ﺑﺮﻧﺞ ﺳﻴﺮ ﺑﻴﻮﺳﻨﺘﺰی ﮔلاﻳﺴﻴﻦ بتائین دیده ﻧﺸﺪه اﺳﺖ (صفر نژاد، 1996؛رونتین همکاران، 2002). ﻛﻤﺒﻮد آب ﺳﺒﺐ ﺑﻴﺎن ژن‌های ﺧﺎص می‌شود و ﺑﻴﺎن اﻳﻦ ژن‌ها ﺑﺎ پاسخ‌های ﺳﺎزﮔﺎری ﮔﻴﺎﻫﺎن ﺗﺤﺖ تنش در ارﺗﺒﺎط اﺳﺖ (شین واری،2000). ﺗﻨﺶ آب ﺑﻪ ﺳﺒﺐ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺑﻴﺎن ژن‌ها در ﮔﻴﺎﻫﺎن به‌رغم ﻛﺎﻫﺶ ﺳﻨﺘﺰ ﭘﺮوﺗﺌﻴﻦ ﻛﻞ ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻮﻟﻴﺪ پروتئین‌های ویژه‌ای می‌گردد ﻛﻪ سلول‌ها و به‌طورکلی ﮔﻴﺎه را در برابر تنش ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ می‌کنند (صفرنژاد،1996). اﻳﻦ پروتئین‌ها ﺷﺎﻣﻞ چاپرون‌ها، LEAs (Late embryogenesis, abundant) اﺳﻤﻮﺗﻴﻦ و پروتئین‌های ﺿﺪ ﻳﺨﺰدﮔﻲ، پروتئین‌های متصل به mRNA و آنزیم‌های ﻛﻠﻴﺪی ﺑﺮای بیوسنتزی اﺳﻤﻮﻟﻴﺘﻬﺎ، پروتئین‌های ﻛﺎﻧﺎل آب، ﻧﺎﻗﻠﻴﻦ پرولین و ﻗﻨﺪﻫﺎ و آنزیم‌های سم‌زدا میباشند. پروتئین‌های LEA،پروتئین‌های ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻪ mRNA و چاپرون‌ها در ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ ماکرو مولکول‌هایی ﻫﻤﭽﻮن آنزیم‌ها، ﻟﻴﭙﻴﺪﻫﺎ و mRNA در ﺑﺮاﺑﺮ دﻫﻴﺪراﺳﻴﻮن دﺧﺎﻟﺖ دارﻧﺪ. پرولین، ﮔلاﻳﺴﻴﻦ ﺑﺘﺎﺋﻴﻦ و ﻗﻨﺪﻫﺎ به‌عنوان اسمولیتها ﻋﻤﻞ ﻛﺮده و از سلول‌ها در برابر دهیدراسیون ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ می‌نماید. پروتئین‌های ﻛﺎﻧﺎل آب، ﻧﺎﻗﻠﻴﻦ ﻗﻨﺪﻫﺎ و ﻧﺎﻗﻠﻴﻦ پرولین در اﻧﺘﻘﺎل آب، ﻗﻨﺪﻫﺎ و پرولین ﺑﺎ ﻋﺒﻮر از ﻋﺮض ﻏﺸﺎﻫﺎی ﭘلاﺳﻤﺎﻳﻲ و ﺗﻮﻧﻮﭘلاﺳﺖ در ﺗﻨﻈﻴﻢ ﻓﺸﺎر اﺳﻤﺰی ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﻨﺶ ﻋﻤﻞ می‌کنند. آنزیم‌های سم‌زدا شامل سوپر اکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT)، آسکوربات پراکسیداز (APX) و گلوتاتیون ردوکتاز (GR) می‌باشند در ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ ﺳﻠﻮل در ﺑﺮاﺑﺮ اﻛﺴﻴﮋن ﻓﻌﺎل ﻋﻤﻞ می‌کند (یاماگیچی،2002). ﺗﻮﻟﻴﺪ پروتئین‌های دﻳﮕﺮ ﻧﻴﺰ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺗﻨﺶ آب ﻫﻤﭽﻮن (responsive to ABA) RABs dehydrins و پروتئین‌های ذﺧﻴﺮه روﻳﺸﻲ در ﮔﻴﺎﻫﺎن ﻣﺨﺘﻠﻒ گزارش‌شده‌اند (Artlip and Funkhouser,1995).
سیستم غیر آنزیمی که شامل آسکوربات، توکوفرول، کاروتنوئیدها و ترکیبات متفرقه (ازجمله فلاونوئیدها، مانیتورها و پلی فن‌ها) نیز وجود دارد (بلوخین،2003). تعدد و کثرت سیستمهای دفاعی به این خاطر است که انواع اکسیژن‌های واکنش زا (ROS) در سلول‌ها تولید می‌شوند و هم‌چنین در خاصیتهایی چون توانائی انتشار، حلالیت و تمایل به واکنش با مولکولهای بیولوژیک مختلف را دارند. بنابراین به مجموعه‌ای به‌هم‌پیوسته از مولکولهای دفاعی برای عمل در هر دو مرحله آلی و غشائی در تمام بخشهای سلول برای غیرفعال کردن رادیکال‌ها به همان سرعتی که آن‌ها شکل می‌گیرند، نیاز است. تحقیقات مختلف نشان داده است که یک ارتباط قوی بین تحمل به تنش‌های اکسیداتیو و افزایش غلظت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در گیاهان فتوسنتز کننده وجود دارد (سایرام، 2002). محققین نشان داده‌اند که غلظت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در شرایط تنش دو برابر شده و لذا باعث افزایش مقاومت به تنش‌های اکسیداتیو می‌شوند و از طرفی تنش خشکی نیز میزان فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز و سوپر اکسید دیسموتاز را افزایش می‌دهد (گامبل و همکاران،1984؛لاسکانو و همکاران 2005). اصغری و همکاران نیز با قرار دادن گیاهچههای دو رقم گندم در معرض تنش خشکی گزارش کردند که رقم مقاوم به تنش از فعالیت بالاتر آنزیم آسکوربات پراکسیداز در مقایسه با رقم حساس برخوردار بود (شری و همکاران، 2000). این محققین اظهار داشتند که تنش خشکی سبب کاهش بیشتر در مقدار آب نسبی (RWC) رقم حساس گردید.
1-2-3 آنزیم‌ها
آنزیمها کاتالیزورهای حیاتی و تمام پپتیدی یا پروتئینی هستند که توسط سلول زنده سنتز شده و عمل کاتالیز واکنش‌های بیوشیمیایی را در داخل یا خارج سلول بر عهده‌دارند. آنزیمها اختصاصی‏ترین پروتئینهایی هستند که می‏توان فعالیت آنها را به‌صورت کاتالیز واکنش‌های بیوشیمیایی نشان داد. این ترکیبات دارای ۲ خاصیت مهم هستند:
کاتالیز کردن واکنش‌های بیوشیمیایی و افزایش سرعت این واکنشها.
عمل کردن اختصاصی بر روی پیش ماده، آنزیمها چنان اختصاصی عمل می‏کنند که می‏توانند موادی را که دارای گردش نوری متفاوت هستند از یکدیگر بازشناخته و فقط بر روی ۱ نوع ایزومر نوری عمل کنند.
در ساختمان آنزیم محلی مخصوص، که به آن جایگاه فعال می‏گویند وجود دارد. این جایگاه و همچنین شکل و گروه‌های شیمیایی ساختار آنزیم موجب می‏گردند که یک آنزیم به‌طور اختصاصی بر روی یک سوبسترا عمل کند. ازنظر ساختمانی آنزیمها را به دودسته تقسیم می‏کنند. تعدادی از آنزیم‌ها فعالیتشان تنها به ساختمان پروتئینی بستگی دارد، درحالی‌که برخی دیگر از آنزیمها برای انجام فعالیتهای کاتالیزوری خود به ترکیبات فعال‌کننده غیر پروتئینی (کوفاکتور) نیاز دارند. کوفاکتورها نیز بر دو نوع می‌باشند:
کوفاکتورهایی که تنها شامل یک یون فلزی مانند Zn++، Mg++، Mn++، Cu++، Fe++، Na+ و یا k+ می‌باشند. این‌گونه کوفاکتورها به دو صورت عمل می‏کنند.
الف: کوفاکتور نقش یک واسطه را برای پیوند مولکول‌های آنزیم با سوبسترا بر عهده‌دارند.
ب: برخی از کوفاکتورها خود در عمل کاتالیز شرکت می‏نمایند. از این جمله می‏توان فلز آهن را در آنزیم کاتالاز مثال زد.
کوفاکتورهایی که از یک مولکول ترکیب آلی تشکیل یافته‏اند، این‌گونه کوفاکتورها را کو آنزیم می‏نامند.
کوفاکتورها اغلب با پیوند ضعیف و کم انرژی به قسمت پروتئینی آنزیم اتصال یافته است، ولی در بعضی موارد مشاهده می‏شود که این اتصال توسط پیوندهای کووالان انجام‌گرفته است. این‌گونه کوآنزیمها را گروه پروستتیک می‏نامند. بیشتر کوآنزیمها از مشتقات ویتامینهای محلول در آب می‌باشند. کوآنزیمها عموما در مقابل حرارت مقاوم می‌باشند، درحالی‌که قسمت پروتئینی (آپوآنزیم) در برابر حرارت ناپایدار و آسیب‌پذیر است.
1-2-3-1 اصول کلی واکنشهای آنزیمی
الف: در واکنش‌های بیوشیمیایی که توسط آنزیم کاتالیز می‏ گردند، معمول سه عامل شرکت دارند:
سوبسترا یا جسمی که تحت تاثیرداشته آنزیم قرار می‌گیرد.
آنزیم یا ترکیبی که از آنزیم و کوفاکتور که بر روی سوبسترا اثر نموده و واکنش را کاتالیز می‏کند.
محصول که در جریان واکنش تولید می‏شود.
ب: آنزیم در طی واکنش به مصرف نرسیده و بدون هیچ‌گونه تغییری در خاتمه واکنش آزاد می‏گردد.
1-2-3-2 سوپراکساید دیسموتاز
سوپراکسایددیسموتاز ها خط اول دفاعی گیاهان علیه رادیکالهای آزاد اکسیژن در درون سلول می‌باشند (افشر، 2002). سوپراکسایددیسموتاز آنزیمی متعلق به خانواده متالوآنزیمها است که رادیکالهای سوپراکساید را به پراکسیدهیدروژن و مولکول اکسیژن تبدیل می‏کند. این واکنش توسط کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز ادامه می‏یابد یعنی آن‌ها پراکسیدهیدروژن را به آب و اکسیژن تجزیه می‏نمایند و بدین ترتیب از تجمع رادیکالهای سوپراکساید که برای سلولها بسیار مخرب هستند، جلوگیری می‏نمایند (بی‌سر و همکاران،1991، بلوخینا و همکاران، 2003). سوپراکساید در هرجایی که چرخه انتقال الکترون وجود داشته باشد تولید می‏شود، بنابراین برانگیختگی اکسیژن می‏تواند در هر بخشی از سلول ازجمله میتوکندری، کلروپلاست، گلی‌اکسیزوم، پراکسی زوم، آپوپلاست و سیتوسل رخ دهد، درنتیجه نباید از وجود سوپراکساید دیسموتاز در تمام این اندامکها شگفت‌زده شد (افشر، 2002). بر اساس نتایج مطالعات آسادا و تاکاهاشی (1987)، غشاهای فسفولیپیدی توانایی تراوش مولکول‌های O2- را ندارند، بنابراین وجود سوپراکساید دیسموتاز در محلی که مولکول‌های -O2 تولید می‏شوند بسیار حیاتی است. افزایش بیشتر مقادیر آنزیم سوپراکساید دیسموتاز در واریتههای متحمل نخود، پنبه، گوجه‌فرنگی و … در مقایسه با واریتههای حساس، می‏تواند دلیلی برای نقش مهم این آنزیم برای مقابله با تنش خشکی باشد (میتووا وهمکاران، 2002). برای توجیه این مسئله، به نظر می‏رسد که بالاتر بودن فعالیت SOD در ارقام متحمل موجب کاهش صدمات رادیکالهای آزاد اکسیژن، کاهش پر اکسیداسیون چربی و درنتیجه افزایش شاخص پایداری غشاء (MSI) در این ارقام می‏گردد.
1-2-3-3 کاتالاز
آنزیم کاتالاز یک تترامر بوده و دارای گروه هم (heme) است و زیر واحدهای آن در گیاهان بین 59-54 کیلو دالتون وزن‌دارند. هر مونومر دارای یک هم و NADPH میباشد. هر NADPH نیز توسط 12 اسیدآمینه به سطح هر مونومر متصل و از اکسیدشدن آنزیم توسط H2O2 که سوبسترا آن است جلوگیری می‏کند. هم شامل پروتوفیرین و یک هسته آهنی است. کاتالاز در پراکسی زوم یوکاریوتها جایی که مسئولیت تبدیل پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن را بر عهده دارد به‌وفور یافت می‏شود. فعالیت آنزیم کاتالاز بسیار زیاد بوده به‌طوری‌که یک مولکول آن می‏تواند میلیونها مولکول پراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تبدیل کند. واکنش کاتالاز از سریع‏ترین واکنش‌های آنزیمی شناخته‌شده است و ثابت سرعت آن M-1Sec-1k ≈ 107 میباشد ولی سرعت واکنش پراکسیداتیک آن کمتر بوده و سرعت آن M-1Sec-1k ≈ 103 است. واکنش کاتالیتیک وجه تمایز کاتالاز از پر اکسیدازها است. اینکه کاتالاز با کدام‌یک از واکنشگرها وارد عمل شود، بستگی به غلظت هریک از آنها در محیط دارد. واکنش پراکسیداتیک تنها زمانی پیش می‏رود که مولکول هیدروژن دهنده در محیط وجود داشته باشد و غلظت پراکسید هیدروژن بسیار پایین (کمتر از چهار میکرومولار) باشد، در غیر این صورت واکنش کاتالیتیک غالب خواهد بود. کاتالاز دارای 4 گروه هم پورفیرین (آهن) هست که به آنزیم امکان می‏دهد که با پراکسید هیدروژن واکنش نشان دهد.
1-2-3-4 آسکوربات پراکسیداز
دسته بندی : علمی