Elek boru elemanı - Sieve tube element
Elek elemanları , fotosentez sırasında yapılan organik bileşikleri taşıyan oldukça organize bir doku olan floem işlevi için önemli olan özel hücrelerdir . Elek elemanları, floemdeki ana iletken hücrelerdir. İletken hücreler, özellikle uzun mesafeli sinyalleşme için moleküllerin taşınmasına yardımcı olur. Gelen bitki anatomisi , elek elemanlarının iki ana türü vardır. Tamamlayıcı hücreler ve elek hücreleri , bir bitkinin ömrü boyunca aktif olarak bölünen dokular olan meristemlerden kaynaklanır . Ana işlevi aynı zamanda bitki damar sisteminde taşıma olan bitkilerde su ileten bir doku olan ksilem gelişimine benzerler . Elek elemanlarının ana işlevi, bir kanal görevi görerek şekerlerin bitkiler boyunca uzun mesafelere taşınmasını içerir. Elek elemanları, duvarlarında elek alanları içeren hücreleri uzatır. Elek alanlarındaki gözenekler, komşu hücrelere sitoplazmik bağlantılara izin verir, bu da fotosentetik materyalin ve doku fonksiyonu için gerekli diğer organik moleküllerin hareketine izin verir. Yapısal olarak uzundurlar ve içinde bulundukları organ veya dokuya paraleldirler. Elek elemanları tipik olarak bir çekirdekten yoksundur ve hiç veya çok az sayıda ribozom içerirler. İki tip elek elemanı, elek boru elemanları ve elek hücreleri farklı yapılara sahiptir. Elek boru elemanları daha kısa ve daha geniştir ve besin taşınması için daha geniş bir alana sahiptir, elek hücreleri ise daha uzun ve daha dardır ve besin maddesi taşınması için daha küçük bir alana sahiptir. Bu tür elek elemanlarının her ikisinin de işlevi aynı olmasına rağmen, elek hücreleri açık tohumlularda, çiçekli olmayan vasküler bitkilerde bulunurken, elek tüp üyeleri, çiçekli vasküler bitkilerde anjiyospermlerde bulunur.
keşif
Elek elementleri ilk olarak 1837'de orman botanikçisi Theodor Hartig tarafından keşfedildi. Bu keşiften bu yana, elek hücreleri gibi özel bileşenlerine daha fazla odaklanıldığı için floem dokusunun yapısı ve fizyolojisi daha fazla vurgulandı. Floem , elek elemanlarının keşfinden sonra 1858 yılında Carl Nägeli tarafından tanıtıldı . O zamandan beri, elek elemanlarının bir taşıma mekanizması olarak çalışma açısından floemde nasıl işlev gördüğüne dair çok sayıda çalışma yapılmıştır. Arabidopsis yapraklarının çalışmasında elek elemanları aracılığıyla floem analizi örneği yapılmıştır . Yaprakların floemini in vivo lazer mikroskopisi ve floresan işaretleyicilerin (hem eşlik eden hücrelere hem de elek elemanlarına yerleştirilmiş) kullanımı yoluyla inceleyerek, kompakt elek tüpleri ile eşlik eden hücrelerin ağı vurgulandı. Elek elemanları ve eşlik eden hücreler için belirteçler, floem hücrelerinin ağ ve organizasyonunu incelemek için kullanıldı.
elek boru üyeleri
Elek elemanlarının iki kategorisi vardır: elek hücreleri ve elek boru elemanları. Elek tüp elemanlarının temel işlevleri, hücrelerin korunmasını ve gerekli moleküllerin eşlik eden hücreler yardımıyla taşınmasını içerir. Elek tüp üyeleri , bitki boyunca karbonhidratların taşınmasından sorumlu olan (çekirdek içermeyen) canlı hücrelerdir . Elek boru elemanları, elek eleman-eşlik hücre kompleksini oluşturmak için elek boruları ile birleşen hücreler olan yardımcı hücreler ile ilişkilidir. Bu, bitki hücrelerinin beslenmesine ve bakımına ve bitki içindeki uzak organlar arasında sinyalleşmeye izin verir. Elek tüp üyeleri ribozomlara veya çekirdeğe sahip değildir ve bu nedenle taşıma molekülleri olarak işlev görmelerine yardımcı olmak için eşlik eden hücrelere ihtiyaç duyar. Tamamlayıcı hücreler, elek tüp üyelerine , bitkinin farklı kısımları arasında molekülleri transfer etmelerine yardımcı olmak için sinyalleşme ve ATP için gerekli proteinleri sağlar . Karbonhidratların hücrelerin dışından elek tüp elemanlarına taşınmasına yardımcı olan eşlik eden hücrelerdir. Eşlik eden hücreler ayrıca çift yönlü akışa izin verir.
Elek tüp üyeleri bitkinin organları için gerekli olan sinyalleşmenin çoğundan sorumluyken, elek tüplerinde sadece bazı proteinler aktiftir. Bunun nedeni, elek tüp elemanlarının protein sentezlemek için ribozomlara sahip olmamasıdır, çünkü bu, hangi aktif proteinlerin elek tüp elemanları ile spesifik olarak ilişkili olduğunu belirlemeyi zorlaştırır.
Elek tüp üyeleri ve eşlik eden hücreler, plazmodesmata yoluyla bağlanır . Plasmodesmata, taşıma ve hücreden hücreye tanıma için bitişik bitki hücrelerinin hücre duvarları arasındaki kanallardan oluşur. Yapısal olarak, elek tüplerinin duvarları, birlikte gruplanmış plazmodesmata ile dağılma eğilimindedir ve zamanla elek plakalarına dönüşen tüp duvarları ve plazmodesmata'nın bu alanlarıdır. Elek tüp üyeleri büyük ölçüde anjiyospermlerde bulunma eğilimindedir . Çok uzundurlar ve elek plakaları içeren yatay uç duvarları vardır. Elek plakaları, bitkilerin çevresindeki değişikliklerle plakalardaki açıklıkların boyutunu düzenleyebilen elek gözenekleri içerir. Bu elek plakaları çok büyüktür, bu da malzeme taşınması için daha büyük bir yüzey alanı olduğu anlamına gelir.
Elek boru elemanları, elek boruları oluşturmak için uzunlamasına bir şekilde uçtan uca düzenlenmiştir. Birden fazla elek boru elemanı arasındaki bu dikey bağlantılardan oluşan elek boruları, duvarlarını çevreleyen minimum direnç yoluyla taşımadan doğrudan sorumludur. Elek plakalarının yapısının çoğunluğunu oluşturan bu gözeneklerin yardımıyla elek borularının çapı düzenlenebilir. Bu düzenleme, elek tüplerin ortamdaki ve organizma içindeki koşullardaki değişikliklere cevap verebilmesi için gereklidir.
elek hücreleri
Elek hücreleri floemde elek tüpleri oluşturmayan uzun, iletken hücrelerdir. Elek hücreleri ve elek boru elemanları arasındaki en büyük fark, elek hücrelerinde elek plakalarının olmamasıdır. Çok dar bir çapa sahiptirler ve genellikle albüminli hücrelerle ilişkili olduklarından, elek boru elemanlarından daha uzun olma eğilimindedirler. Elek Tüpü üyelerinin refakatçi hücrelerle ilişkilendirilmesine benzer şekilde, elek hücreleri, organik materyalin taşınmasına yardımcı olmak için albüminli hücrelerle çevrilidir. Albüminöz hücreler, diğer elek hücrelerininkilerle örtüşen ve dokuları beslemek için besin içeren ve yiyecek depolayan uçları olan uzun, özelleşmemiş alanlara sahiptir. Elek hücrelerinin, dokuyu stabilize etmeye ve besinleri taşımaya yardımcı olan organlardaki fonksiyonel doku olan parankime bağlanmasını sağlarlar. Elek hücreleri, aynı zamanda, açık tohumluların sahip olduğu eşlik eden hücre ve elek üye komplekslerinden yoksun oldukları için , gymnospermlerle de ilişkilidir . Elek hücreleri çok homojendir ve elek alanları arasında eşit bir dağılıma sahiptir. Onların dar gözenekleri, elek-tüp elemanlarından yoksun olan ve molekülleri taşımak için yalnızca elek hücrelerine sahip olan çekirdeksiz vasküler bitkilerin ve gymnospermlerin çoğunda işlevleri için gereklidir. Elek hücreleri daha küçük elek alanlarına sahip olsa da, malzemeyi bitki içindeki çeşitli dokulara etkili bir şekilde taşımak için hala birkaç hücreye dağıtılırlar.
Elek hücresi ilişkili albüminli hücreler, floem ve parankim arasında çalışır . Hücrelerin taşınmasına katılmaya yardımcı olmak için parankimi olgun elek hücreleriyle birleştirirler. Doku veya organın işlevine bağlı olarak, bir elek hücresine ait olan bu albüminli hücrelerin birçoğu olabilir.
Elek hücrelerinin üst üste geldiği alanlarda elek gözenekleri çok yaygındır. Kaloz seviyeleri, elek hücrelerinin aktivitesini gözlemlemek için ölçülür. Callose, bu elek elemanlarının her ikisinde de bulunan elek gözeneklerine blok görevi görür. Kalloz eksikliği, elek elemanlarının daha aktif olduğunu ve bu nedenle çevresel değişikliklere tepki olarak gözeneklerini daha aktif bir şekilde düzenleyebileceğini gösterir.
Tarımda diğer uygulamalar
Bitki damar sistemi, bitki hücrelerinin ve bitki içindeki organların büyüme ve gelişmesinde hayati önem taşıdığından, gerekli karbonhidratların ve makromoleküllerin taşınmasında elek elemanlarının rolü büyük ölçüde genişletilmiştir. Bu, kaynakların bitkinin çeşitli bölümlerine nasıl dağıtıldığını gözlemlemek için tarıma uygulanabilir. Plasmodesmata, eşlik eden hücreleri elek elemanlarına bağlar ve parankima hücreleri, elek tüplerini bitki içindeki çeşitli dokulara bağlayabilir. Plazmodesmata, refakatçi hücreler ve elek tüpleri arasındaki bu sistem, gerekli metabolitlerin verilmesine izin verir. Bu özelleşmiş hücrelerin floem içindeki dağıtım sistemini, difüzyonu en üst düzeye çıkaracak şekilde en üst düzeye çıkarmak için tarımsal ürün verimi potansiyel olarak artırılabilir. Angiosperm floeminin, transkripsiyonel aktiviteyi değiştirmeye yardımcı olabilecek dokuları batırmak için çeşitli RNA formlarını taşımanın bir yolu olarak elek tüplerini kullanabileceği keşfedilmiştir. Lavabo dokular, büyüme sürecinde olan ve besinlere ihtiyaç duyan dokulardır. Elek elemanlarının dokuları batırmak için ek besinleri taşımasına sahip olmak, bitki büyümesini ve gelişimini etkileyebilecek büyüme sürecini hızlandırabilir. Zamanla, hızlı büyüme daha fazla tarımsal çıktıya yol açma potansiyeline sahiptir.