دید کلی

گیاهان که منبع غذاها ، داروها و تعداد بیشماری از مواد آلی گوناگون هستند، در حقیقت گنجینه ای عظیم از ثروت پنهانی بشمار می روند که پیوسته تجدید می شوند. گیاهان علاوه بر آنکه نقش تلمبه آب بی اندازه پرتوانی را میان خاک و جو ایفا می کنند. با بقایای فسیلی خود منشا منابع لازم برای تمدن کنونی هستند. سلول گیاهی آزمایشگاه بنیادی این کارخانه شگرف ترکیبات آلی است. مهم آن است که تعیین شود گیاه با چه فرآیندهایی (فتوسنتز ، تعرق و (واکنشهای متابولیسمی|متابولیسم))) دگرگونی های متعددی را باعث می شود که از چند ماده ساده آغاز می شوند و به تعداد بیشماری از پیچیده ترین مواد آلی حاصل از متابولیسم گیاهی می رسند.

برخی از فرآیندها مانند فتوسنتز یا چرخه های تحولات نیتروژن و گوگرد ، خصلتی عام دارند که به مولکولهای ساده متابولیسم اولیه مانند قندها و آمینو اسیدها و … که در همه گیاهان مشترک هستند منجر می شوند. فرایندهای دیگر ، برعکس ، اختصاصی تر هستند و به فرآورده های متابولیسم ثانویه حاصل از استفاده مواد متابولیسم اولیه ، می انجامد. چنین است قلمرو بیکران و هیجان  انگیز بیوشیمی گیاهی که هدف آن پاسخ به این پرسش معقول است که پدیده ها چگونه روی می دهند، بی آنکه بخواهد به پرسش غایت گرانه چرا پاسخ دهد. مباحثی که در بیوشیمی گیاهی بحث می شوند، در زیر شرح داده می شوند.

نقش آب در گیاهان

آب لازمه زندگی است. زندگی در دریاها تولد  یافته و واکنشهای متابولیسمی ، مانند ساختارهایی که پایه و اساس این واکنشها هستند فقط در محیط آبکی انجام  پذیر هستند. آب در گیاهان علفی و اندامهای جوان در نگهداری حالت تورژسانس دخالت دارد. آب به عنوان متابولیت در تهیه هیدروژن لازم برای ساختن زنجیره های هیدروکربنی دخالت دارد. آب در پدیده فتوسنتز نقش کلیدی دارد. آب از طریق تارهای کشنده ریشه جذب شده و از طریق آوندهای چوبی به تمام قسمت های گیاه منتقل شده و اعمال خود را انجام می دهد.

فتوسنتز

فتوسنتز که در کلروپلاست ها صورت می گیرد عبارت است از تشکیل قندها از H۲O و CO۲ به کمک انرژی نوری جذب شده بوسیله کلروفیل و رنگیزه های فرعی. مباحثی که در مورد فتوسنتز در بیوشیمی گیاهی بحث می شود به صورت زیر است. شرایط فتوسنتز ، مراحل مختلف اخذ انرژی نوری و تبدیل آن به انرژی شیمیایی ، احیای CO۲ به قند سه کربنی و در نهایت تشکیل قندهای مختلف از قند اولیه است. بازده فتوسنتز چه از ساخت قندها و چه از نظر میزان انرژی تولیدی در گیاهان مختلف ، متفاوت است.

تنفس در گیاهان

پدیده های تنفس با مصرف اکسیژن و دفع دی اکسید کربن همراه هستند، این پدیده ها شامل تجزیه متابولیت های کربن دار است که سرانجام پس از اکسایش به H۲O و CO۲ تبدیل می شوند. این اکسایش همراه با آزاد کردن انرژی است که به صورت ATP ذخیره می شود. در گیاهان دو نوع تنفس دیده می شود: تنفس در همه موجودات زنده مشترک است و در تاریکی و روشنایی انجام می شود و تنفس نوری که فقط در روشنایی انجام می شود.

آشنایی با بیوشیمی گیاهی

آشنایی با همخوني گاوهاي شيري
تغذیه نیتروژنی گیاهان

در گیاهان ، ترکیبات نیتروژن دار که از مواد اساسی سازنده موجودات زنده هستند، از مولکولهای کانی ساده ساخته می شوند. مشتقات نیتروژندار از دو نظر حائز اهمیت هستند، از نظر کمی که ترکیبات نیتروژندار ۳۰ – ۶ درصد وزن خشک گیاهان را تشکیل می دهند و از نظر کیفی که نیتروژن در ساخت بسیاری از ترکیبات اساسی متابولیسم مانند آنزیمها ، اسیدهای نوکلئیک و … شرکت دارد. مباحثی که در این مورد در بیوشیمی گیاهی وجود دارد شامل منابع نیتروژن ، استفاده گیاهان از نیتروژن هوا ، شکلهای مختلف ازت و … است.

تغذیه گوگردی گیاهان

ترکیبات گوگردی بسیار فراوان هستند و در همه موجودات زنده یافت می شوند، ولی تنها گیاهان و میکروارگانیزم ها می توانند از یونهای سولفات خاک استفاده کرده و آنها را احیا کنند. مباحثی که در بیوشیمی گیاهی درباره این تغذیه مطرح می شود شامل منابع گوگرد ، استفاده از سولفات ها ، احیای سولفات فعال ، ورود سولفورها در ترکیبات آلی و … می باشد.

بیومولکولها

تمام بیومولکولها از جمله کربوهیدراتها ، پروتئینها ، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک در بیوشیمی گیاهی بحث می شوند. که شامل شکل و ساختمان این ترکیبات و مشتقات مختلف آنها ، وظایف و نقش آنها در گیاه و متابولیسم این مواد می باشد.

ترکیبات معطر

بیوسنتز حلقه معطر یکی از فرایندهای اساسی در بیوشیمی گیاهی است. از مهمترین ترکیبات معطر می توان لیگنین (ماده سازنده چوب) و همچنین بسیاری از اسانسها ، فلاونها ، آنتوسیانها و اسیدهای آمینه واجد حلقه های معطر (فنیل آلانین و ترپیتوفان) و … اشاره کرد. مواردی مانند تشکیل حلقه معطر ، انواع حلقه معطر ، نقش و متابولیسم آنها در بیوشیمی گیاهی بحث می شوند.

ترپنها و آلکالوئیدها

تنوع قابل توجه انواع که در گیاهان دیده می شود، نمونه تازه ای از امکانات شیمیایی کارخانه گیاهی است. ترپنوئیدها با آلکالوئیدها و افلانوئیدها جزو مواد ثانویه متابولیسم قرار داده می شوند. بعضی از ترپنوئیدها در پدیده فتوسنتز شرکت می کنند و چند هورمون گیاهی ، ساختار ترپنی دارند. در حال حاضر بیش از ۲۰۰۰ آلکالوئید شناخته شده اند و به علت خواصشان مورد توجه داروسازان قرار گرفته اند. مواردی مانند ساختمان این ترکیبات ، چگونگی سنتز و متابولیسم این مواد در بیوشیمی گیاهی بحث می شوند.

بیوشیمی رشد و نمو گیاهی

مجموعه پدیده هایی که با افزایش طول گیاه همراه است نمو نامیده می شود. نمو اندامهای گیاهی مانند نمو گیاه کامل با افزایش نمایی مشخص می گردد و بعد هر چه گیاه به حد بلوغ نزدیک می شود به همان نسبت نمو اندامهای کاهش می یابد. مواردی مانند سنتیتک رشد ، تروپسیم ها ، انواع هورمونهای گیاهی و ساختار و نقش فیزیولوژیک آنها در گیاهان ، تشکیل گل و مکانیسمهای موثر بر آن و … در بیوشیمی گیاهی بحث می شوند.