واکوئل

واکوئل
واکوئل بیش از ۹۰ درصد از حجم سلول بالغ گیاهی را اشغال می کند . واکوئل را غشایی به نام تونوپلاست احاطه می کند. درون واکوئل مواد آلی و معدنی مانند قند ، پروتئین ، اسیدهای آلی مانند فسفاتید ، تانن ، رنگدانه ، فلاوونوئید و اکسالات کلسیم وجود دارد . برخی مواد درون واکوئل مثل تانن و پروتئین سخت حتی بلوری هستند .
سلول مریستمی واکوئل بسیار کوچکی دارد .با رشد و تمایز سلول واکوئلها بزرگ شده و به هم متصل می گردند. در سلول پارانشیمی بالغ ، واکوئل بزرگی در وسط سلول دیده می شود که لایه نازکی از سیتوپلاسم آن را احاطه می کند .با اسیب دیدن سلول در نزدیکی محل زخم ، سلولها فعالیت میتوزی را آغاز می کنند و واکوئلها تقیسم شده کاهش می یابند (شولز، ۱۹۸۸) .
در اثر حمله حشرات سلولهای پارانشیمی هیپرتروفی شده ، توده سیتوپلاسم افزایش حجم می یابند و حجم واکوئل کاهش می یابد (چزن ،فان ،۱۹۸۸).
اگر بیش از یک واکوئل در سلول باشد به آن واکوئوم (vacoume) می گویند . در مورد منشاء واکوئل ، نظرات مختلفی ارائه شده است :
۱٫ واکوئل از پیش واکوئل ها ایجاد می گردد و بعد از تقسیم سلول به سلولهای دختر ، شکافته شده و تعدادی واکوئل به وارد هر سلول دختر می گردد .
۲٫ در نواحی خاصی از سیتوپلاسم آب جمع می گردد . با غشایی محصور می گردند.
۳٫ واکوئل از کیسه های گلژی منشاء می گیرند .
۴٫ از اتساع سییترهای شبکه اندوپلاسمی یا کیسه های آن منشاء می گیرند.
اعمال واکوئل عبارت است از : تنظیم آب و محتویات سلول ، تنظیم اسمزی و ذخیره و هضم ، همچنین شرکت فعال در متابولیسم سلول ( مارتی ، ۱۹۸۰) .
واکوئل انزیم گوارشی دارد که متابولیت و اجرای سیتوپلاسمی را تجزیه می کند . فعالیت هیدرولیتیک واکوئل مشابه لیزوزم در سلولهای جانوری است . آنزیمهای گوارشی واکوئل از شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی گرفته می شوند و توسط وزیکولها به واکوئل منتقل می گردند . در طول عمر سلول مقدار آنزیم تغییر می کند و در سلولهای مختلف ، به مقادیر مختلفی تولید می گردد .برخی از واکوئلها اصلاً آنزیم گوارشی ندارند و در برخی موارد شروع هضم مواد در شبکه آندوپلاسمی صورت می گیرد .
نگاه کلی
بررسی انواع مختلفی از بافتها نشان می‌دهد که بخشی از سیتوپلاسم بویژه در یاخته‌های گیاهی بوسیله اندامک حجیمی که آن را واکوئل می‌نامند پر شده است. مجموعه واکوئلهای هر یاخته ، دستگاه واکوئلی را تشکیل می‌دهد که آن را در مقایسه با کوندریوزومها (مجموع میتوکندریها) و پلاستیدوم (مجموع پلاستها) واکوئم می‌نامند. ممکن است واکوئلها ۸۰ تا ۹۰ درصد حجم یاخته‌ای را پر کنند و سیتوپلاسم را به صورت لایه نازکی در کناره‌های یاخته باقی گذارند.

اولین گزارش در مورد واکوئلها بیشتر بر روی ویژگی شفاف بودن این اندامکها تکیه داشت و نام واکوئل از کلمه لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دید ابداع شد که واکوئل حفره یاخته‌ای کم و بیش غیر فعال است. در سالهای اخیر ، پویایی و اهمیت تبادلهای واکوئلی به اثبات رسیده و واکوئلها به عنوان یکی از اندامکهای فعال یاخته‌ای منظور شده‌اند.

تفکیک یا جدا سازی واکوئلی
عده زیادی از پژوهشگران واکوئلها را به صورت حفره‌های آبکی که از تورم بخشهای کلوئیدی سیتوپلاسم بوجود آمده‌اند، در نظر می‌گیرند. برخی دیگر آنها را نتیجه آبکی شدن محتوای بخشهایی از شبکه آندوپلاسمی دانسته‌اند. پس از پژوهشهای دووری مشخص شد که واکوئلها تشکیلات ساده موقتی نیستند، بلکه از بخشهایی مستقل و پایدار یاخته‌ای هستند. وی با پلاسمولیز یاخته‌ها در شرایط کم و بیش نامناسب موفق به تخریب سیتوپلاسم و حفظ واکوئلها شد.
این تجربه را تفکیک یا جداسازی واکوئلی می‌نامند که موجب بدست آمدن حفره‌هایی شد که برای چند روز ویژگیهایی چون قدرت نگهداری رنگدانه‌ها و توان تغییر حجم باز گشت پذیر با تغییر شرایط محیط خارجی را حفظ می‌کردند. این ویژگیها موجب این پندار شد که شیره واکوئلی بوسیله پوششی چسبنده ، ممتد ، قابل کشش ، قابل ارتجاع ، پایدار و دارای تراوایی نسبی احاطه شده است که دووری آن را تونوپلاست نام گذاشت. تمام این نتایج پس از کاربرد میکروسکوپ الکترونی ثابت گردیدند.
تغییرات واکوئلها
واکوئلها اندامکهایی دارای قابلیت تغییر و تحول هستند. تعداد ، اندازه ، نوع و غلظت محتوای درونی آنها بر حسب درجه تمایز یاخته‌ای ، شرایط محیطی ، فصل و شرایط فیزیولوژیکی یاخته‌ها تغییر می‌کند. با افزایش میزان تمایز یاخته‌های گیاهی ، واکوئلهای کوچک به تدریج بهم پیوسته و گسترش می‌یابند و واکوئل حجیمی را می‌سازند که بخش عمده یاخته را پر می‌کند و هسته و سیتوپلاسم را به کناره‌های یاخته می‌راند.
هنگام تمایز زدایی ، واکوئل حجیم چند بخش می‌شود. حجم این واکوئلها کاهش می‌یابد و موجب بازگشت سیتوپلاسم و هسته به وضعی مشابه یاخته جوان می‌گردد. واکوئلها اندامکهایی دارای تغییرات منظم نیز هستند. در یاخته‌های محافظ روزنه ، تغییرات واکوئلها دارای نظم شبانه روزی است. هنگام روز به دنبال افزایش فشار اسمزی که موجب تغییر شکل و حجیم شدن یاخته‌ها می‌شود، روزنه‌ها گشاد می‌شوند و شب هنگام که فشارها و اندازه واکوئل‌ها کاهش می‌یابد، روزنه‌ها تنگ می‌شوند
جنبشهای شبانه و حالت خواب اندامهای گیاهی (بسته شدن گلها ، تا شدن برگها هنگام شب ، باز شدن صبحگاهی آنها و نظایر آن) نیز نتیجه تغییرات فشار اسمزی یاخته‌هایی است که در محلهای حساس قرار دارند. در یاخته‌های کامبیومی ، واکوئلها دارای نظم سالانه هستند. در زمستان کوچک شده و در بهار دوباره حجیم می‌گردند.
محتوای واکوئلی
دستگاه واکوئلی دارای ترکیبات بسیار زیاد است که شامل یونهای کانی ، قندهای ساده و اولیگوزیدها ، اسیدهای آمینه ، اسیدهای آلی و دیگر (مثل اسد مالیک در ریشه واکوئلی سیب ،

اسید اسکوربیک در مرکبات) پلی پپتیدها و پروتئینها و گلیکو پروتئینها ، موسیلاژهای پلی ساکاریدی و هتروزیدهای متنوع است. در مورد یونهای کانی ، تمام فنون جدید ، ورود انتخابی آنها را تایید می‌کنند. مخمرها تجمع واکوئلی قابل ملاحظه‌ای از Mg+2 و فسفات دارند. برعکس سیتوپلاسم آنها دارای یونهای +K و +Na است.
لوله‌های شیرابه‌ای نیز مقدار زیادی Mg+2 دارند. در حالی که +K به غلظت برابر در واکوئل و سیتوزول آنها وجود دارد. آنیونهای واکوئلی مثل -Cl ، اغلب یونهای یک ظرفیتی هستند. محتوای واکوئلی مخزنی از ترکیبات پیچیده است که جنس و غلظت آنها بر حسب گونه ، نوع یاخته‌ای و حالت فیزیولوژیکی جاندار بسیار متغیر است. برخی مولکولها بطور پایدار در واکوئلها ثابت شده‌اند و برخی دیگر با سیتوپلاسم جابجایی دارند.
این جنبشها اغلب دارای نظم هستند و در شرایط طبیعی می‌توانند نوسانهای روزانه یا سالانه داشته باشند. مدت ذخیره مواد در واکوئلها بر حسب نوع یاخته متفاوت است و در بافتهای ذخیره‌ای طولانی است. برخی مولکولها مانند آنتوسیانها ، رنگدانه‌های مختلف ، اینولین و غیره تنها در شیره واکوئلی وجود دارند و برخی دیگر مثل ساکارز ، مالات ، اسیدهای آمینه هم در واکوئل و هم در سیتوزول یافت می‌شوند. بنابراین درجه انتخاب واکوئل متغیر است.

محتوای واکوئلها ممکن است از مواد حد واسط فعالیتهای پایه متابولیسم اولیه یاخته باشند که ضمن جنبشهای سیتوپلاسمی کنار گذاشته شده‌اند و یا محصولی از مسیرهای بیوسنتزی بسیار ویژه (متابولیسم ثانویه) هستند. از مهمترین محصولات متابولیسم اولیه موجود در واکوئلها می‌توان به اسیدهای کربوکسیلیک ، گلوسیدها ، اسیدهای آمینه و پروتئینها اشاره کرد. محصولات متابولیسم ثانویه که در شیره واکوئلی وجود دارند شامل کومارین ، سیانوژنها ، فلاونوئیها ، تانن‌ها ، آلکالوئیدها و از جمله آلکالوئیدها مرفین ، تئین چای ، کافئین قهوه ، کدئین خشخاش اشاره کرد
واکوئل ها به عنوان انبار سلول ایفای نقش می کنند:
۱٫ پروتئین : لایه خارجی اندوسپرم میوه گیاه چاودار ، پروتیین بی شکلی به نام الورون (aleuron) دارد . . در پارانشیم حاشیه غده سیب زمینی و میوه فلفل سبز پروتئین به شکل شبه متبلور مکعبی وجود دارد . در الورون موجود در آندوسپرم و جنین برخی دانه ها ، پروتئین بی شکل و بلوری وجود دارد( آنزیم آمیلاز).

فریوسلینگ (۱۹۸۸) جزئیات تشکیل دانه الورون را در دانه های کرچک شرح داد . دانه های الورون از پروتوئینهای محلول با وزن کم و گلبولی تشکیل شده اند . این دانه ها در واکوئل سلول انباشته و ذخیره می گردند و همانجا به حالت متبلور در می آیند .

واکوئل با از دست دادن آب دهیدراته شده و این مسئله باعث می شود که محلول داخل واکوئل بسته به حلالیت خود ته نشین شوند .

فیتین (Phytin) ترکیبی نامحلول شامل نمک منیزیوم ، پتاسیم و اینوزیتول فسفریک اسید است که در تشکیل گلوبوئید (globoid) نقش دارند . سپس پرتوئینهای گویچه ذخیره ای به طور پراکنده ته نشین شده و بقیه فضای واکوئل را پر می کنند که قسمت کریستالوئید را شکل می دهند . همانطور که در پست قبل تر اشاره شد ، مواد پروتوئینی به صورت دانه های الورون در دانه ذخیره می شوند که خود این دانه های الورون واجد دو بخش گلوبوئید و کرسیتالوئید شکل گرفته اند که این دو شاختمان را ساختمان بی شکلی به نام ماده اصلی احاطه می کند

برای انتقال این دانه های الورون باید عمل هضم صورت گیرد که عکس عمل تشکیل دانه آلورون است .
۲٫ بلور : بلور در گیاهان عموما در واکوئل ها شکل می گیرد . متداول ترین بلور ، بلور اکسالات کلسیم است که شکلهای مختلفی دارد
در برگ پرتقال (Citrus) ، بگونیا( Begonia) ، بذرالبنج (Hyoscyamus) ماش(Vicia) و نوعی پسته (Pistacia palaestina) بلورهای به صورت هرمی و منشوری و مکعبی (ramboide) دیده می شوند .
بلورهای ستاره ای (drus) که مجموعه ای از بلورهای هرمی است در برگ گیاهان تاتوره(Datura stramonium) ، سداب(Ruta graveolens) ، زبان مادر زن (Opuntia) ، انجیر(Ficus indica) ، و ریشه نیلوفر(Ipomoea batatas) دیده می شود .

بلور شنی (crystal sand) ، بلورهای هرمی بسیار ریزی هستند که به صورت توده ای درآمده و در ساقه گیاه آقطی (Sambucus nigra) ، Aucuba japonica و برگ شابیزک (Atropa belladonna) دیده می شود .
بلورهایی موسوم به رافید (raphid) که به صورت باریک و نازک با دو انتهای دوکی شکل هستند در غلاف برگ گل شیپوری(Arum) ، شاخ بزی (Agave) ، برگ و ساقه گیاه برگ بیدی (Tradescantia) ، گل حنا ( Impatiens balsamica) به صورت دسته ای دیده می شوند .
بلور دیگری به نام استیلوئید (Styloid) شبیه رافید بوده اما هرمی شکل تر وضخیم تر است و دو سر مخزوطی دارد و در گیاهان خانواده زنبق (Iridaceae) ، شاخ بزی (Agavaceae) و برخی گونه های خانواده سوسن (Liliaceae) ، گل سرخ (Rosaceae) و سداب (Rutaceae) دیده می شوند .
در گیاهان عالی به ندرت کربنات کلسیم تشکیل می گردد اما در هنگام تشکیل کربنات کلسیم زائده ای به داخل سلول رشد می کند که به آن خوشه سنگ یا سیستولیت می گویند (cystolith) می گویند که در اپیدرم برگ گیاه فیلتوس( Ficus elastica) قابل مشاهده است
۳٫ تانن : تانن (tannin) در واکوئل سلولهای ویژه ای به نام ایدئوبلاست ذخیره می گردند . تانن گروه ناهمگنی از مشتقات فنلی است که در مقاطع میکروسکوپی به صورت توده های گرانولی زرد ، قرمز و یا قهوه ای دیده می شوند(شکل ۵-۵).

این ترکیب در برگ ، پریدرم ،بافت آوندی ، میوه نارس ، پوست دانه و بافتهایی که در اثر بیماری رشد اضافه دارند دیده می شوند .

تصور می شود تانن مکانیسم حفاظتی گیاه در برابر آبگبری (dehydration) ، پوسیدگی (rotting) یا پوکی و تخریب توسط جانوران باشد . از تانن در صنعت چرم سازی استفاده می شود .
۴٫ رنگدانه : در واکوئل رنگدانه های گروه فلاونوئید(flavnoid) شامل آنتوسیانین ، فلاوین و فلاونول قرار دارد .
رنگدانه واکوئلی محلول در اب است و در گلبرگ ها و میوه های رنگی یافت می شوند . به خاطر ویژگی یونی آنتوسیانین ، رنگ آن به PH بستگی دارد . آنتوسیانین (شکل ۶) در محیط اسیدی نارنجی تا قرمز ریال در PH خنثی بنفش و در محیط قلیایی آبی است .
فلاون و فلاونول طول موجهای ماورای بنفش طیف نوری را جذب می کند . و توسط حشرات درک می شوند . این رنگدانه ها به گلبرگ رنگ شیری و کرمی می دهند .
گلبرگ سفید رنگدانه ندارد و رنگ ان به خاطر انعکاس نور و فضای بین سلولی فراوان مملو از هوا است که حالت ماتی پیدا می کند .

سلول گیاهی

سلول واحد ساختاری مشترک در تمام موجودات زنده است. سلول عنصری مستقل ، کوچک و دارای اندازه میکروسکوپی است. محتویات سلولی مجموعه‌ای از اجزا با ساختاری بسیار پیچیده و ترکیبات خاص است. تمام ظواهر و پدیده‌های حیاتی و واکنشهای موجود ، ناشی از فعالیت محتویات پروتوپلاست درون سلولی است. سلولهای گیاهی نسبت به سلولهای جانوری دارای اشکال متنوعتری هستند. سلول‌های گیاهی دارای اشکال چند ضلعی با اقطار مساوی و منظم و یا کشیده هستند و علاوه بر آن سلولهای گیاهی ، محصور در غشای شکل دهنده نسبتا سخت و محکم و مقاوم هستند که گاه نازک و گاهی ضخیم است.

در یک توده سلولی همگن سازنده یک بافت ، همه سلولها دارای یک اندازه و یک شکل و معمولا چند وجهی‌اند. در گیاهان آلی اندازه سلولها متناسب با کار آنهاست و بر حسب ماهیت بافت و نقشی که در گیاه دارند اندازه آنها متفاوت است. اندازه و طول سلولهای سازنده پیکر گیاهان به ماهیت و ویژگی آن سلول بستگی دارد و به طول ملکولهای پروتئینی موجود در آنها و همچنین به میزان فعالیت هسته سلول و دوره استراحت آن ارتباط دارد.

سیتوپلاسم هر دو یاخته مجاور به وسیله منافذ موجود (پلاسمودسم‌ها) با هم ارتباط دارند. غشای سیتوپلاسمی از یک لایه دو مولکولی فسفولیپید تشکیل یافته است که پروتئینها به دو صورت سطحی و عمقی در آن غوطه‌ورند. نقش غشای سیتوپلاسمی حفظ تراوایی انتخابی است. زمینه سیتوپلاسم اساسی‌ترین قسمت درونی یاخته را تشکیل می‌دهد، زیرا اکثرا اعمال بیوسنتزی یاخته در آن صورت می‌گیرد. اندامکها در این زمینه قرار دارند. یکی از ویژگیهای سیتوپلاسم جنبش دائمی آن است که در اثر انقباض ریزرشته‌ها بوجود می‌آید، ولی ریزلوله‌ها به این جریان جهت می‌دهند.

روش مشاهده سلول گیاهی

ساده‌ترین راه مشاهده سلول گیاهی ، مطالعه سلولهای اپیدرم فلس پیاز است. اپیدرم فلس پیاز در زیر میکروسکوپ با بزرگنمایی ضعیف به صورت سلولهای چند وجهی کشیده‌ای است که بطور منظم که هم قرار داشته و بهم چسبیده‌اند. چنانچه این اپیدرم را با محلول رقیق یدیدوره آغشته سازیم هسته سلولها بطور محسوسی مشخص می‌گردد. در هسته یک یا دو هستک به صورت نقاط روشن دیده می‌شود. علاوه بر هسته در داخل سلولها واکوئل یا (حفره‌های سیتوپلاسمی) نیز وجود دارد که در ابتدا کوچک و پراکنده هستند و با رشد سلول بهم ملحق شده ، حفره‌هایی واحد و بزرگ را تشکیل می‌دهند.

در سلولهای پیر و مسن که واکوئلها قسمت اعظم فضای درونی آنها را فرا می‌گیرند هسته به گوشه‌ای رانده شده ، سایر محتویات سلول به صورت ورقه نازک در اطراف واکوئل مرکزی چسبیده به غشا باقی می‌مانند. به علت چسبندگی و یکی بودن غشای سیتوپلاسمی با غشای سلولزی لذا غشای سیتوپلاسمی بطور عادی قابل مشاهده نیست ولی با اضافه کردن چند قطره محلول آب و نمک ۲۰ درصد و ایجاد کیفیت پلاسمولیز غشای سلولی از غشای سلولزی جدا و قابل رویت می‌گردد.


دیواره یاخته‌ای

در پیرامون اغلب یاخته‌های گیاهی و بعضی از یاخته‌های جانوری ، دیواره‌ای به نام دیواره یاخته‌ای وجود دارد. دیواره یاخته‌ای در یاخته‌های گیاهان ساختار نسبتا سخت سلولزی دارد و نوعی اسکلت بیرونی را ایجاد می‌کند که به این یاخته‌ها شکل هندسی و نسبتا ثابتی می‌دهد. این دیواره که دیواره نخستین نامیده می‌شود، بوسیله پروتوپلاسم زنده یاخته ایجاد می‌شود و وجود آن اساسی‌ترین وجه تمایز بین گیاهان و جانوران است. دیواره بین دو یاخته شامل شامل سه بخش است: هر یک از دو یاخته مجاور هم ، دیواره نخستین را تولید می‌کند و بین آن دو ، لایه بین یاخته‌ای به نام تیغه میانی مشترک بین دو یاخته وجود دارد.

جنس تیغه میانی از ترکیبات پکتینی ، مانند پکتین ، است. در نتیجه افزایش سن یاخته ، ممکن است مواد دیگری ساخته شوند و از سمت داخل یاخته به صورت لایه‌ای روی دیواره نخستین قرار بگیرند که دیواره دومین یا پسین نام دارد. ارتباط بین دو یاخته از راه پلاسمودسمها صورت می‌گیرد. پلاسمودسمها در دیواره‌های نخستین در سوراخهای ریز دیواره ، جایی که دیواره فاقد تیغه میانی است، بوجود می‌آیند و سیتوپلاسم از آن محلها از یاخته‌ای به یاخته دیگر جریان می‌یابد.

غشای سلولی

غشای سیتوپلاسمی از یک لایه دو مولکولی (دو ردیفی) فسفولیپید ساخته شده که هر مولکول آن شامل یک سر آب دوست و یک دم آب گریز است. استقرار این دو ردیف مولکول در مقابل یکدیگر طوری است که دمهای آب گریز به طرف داخل و در مقابل یکدیگر و سرهای آب دوست به طرف خارج قرار گرفته‌اند. مولکولهای پروتئین در سطح بیرونی یا درونی و یا در تمام غشا وجود دارند. نقش غشای سیتوپلاسمی حفظ تراوایی انتخابی است. این غشا چون سدی نیمه تروا عمل می‌کند، نیمه تراوا بودن غشا عامل اصلی در نقش آن است.

سیتوپلاسم

سیتوپلاسم شامل تشکیلات یاخته‌ای است که ساختاری نیمه شفاف ، بی‌شکل و تقریبا یکنواخت دارد و خاصیت شکست نور در آن کمی بیش از آب است. سیتوپلاسم پس از مرگ یاخته با رنگهای اسیدی آنیلین رنگ می‌گیرد، یعنی اسیدوفیل است. برعکس ، سیتوپلاسم زنده تقریبا خنثی است. زمینه سیتوپلاسم را هیالوپلاسم گویند. در هیالوپلاسم دو دسته عناصر به حالت شناور وجود دارند: یک دسته ضمایم دائمی مانند میتوکندریها ، پلاستها ، دستگاه گلژی و غیره که اندامک نامیده می‌شوند و دسته دیگر مواد غیر دائمی حاصل از اعمال زیست شیمیایی داخل هیالوپلاسم به نام اجسام ضمیمه هستند.

در هر حال محدوده هیالوپلاسم از طرف داخل ، غشای هسته و از طرف خارج ، غشای سیتوپلاسمی یاخته است. اندامکها عبارتند از: هسته ، میتوکندری ، شبکه آندوپلاسمی ، دستگاه گلژی ، ریزلوله‌ها و ریزرشته‌ها ، لیزوزوم‌ها ، واکوئلها و پلاستها. ذرات دیگری نیز در سیتوپلاسم دیده می‌شوند که از اندامکها کوچکترند و غشا ندارند و ریبوزوم نام دارند. اگر چه ریبوزومها غشا ندارد و اندامک به شمار نمی‌آیند، اما اهمیت زیادی در سوخت و ساز یاخته دارند. سیتوپلاسم در تبادلات یاخته ، مراحل مختلف سوخت و ساز و همچنین جنبشهای سیتوپلاسمی که ممکن است چرخشی و یا موضعی باشد، نقش دارد.


ریبوزومها

ریبوزومها ذرات کروی کوچکی هستند که به صورت آزاد یا روی شبکه‌ آندوپلاسمی درون سیتوپلاسم دیده می‌شوند. با استفاده از رادیوایزوتوپها توانسته‌اند محل تشکیل اجزای ریبوزوم را تعیین کنند. بدین سان معلوم شده که RNA ریبوزومی در هستک ساخته می‌شود و از آنجا به سیتوپلاسم منتقل می‌گردد. دو بخش ریبوزوم پس از ساخته شدن به یکدیگر می‌پیوندند و ریبوزوم کامل را بوجود می‌آورند. نقش اصلی ریبوزوم‌ها شرکت در ساختن پروتئین‌ها است، یعنی جایگاه ساخت پروتئین هستند.

شبکه آندوپلاسمی

شبکه آندوپلاسمی متشکل از لوله‌های تو خالی است. در برش به صورت مجاری ظریف غشایی توخالی ، با شاخه‌های فراوان و مرتبط با یکدیگر و یا به شکل مخازن پهن و بیش متراکم و پراکنده در تمام سیتوپلاسم مشاهده می‌شود. به بسیاری از نقاط دیواره بیرونی شبکه آندوپلاسمی ، تعداد فراوانی دانه‌های ریبوزوم متصل‌اند و به همین دلیل به دو صورت دانه‌دار و بدون دانه یافت می‌شوند: شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار یا ناصاف که واجد ریبوزوم بوده و شبکه آندوپلاسمی بدون دانه یا صاف که فاقد ریبوزوم است. نقش شبکه آندوپلاسمی ، ذخیره و هدایت بعضی مواد درون یاخته و شرکت در تشکیل دیواره سلولزی یاخته و ایجاد ارتباط بین یاخته‌ها است.

دستگاه گلژی

دستگاه گلژی از واحهایی به نام تشکیل شده است. دیکتیوزومها سیستمهای غشایی ویژه‌ای هستند که از روی هم قرار گرفتن ۵ تا ۱۵ کیسه گرد و تخت با وزیکولهایی در لبه آنها تشکیل شده‌اند. هر کیسه را سیسترنا می‌نامند. دیکتیوزوم‌ها در بسته بندی پروتئین نقش دارند.

میکروبادیها

میکروبادیها وزیکولهایی هستند که از دیکتیوزومها جدا می‌شوند و خود اندامکهای ویژه‌ای را پدید می‌آورند. اینها ذرات کروی کوچکی هستند که در پیرامون آنها فقط یک غشا وجود دارد. میکروبادیها شامل پراکسی زوم و گلی اکسی زوم هستند.

لیزوزوم‌ها

لیزوزومها نیز از دیکتیوزوم‌ها جدا شده و خود اندامکهای ویژه‌ای را پدید می‌آورند و اندامکهایی به اندازه میتوکندریها و یا کوچکتر از آنها هستند که حاوی آنزیم‌های گوناگون می‌باشند و نقش آنها تجزیه سریع مولکولهای درشت و گوارش مواد هنگام تمایز یاخته‌ای است.

واکوئلها

بخش اعظم فضای یاخته‌های بالغ را واکوئل اشغال می‌کند که به صورت حفره یا کیسه‌ای است که غشایی به نام تونوپلاست آن را از سیتوپلاسم جدا می‌کند. درون واکوئل را مایعی به نام شیره واکوئلی پر کرده است. واکوئلها محل ذخیره آب و مواد آلی و کانی و همچنین تجمع مواد زاید سیتوپلاسم هستند.

میتوکندری

میتوکندریها ذرات ریزی هستند که به شکل کروی ، یا میله‌ای و یا رشته‌ای دیده می‌شوند و دارای دو غشا هستند: غشای بیرونی آنها صاف و غشای درونی به صورت چین خورده است. نقش میتوکندری ، تنفس است و ضمنا میتوکندری ، منبع انرژی می‌باشد. آنزیمهای تنفسی موجود در سطح غشای درونی آنها موجب شکستن مولکولهای گلوکز و اسیدهای آمینه و چربیها می‌شود و در نتیجه انرژی آزاد می‌گردد.

پلاستها

پلاستها را بر اساس رنگدانه‌هایی که ذخیره می‌کنند، به سه گروه کلروپلاست ، کروموپلاست و لوکوپلاست تقسیم می‌کنند. کلروپلاستها عموما قرصی شکل بوده و به علت دارا بودن کلروفیل ، سبز رنگ هستند. این اندامک غشایی دو لایه‌ای دارد. بخش درونی کلروپلاست شامل دو سیستم لایه‌ای و ماده دربرگیرنده این دو سیستم یعنی ماده زمینه‌ای یا دانه‌دار است. سیستم لایه‌ای دو بخش دارد: بخشی که گرانومها را تشکیل می‌دهد و بخش دیگری که آنها را بهم متصل می‌کند.

بخش درونی گرانوم به صورت کیسه‌های پهن شده‌ای مرتب شده‌اند و تیلاکوئید نام دارند و محل کلروفیلها هستند. نقش کلروپلاستها فتوسنتز است. لوکوپلاستها پلاستهای بی‌رنگی هستند که در یاخته‌های بشره و دیگر بافتهای بی‌رنگ وجود دارند. بعضی نشاسته ذخیره کرده و آمیلوپلاست نام دارند. گروه سوم پلاستها ، رنگدانه‌های زرد یا قرمزی داشته و کروموپلاست نامیده می‌شوند.

هسته

هسته از غشا و شیره هسته و دانه‌های کروماتین و یک یا دو هستک تشکیل شده است. DNA و RNA در هسته و میتوکندری و پلاست وجود دارند. هسته بزرگترین اندامک ساختار درونی یاخته‌های یوکاریوت است. اندازه نسبی هسته بر حسب سن و نوع یاخته فرق می‌کند.

تفاوت یاخته‌های گیاهی و جانوری

برای تمایز یاخته‌های گیاهی و جانوری می‌توان تفاوتهای زیر را بررسی کرد:

تفاوتهای متابولیسمی

تفاوتهای ساختاری

تفاوتهای تقسیمی

کلروپلاست

کلروپلاست معمولا از میتوکندری بزرگتر است و شباهت زیادی به میتوکندری دارد و جایگاه فرآیند فتوسنتز می‌باشد. کلروپلاستها جز گروهی از اندامکها هستند که این اندامکها پلاستید نام دارند. پلاستیدها در کلیه سلولهای گیاهی یافت می‌شوند و شامل اتیوپلاست ، کلروپلاست ، کروموپلاست ، آمیلوپلاست و الایوپلاست هستند.

وجه مشترک تمام پلاستیدها این است که تمام آنها از اندامک کوچک اولیه‌ای به نام پروپلاستید ایجاد می‌شوند. پروپلاستید که پیش ساز کلیه پلاستیدها است. بسته به بافت گیاه و پیامهای محیطی به انواع گوناگون پلاستها تمایز پیدا می‌کند. کلروپلاست تنها پلاستیدی است که کلروفیل دارد و عمل فتوسنتز را انجام می‌دهد.


کلروپلاستها به دلیل رنگ داشتن رنگ سبز از اولین اندامکهایی هستند که در یاخته‌های گیاهی نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند. ووشر در سال ۱۸۰۳ رده بندی جلبکهای رشته‌ای آب شیرین را بر بنای شکل ذرات سبز موجود در آنها قرار داد و آنها را به کونفروهای مارپیچی ، ستاره‌ای و لوله‌ای تقسیم کرد. در جلبکها کلروپلاستها ساختمان ساده‌تری دارند و اغلب آنهارا کروماتوفور می‌نامند. در گیاهان پیشرفته و عده‌ای از جلبکهای سرخ و قهوه‌ای کلروپلاستها کروی ، بیضوی و یا اغلب عدسی شکل هستند.

اندازه کلروپلاست

کلروپلاستها اندازه بسیار متفاوتی دارند. طول آنها از حدود ۲ تا بیش از ۳۰ میکرون می‌رسد. در گیاهان پیشرفته طول کلروپلاستها ۳ تا ۱۰ میکرومتر ، عرض آنها ۱ تا ۳ و ضخامتشان ۱ تا ۲ میکرومتر است. اندازه کلروپلاست به ویژگیهای وراثتی ، سن یاخته و دیگر ویژگیهای فیزیولوژیکی یاخته وابسته است. یاخته‌های پلی پلوئید کلروپلاستهای درشت‌تری از یاخته‌های دیپلوئید دارند.

رنگ کلروپلاست

کلروپلاستها به دلیل داشتن کلروفیل اغلب سبز رنگ هستند اما در برخی شرایط فیزیولوژیکی یا بر حسب نوع یاخته و میزان نسبی رنگیزه‌های غیر کلروفیلی ممکن است به رنگهای دیگری دیده شوند. در جلبکهای قهوه‌ای و قرمز ، رنگ سبز کلروفیل بوسیله سایر رنگیزه‌ها پوشیده شده است.

تعداد و محل کلروپلاست

تعداد کلروپلاست بر حسب نوع یاخته ، گونه گیاهی و سن یاخته تغییر می‌کند. تعداد کلروپلاستها در هر میلیمتر مربع برگ کرچک به حدود ۴۰۰ هزار می‌رسد و یک درخت ممکن است تا ۱۰۱۲ عدد کلروپلاست داشته باشد. کلروپلاستها در یاخته‌های جلبکها و گیاهان مختلف در بخشهای مختلف یاخته قرار می‌گیرند. بطور معمول در بخشهای کناری یاخته که امکان دریافت نور بیشتر است فراوانی بیشتری دارند.


پوشش پلاستی

غشای خارجی

غشای خارجی کلروپلاست ضخامت متوسط حدود ۶۰ آنگستروم دارد و از نوع غشاهای زیستی واحد است. این غشا صاف است، ریبوزوم ندارد و سد بین سیتوزول و درون پلاست است.

اطاق خارجی

اطاق خارجی یا فضای بین دو غشا وسعت متوسط حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ آنگستروم دارد و از مایعی دارای آب ، ترکیبات مختلف آلی ، مقدار کمی نمکهای کانی و یونهای حاصل از آنها پر شده است.

غشای داخلی

این غشا ویژگیهای عمومی شبیه غشای خارجی دارد. ضخامت متوسط آن حدود ۶۰ آنگستروم است. گرچه غشای داخلی می‌تواند چین خوردگیهایی را به درون پلاست داشته باشد. اما نظریه کنونی بر این است که سیستمهای غشایی درونی کلروپلاست اساسا مستقل از غشای داخلی است.

اطاق داخلی

ماده زمینه‌ای یا استروما اطاق داخلی کلروپلاست را پر کرده است. در استروما اجزای قابل رویت با میکروسکوپ الکترونی مانند سیستم غشاهای درونی ، مولکولهای DNA مشابه با پروکاریوتها ، ریبوزومهای از نوع ۷۰s به حالت منفرد یا پلی‌زوم. در استروما اغلب ذرات نشاسته نیز وجود دارد. استروما دارای آنزیمهای مختلف از جمله آنزیمهای واکنشهای مرحله تاریکی فتوسنتز و آنزیمهای لازم برای بیوسنتز پروتئینهاست.


سیستم غشایی درون کلروپلاست

در استرومای کلروپلاستها ساختمانهای غشایی زیادی وجود دارند که مقدار آنها و نوع آرایششان به حسب نوع گیاه و ویژگیهای فیزیولوژیکی یاخته‌ها متفاوت است. این ساختمانها تیلاکوئید نام دارند. این غشاها با سازمان یافتگی بسیار ویژه خود جایگاه انجام واکنشهای مرحله نوری فتوسنتز هستند.در روی این غشاها رنگیزه‌های نوری یافت می‌شود.

کلروپلاست جایگاه فتوسنتز

فتوسنتز فرایندی است که در گیاهان سبز برای تولید مواد غذایی بکار می‌رود که با استفاده از دی‌اکسید کربن و نور خورشید انجام می‌شود. فتوسنتز شامل دو سری واکنش وابسته به نور و غیر وابسته به نور است. واکنشهای غیر وابسته به نور یا واکنشهای تاریکی در استرومای کلروپلاست صورت می‌گیرد و طی آن انرژی شیمیایی لازم برای انجام واکنشهای مرحله نوری تامین می‌شود. این مرحله در بیشتر گیاهان در شب انجام می‌شود. در واکنشهای مرحله نوری با استفاده از دی‌اکسید کربن و نور خورشید انواع مختلف کربوهیدراتها ساخته می‌شود.

ژنوم کلروپلاست

کلروپلاست مانند میتوکندری DNA دارد و در آن همانند سازی ، رونویسی و پروتئین سازی مستقل از هسته صورت می‌گیرد. این فرایندها در بستره کلروپلاست انجام می‌گیرد. به نظر می‌رسد DNA کلروپلاستها مانند DNA میتوکندریها به غشای داخلی کلروپلاست چسبیده‌اند. اندازه ژنوم کلروپلاست در تمام گیاهان مشابه است. DNA کلروپلاستها ملکولهایی حلقوی هستند. ژنوم کلروپلاست ۱۲۰ ژن دارد و محصولات شناخته شده آنها شامل RNA‌های ریبوزومی ، tRNAها ، برخی زیر واحدهای RNA پلی‌مراز ، برخی از پروتئینهای ریبوزومی و تعدادی از آنزیمهایی است که در فتوسنتز نقش دارند.

کلروپلاست‌زایی

کلروپلاست از تمایز پلاست اولیه و اتیوپلاست بوجود می‌آید. کلروپلاست مثل میتوکندری طی چرخه سلول بزرگ می‌شود و تقسیم دوتایی پیدا می‌کند. صفاتی که توسط DNA کلروپلاست تعیین می‌شوند، مانند وجود رنگدانه‌های عمل کننده در فتوسنتز در ۳/۲ گیاهای عالی از وراثت سیتوپلاسمی تبعیت می‌کنند و توارث اکثرا دو والدی می‌باشد. به عنوان مثال از آمیزش گیاه نر و ماده‌ای که یکی کلروپلاست سالم و دیگری کلروپلاست معیوب دارد، گیاهانی حاصل می‌شوند که برگهای آنها دارای لکه‌های سبز و سفید هستند، لکه‌های سبز مربوط به کلروپلاست سالم است، در حالی که لکه‌های سفید مربوط به کلروپلاست معیوب هستند.

 


القای پلاست اولیه توسط نور و مراحل تمایز آن به کلروپلاست بالغ

پلاست اولیه در سلولی که به تاریکی عادت دارد فقط غشای خارجی و داخلی دارد.

در اثر مجاورت با نور ، کلروفیل ، فسفو لیپیدها ، بستره کلروپلاست و پروتئینهای تیلاکوئیدی ساخته می‌شوند و وزیکولهای کوچک از غشای داخلی جوانه می‌زنند.

با بزرگ شدن پلاستها ، بعضی از وزیکولهای گرد ادغام می‌شوند و وزیکولهای پهن تیلاکوئیدی را تشکیل می‌دهند.

در مراحل آخر تمایز کلروپلاست ، بعضی از وزیکولهای تیلاکوئیدی روی هم انباشته می‌شوند و گرانا (جمع گرانوم) را بوجود می‌آورند.

تکامل پلاستها از موجودات ابتدایی

از موجودات ابتدایی یا باکتریهای فتوسنتز کننده تکامل ساختارهای پلاستی در سه جهت انجام گرفته است.

گسترش سطح نسبت به حجم که بخصوص برای کسب انرژی نورانی مناسب است.

گزینش انواع مختلفی از رنگیزه‌های پذیرنده نور ، تشکیل گیرنده‌های نوری بسیار مختلف را امکان پذیر می‌سازد.

تخصصی شدن اعمالی که منجر به تغییر ترکیب و ساختمان پلاست شده و موجب تولید انواع مختلف پلاستهای عمل کننده شده است که می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند.

میتوکندری

میتوکندریها در تمام سلولها دارای تنفس هوازی به جز در باکتریها که آنزیمهای تنفسی آنها در غشای سیتوپلاسمی جایگزین شده‌اند وجود دارند. این اندامکها ، نوعی دستگاه انتقال انرژی هستند که موجب می‌شوند انرژی شیمیایی موجود در مواد غذایی با عمل فسفوریلاسیون اکسیداتیو ، به صورت پیوندهای پرانرژی فسفات (ATP) ذخیره شود.

تاریخچه

اولین بررسیهای انجام شده بر روی میتوکندریها ، در سال ۱۸۹۴ بوسیله آلتمن صورت گرفت که آنها را بیوپلاست یا جایگاههای زنده نامید. و نظر داد که بین واکنشهای اکسایش و کاهش سلول و میتوکندری وابستگی وجود دارد. در سال (۱۸۹۷) بتدا با بررسیهای بیشتر آنها را میتوکندری نامید و در ۱۹۰۰ ، میکائیلیس به کمک معرف رنگی سبز ژانوس میتوکندری را در سلولهای زنده مشاهده کرد. واربورگ در سال ۱۹۱۳ آنزیمهای تنفسی را در این اندامک نشان داد. سرانجام برای اولین بار ، در سال ۱۹۳۴ ، بنسلی و هر ، توانستند آنها را از سلولهای کبدی جدا کرده و بعد آن بررسیهای بیشتر و عملی‌تر روی آن صورت گرفت.

شکل میتوکندریها متغیر اما اغلب رشته‌ای یا دانه‌ای می‌باشند. میتوکندریها در برخی مراحل عمل خود می‌توانند به شکلهای دیگری درآیند. مثلا ، یک میتوکندری طویل ممکن است در یک انتهای خود متورم شده و یه صورتی شبیه گرز درآید. (مثلا در سلولهای کبدی چند ساعت بعد ورود غذا) یا ممکن است میان تهی شده و شکلی شبیه راکت تنیس به خود بگیرد. گاهی میتوکندریها حفره مانند شده و دارای بخش مرکزی روشنی می‌شود. اما بعد از مدتی ، تمام این تغییرات به حالت اول برمی‌گردد.

اندازه

ابعاد میتوکندریها نیز متغیر است و در بیشتر سلولها ضخامت آنها ۵۰µm و طول تا ۷µm می‌رسد. اما متناسب با شرایط محیطی و نیز مرحله عمل سلول ، فرق خواهد کرد. در سلولهایی که هم نوع هستند یا دارای عمل مشترک می‌باشند دارای اندازه ثابت می‌باشند.

ساختمان میتوکندری

غشای خارجی

حدود ۷۵ – ۶۰ آنگستروم ضخامت دارد و از نوع غشاهای زیستی با ساختمان سه لایه‌ای می‌باشد. این غشا صاف و فاقد چین خوردگی است و هیچ ریبوزومی به آن نچسبیده، گاهی توسط شبکه آندوپلاسمی احاطه می‌شود اما هیچگاه پیوستگی بین این دو دیده نشده است.

اطاق خارجی

زیر غشای خارجی ، فضایی در حدود ۲۰۰- ۱۰۰ آنگستروم وجود دارد که به آن اطاق خارجی گفته می‌شود. که شامل دو بخش است: فضای بین دو غشا و فضای درون تاجها یا کریستاها یا کرتها. اما در برخی جاها غشای داخلی و خارجی بهم چسبیده و اندازه این فضا تقریبا صفر می‌شود. در این مناطق در مجاورت دو غشا ، تراکمی از ریبوزومهای سیتوپلاسمی دیده می‌شود. به خاطر همین در نظر گرفته شده که این مناطق ، محل عبور پروتئینهای مورد نیاز از سیتوزول به میتوکندری می‌باشند. در این اطاق ، ترکیباتی مثل آب ، نمکهای کانی و یونها ، پروتئینها ، قندها ، و چربیها SO2 ، O2 ، ATP و ADP وجود دارند. مقدار آب ، بر اندازه کریستاها و در نتیجه بر ساخت ATP تاثیر گذار است.

غشای داخلی

ضخامتش مثل غشای خارجی است اما ترکیب شیمیای آن فرق می‌کند. دارای چین‌خوردگیهای فراوانی است که به چینها ، تاج یا کریستا گفته می‌شود. این چینها برخلاف سلولهای گیاهی ، در سلولهای جانوری منظم قرار گرفته‌اند.

اطاق داخلی

فضای درونی میتوکندری که بوسیله غشای داخلی دربرگرفته شده، اطاق داخلی گویند. که از ماده زمینه‌ای با بستره دربر گرفته شده است که ترکیب و ویژگیهای کلی آن ، شبیه سیتوزول می‌باشد و دارای آنزیمهای خاص و ریبوزوم خاص خود (۷۰S شبیه سلولهای پروکاریوتی) می‌باشد. تعداد DNA ، بر حسب نوع و سن سلول فرق می‌کند و مثل پروکاریوتها ، دارای سیتوزین و گوانین زیادی است در نتیجه در مقابل گرما مقاوم می‌باشد.

ژنوم میتوکندری

بررسیها نشان می‌دهد که DNA سازی در میتوکندری صورت می‌گیرد. طبق این بررسی به وجود DNA در میتوکندری پی می‌بریم. علاوه بر همانند سازی RNA و DNA سازی ، پروتئین سازی هم در میتوکندری صورت می‌گیرد. این فراینده توسط آنزیمها و ملکولهای خاص خود اندامک صورت می‌گیرد. DNA میتوکندری اغلب موجودات حلقوی است. جایگاه DNA در ماده زمینه میتوکندری و بعضی مواقع چسبیده به غشای داخلی میتوکندری است. ژنوم میتوکندری سلولهای اغلب جانوران از ۲۰ – ۱۵ هزار جفت نوکلئوتید تشکیل یافته است و ژنوم میتوکندری در پستانداران حدود ۱۰۵ برابر کوچکتر از ژنوم هسته‌ای است.

محصولاتی که توسط DNA میتوکندری رمز می‌شوند شامل RNAهای ریبوزومی میتوکندری tRNA ها و برخی از پروتئینهای مسیر تنفس می‌باشد. بعضی از پروتئینهای میتوکندری نیز در هسته رمز می‌شوند و پس از ساخته شدن در سیتوزول وارد اندامک می‌شوند. مثال مفروض از صفتی که توسط ژنوم میتوکندری تعیین می‌شود، جهت پیچش صدف در حلزون است که از وراثت سیتوپلاسمی تبعیت می‌کند. در حقیقت این صفات توسط ژنوم میتوکندری که همراه میتوکندری‌های موجود در سیتوپلاسم وارد سلول تخم می‌شوند، انتقال می‌یابد و توارث به صورت تک والدی در اکثر آنها می‌باشد.

نقش زیستی میتوکندری

تنفس هوازی سلولها

تمام مواد انرژی‌زا ، ضمن تغییرات متابولیکی درون سیتوپلاسمی با واسطه ناقلین اختصاصی به بستره میتوکندری می‌رسد. گلوکز بعد از تبدیل به استیل کو آنزیم A طی گلیکولیز به میتوکندری وارد می‌شود تا در چرخه کربس استفاده شود و اسیدهای چرب بوسیله کارنی تین به داخل میتوکندری حمل شده که اینها هم سرانجام به استیل کو آنزیم A تبدیل می‌شوند. اسیدهای آمینه بعد از ورود به بستره به استیل کو آنزیم A تبدیل می‌شوند.

با انجام هر چرخه کربس که با استفاده از یک استیل کوآنزیم A در بستره میتوکندری آغاز می‌شود، علاوه بر CO2 و H2O سه مولکول نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید و یک مولکول FADH2 و یک مولکول GTP تولید می‌شود. این ناقلین انرژی در زنجیره انتقال الکترون استفاده شده و موجب تولید ATP می‌شوند.

سنتز اسیدهای چرب

یکی از راههای تولید اسید چرب ، سیستم میتوکندریایی می‌باشد که عکس اکسیداسیون یا تجزیه آنها می‌باشد.

دخالت میتوکندری در گوارش چربیها

در هنگام گرسنگی ، میتوکندریها به طرف ذرات چربی حرکت کرده و روی ذرات چرب خم شده و آنزیمهای میتوکندریایی شروع به هضم چربی و آزادسازی انرژی می‌کنند.

ذخیره و تجمع مواد در میتوکندریها

میتوکندریها می‌توانند در اطاق داخلی خود مواد مختلف را انباشته کنند که این مواد عبارتند از: ترکیبات آهن‌دار ، چربیها ، پروتئینها ، کاتیونها و آب. در اثر ذخیره این مواد ، میتوکندریها اغلب به حالت یک غشایی و شبیه باکتریهای کوچک دیده می‌شوند و به تدریج ، کریستاها محو می‌شوند اما بعد از حذف این مواد ، دوباره همه به حالت اول برمی‌گردد.

محل میتوکندریها در سلول

اغلب در اطراف هسته دیده می‌شوند اما در شرایط مرضی در حواشی سیتوپلاسم ظاهر می‌شوند. این پراکنش ، تحت تاثیر مقدار گلیکوژن و اسید چرب می‌تواند قرار بگیرد. در طول میتوز میتوکندریها در مجاورت دوک جمع می‌شوند و وقتی تقسیم پایان می‌یابد، در دو سلول دختر ، پراکنش تقریبا یکسانی پیدا می‌کند. پراکنش میتوکندریها را می‌توان بر حسب عمل آنها از نظر تامین انرژی ، مطرح کرد که میتوکندریها در داخل سلولها جابجا شده و خود را به جایی که نیاز به ATP بیشتر است می‌رسانند.

تعداد میتوکندریها در سلول

تشخیص ارزش میتوکندریایی یک سلول دشوار است. اما اغلب بر حسب نوع سلول مرحله عمل سلول متفاوت می‌باشد. در یک سلول معمولی کبد بیشترین تعداد و در حدود ۱۰۰۰ تا ۱۶۰۰ عدد وجود دارد که در اثر تحلیل رفتن سلول و نیز سرطانی شدن آن کاهش می‌یابد. و در مقابل ، تعداد میتوکندری در بافت لنفی ، خیلی کمتر است. در سلولهای گیاهی ، کمتر از جانوری می‌باشد چون بسیاری از اعمال میتوکندریها ، بوسیله کلروپلاست انجام می‌شود.

منشا میتوکندری

دو نظریه بیان شده است: یکی اینکه میتوکندریها ممکن است از قالبهای ساده‌تری ساخته شوند (تشکیل Denovo) و دیگر اینکه میتوکندریهای جدید از تقسیم میتوکندریهای قبلی بوجود می‌آیند. به این صورت که تعداد آنها ، در طول میتوز و نیز در اینترفاز افزایش یافته و بعد بین دو سلول دختر ، پراکنش می یابند.

خاستگاه پروکاریوتی میتوکندری

فرضیه‌ای در این صدد مطرح شده است که: در گذشته بسیار دو ر، جو زمین فاقد اکسیژن بوده و جاندارانی که در آن زمان می‌زیسته‌اند بیهوازی بودند. با گذشت زمان و ضمن واکنشهای شیمیایی ، جو زمین دارای اکسیژن شده و به تدریج جانداران آن زمان و بویژه پروکاریوتها به علت ساختمان ساده خود ، هوازی شده‌اند. بعدها این پروکاریوتها هوازی شده ، توسط سلولهای یوکاریوتی بلعیده شدند و از این همزیستی سلولهای یوکاریوتی هوازی ایجاد شدند. پس اجداد میتوکندری براساس این فرضیه ، باکتریها می‌باشند.

واکوئل

بررسی انواع مختلفی از بافتها نشان می‌دهد که بخشی از سیتوپلاسم بویژه در یاخته‌های گیاهی بوسیله اندامک حجیمی که آن را واکوئل می‌نامند پر شده است. مجموعه واکوئلهای هر یاخته ، دستگاه واکوئلی را تشکیل می‌دهد که آن را در مقایسه با کوندریوزومها (مجموع میتوکندریها) و پلاستیدوم (مجموع پلاستها) واکوئم می‌نامند. ممکن است واکوئلها ۸۰ تا ۹۰ درصد حجم یاخته‌ای را پر کنند و سیتوپلاسم را به صورت لایه نازکی در کناره‌های یاخته باقی گذارند.

اولین گزارش در مورد واکوئلها بیشتر بر روی ویژگی شفاف بودن این اندامکها تکیه داشت و نام واکوئل از کلمه لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دید ابداع شد که واکوئل حفره یاخته‌ای کم و بیش غیر فعال است. در سالهای اخیر ، پویایی و اهمیت تبادلهای واکوئلی به اثبات رسیده و واکوئلها به عنوان یکی از اندامکهای فعال یاخته‌ای منظور شده‌اند.

دستگاه گلژی

اطلاعات اولیه

با مطالعه سلولها توسط میکروسکوپهای نوری و الکترونی به این نتیجه رسیده‌اند که دستگاه گلژی هم در یاخته‌های جانوری و هم در یاخته‌های گیاهی وجود دارد و یکی از اجزای مهم ساختمانی یاخته‌هاست که بویژه در اعمال ترشحی سلولها فعالیت زیادی دارد. این دستگاه می‌تواند به صورت شبکه‌ای در مجاورت هسته ، یا به صورت بخشهای هلالی شکل و مجزا از یکدیگر به نام دیکتیوزومها در برشهای یاخته‌ها دیده شوند. دیکتیوزومها در گیاهان پیشرفته ، جلبکها و نیز در خزه‌ها مشاهده شده‌اند. در قارچها ، دیکتیوزومها کمیاب هستند و در پروکاریوتها تاکنون دیکتیوزومی شناخته نشده است.


ی

واحد ساختمانی یا بخش اصلی تشکیل دهنده دستگاه گلژی دیکتیوزوم است و شکلهای دیگر آن می‌توانند از اجتماع تعدادی دیکتیوزوم تشکیل شوند. هر دیکتیوزوم بطور معمول از اجتماع ۳ تا ۸ ساختمان کیسه‌ای که هر کدام را یک ساکول ، سیسترون با سیسترنا نیز می‌نامند تشکیل شده است.

ساکول یا سیسترن یا سیسترنا

کیسه‌های پهن و قرصی شکل غشایی هستند که بخش میانی صاف و وسعتی حدود یک میکرومتر دارند. اما کناره‌های کیسه بسیار چین خورده و متراکم است که قدرت جوانه زدن دارند و وزیکولهای کوچکی را ایجاد می‌کنند. هر ساکول حالت کمانی دارد و یک سطح آن برآمده و سطح دیگر فرو رفته است. ضخامت غشای ساکول همانند غشای شبکه آندوپلاسمی است. سطح سیسترن یا ساکول صاف و بدون ریبوزوم است. بین ساکولهای یک دیکتیوزوم سیتوزول وجود دارد و توسط پروتئینهای رشته‌ای و لوله‌ای بهم متصل شده‌اند. همه زیر لوله‌های پروتئینی که در سیتوزول بین دو کیسه یا ساکول قرار دارند همسو هستند.

دیکتیوزوم

هر دیکتیوزوم دستگاه گلژی دارای سه سطح یا سه ناحیه است.

ناحیه یا قطب محدب: این قطب به نامهای مختلف از جمله سطح نزدیک ، سطح تشکیل ، سطح کروموفیل ، سطح اسموفیل و سطح سیس (Cis) نامیده می‌شود. این بخش نزدیک به شبکه آندوپلاسمی و گاهی پوشش هسته‌ای قرار دارد و از راه حفره‌های گذر یا وزیکولهای انتقالی با شبکه آندوپلاسمی ارتباط دارد و مواد از ناحیه Transition شبکه آندوپلاسمی به دستگاه گلژی می‌رسد. این سطح کروموفیل یا رنگ دوست است.

ساکولهای جدید از این سطح بر روی ساکولهای قدیم قرار می‌گیرند و به همین جهت سطح تشکیل نیز نامیده می‌شوند. غشاهای سیترناهای جدید نازکتر از قدیمیها هستند. وزیکولهای کوچکی به نام وزیکولهای انتقالی یا حفره‌های گذر به عنوان ساختارهای انتقالی برای حمل مواد از شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار به گلژی در منطقه سیس وارد عمل می‌شود. گاهی برخی وزیکولها از بخش سیس گلژی به شبکه آندوپلاسمی برگردانده می‌شوند.

ناحیه میانی: چند کیسه یا ساکول دارد که بطور منظم روی هم قرار گرفته‌اند. تعداد این کیسه‌ها به نوع سلول بستگی دارد و اغلب نزدیک به ۵ است.

ناحیه یا قطب مقعر: به نامهای سطح ترشح ، سطح گود یا کاو ، سطح بلوغ ، منطقه ترانس ، سطح کروموفوب یا رنگ گریز نیز خوانده می‌شود. این سطح دور از شبکه آندوپلاسمی و در مجاورت کیسه‌های ترشحی و گرانولهای ذخیره‌ای قرار دارد و مواد از این طریق از گلژی خارج می‌شوند و با واسطه حفره گلژی به سوی بخشهای دیگر از جمله غشای سیتوپلاسمی می‌روند. در این سطح ساکولها یا سیسترناهای قدیمی به صورت حفره یا وزیکول در می‌آیند که مواد ترشحی در آنها وجود دارد.

تفاوت دستگاه گلژی در سلولهای گیاهی و جانوری

در تفسیر دستگاه گلژی هنوز اختلاف نظر وجود دارد.برخی پژوهشگران مجموعه ۵ – ۴ دیکتیوزوم را که مجاور هم قرار گرفته و بوسیله لوله‌های بسیار باریکی بهم متصل شده‌اند دستگاه گلژی نامیده‌اند. برخی دیگر معتقدند که همه دیکتیوزومهای یاخته می‌تواند در ارتباط و پیوستگی باشند و مجموع آنها را دستگاه گلژی می‌نامند. در یاخته‌های جانوری دیکتیوزومها اغلب بهم پیوسته‌اند و شبکه‌ای واقعی را تشکیل می‌دهند که همان دستگاه گلژی است. در یاخته‌های گیاهی دیکتیوزومها اغلب جدا از هم هستند و به همین دلیل مشاهده میکروسکوپی آنها نیز دشوارتر است.

ترکیب شیمیایی دستگاه گلژی

اساس ترکیب شیمیایی دستگاه گلژی فسفو لیپو پروتئینی است. این دستگاه حاوی پلی سارکاریدها ، مواد قندی مثل گلوکز آمین ، گالاکتوز ، گلوکز ، مانوز و فوکوز هستند. آنزیمهایی در بخشهای مختلف دیکتیوزوم وجود دارد. نظیر ویتامین پیروفسفاتاز ، فسفاتازهای اسیدی ، نوکلئوتید آدنین دی‌نوکلئوتید فسفاتاز ، گلوکز ۶ – فسفاتاز و NADH – سیتوکروم رداکتاز که دو تای آخر از آنزیمهای شاخص شبکه آندوپلاسمی می‌باشند.

حضور آنها در دستگاه گلژی که در قسمت لبه‌های متورم کیسه قرار دارند نشانه ارتباط شبکه آندوپلاسمی و دیکتیوزوم است. یکی از عمده‌ترین و شاخص‌ترین گروه آنزیمی بخش گلژی گلیکوزیل ترانسفرازها هستند که با انتقال قندها به پروتئینها و به لیپیدها موجب تشکیل گلیکو پروتئین و گلیکو لیپید می‌شوند. ضمنا آب ، مواد معدنی و گلیکو پروتئین از دیگر ترکیبات شیمیایی گلژی هستند.

منشا دستگاه گلژی

مسئله خاستگاه دیکتیوزومها هنوز مورد بحث است و در این زمینه فرضیه‌ها و نظریه‌های چندی ارائه شده است. بدیهی است که هر یاخته در شرایط عادی بطور معمول تعدادی از دیکتیوزومهای خود را از یاخته والدی به ارث برده است. سه نظریه مهم از این قرارند:

ایجاد وزیکولها و یا حفره‌هایی از شبکه آندوپلاسمی صاف و یا گاهی از پوشش هسته‌ای که بر سطح نزدیک یا سطح تشکیل دیکتیوزوم افزوده می‌شود. البته این پدیده امروز مورد بحث است و تائید عمومی ندارد زیرا حفره‌های گذر یا انتقالی جدا شده از شبکه آندوپلاسمی بیشتر جذب کناره‌های کیسه‌های دیکتیوزومی می‌شوند و عاملی برای پایداری و امکان جوانه زنی کیسه‌ها را فراهم می‌کند.

تشکیل از نو با زیر بنای به هم پیوستن قطعاتی از شبکه آندوپلاسمی دستگاه گلژی را بوجود می‌آورد.

دیکتیوزومهای جدید از تقسیم دیکتیوزومهای پیشین بوجود می‌آید.

اعمال دستگاه گلژی

این دستگاه اعمال زیاد و مهمی را انجام می‌دهد و از آن به پلیس راه سلول یاد می‌کنند. اعمال آن را تیتروار بیان می‌کنیم :

پردازش و آماده سازی محصولات تازه سنتز شده سلولی.

گلیکوزیلاسیون پروتئینهای ترشحی: این فرایند در شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار آغاز می‌شود اما طویل شدن و پردازش زنجیره پلی‌ساکارید در گلژی انجام می‌گیرد.

سولفاتاسیون: افزودن گروه‌های سولفات به پروتئینها در سطح دور یا ترانس انجام می‌گیرد.

افزودن گروه‌های فسفات به پروتئینها.

راهنمایی پروتئینها به سوی هدف نهایی.

دخالت در سازماندهی برخی از اندامکهای سلولی از جمله لیزوزومها.

دخالت در تشکیل ، گسترش و رشد غشای سلولی.

دخالت در ترشحات نورونی یا تشکیل کیسه‌های سیناسپی محتوی نوروترانسیمتر

ترشح موسیلاژها و مواد ژله‌ای با زیر بنای پلی ساکاریدهای اسیدی بویژه در سلولهای گیاهی.

دخالت در تولید و ترشح پولک و پوشش سیلیسی سطح جلبکها.

دخالت در اگزوسیتوز سلول.

ایجاد تغییرات شیمیایی در مولکولها.

هسته

اجزای اصلی هسته

ذرات اساسی که کلیه هسته‌ها از آنها ترکیب شده است، عبارتند از:

پروتون‌ها

نوترون‌ها


اسی هسته

این خواص بر دونوع است که عبارتند از :

خواص مستقل از زمان : خواصی هستند که وابسته به زمان نیستند. مانند جرم ، اندازه ، بار

خواص وابسته به زمان : خواصی هستند که وابستگی به زمان دارند. مانند واپاشی پرتوزا و واکنشهای هسته‌ای

جرم و بار هسته

جرم هسته را می‌توان با این فرمول زیر پیدا کرد : M=Z×Mh + N×Mn که در آن ، M جرم هسته ، Mh جرم یک اتم هیدروژن یا جرم پروتون و Mn جرم نوترون می‌باشند.

شعاع هسته

آزمایش‌های دقیق‌تر با بهره‌گیری از پراگندگی ذرات هسته‌ای دیگر و الکترون‌ها نشان داده‌اند. شعاعی که در آن ، آثار هسته‌ای ظاهر می‌شود، از رابطه زیر بدست می‌آید:

R=R0 A1/3

که در آن ، R0 ثابت شعاع دارای این مقادیر است:R0=1.2 F , 1.4 F که در آن F نماد فرمی ، واحد طول هسته‌ای است و A جرم اتمی می‌باشند.

خواص دینامیکی هسته

هسته‌ها مانند اتم‌ها می‌توانند در حالت برانگیخته با انرژی‌های معین باشند. گذارهای بین حالت‌های برانگیخته با گسیل تابش الکترو مغناطیسی صورت می گیرد (اشعه گاما).

هسته‌ها همچنین می‌توانند به یگدیگر تبدیل شوند. بعضی از تبدیل‌ها خود به‌ خود با گسیل الکترون‌های مثبت یا منفی (ذره بتا) یا گسیل ذره آلفا صورت می‌گیرد.

تبدیل‌های متنوعی را می‌توان توسط بمباران هسته‌ای القاء کرد.

قانون بقای ذرات: تعداد نوکلئون‌ها تحت هر شرایطی و هر تبدیلی پایسته است(مجموعشان ثابت است).

مروری بر ساختار و عملکرد واکوئل های گیاهی

 دستگاه واکوئولی

 مجموعه واکوئول های یک سلول دستگاه واکوئولی را تشکیل می دهد که واکوئم نیز نامیده می شود (دانژار) یکی از ویژگی های یاخته گیاهی وجود دستگاه واکوئولی بسیار گسترده در آن است.

 واکوئول ها اندامک هایی دارای تغییر و تحول زیاد هستند. تعداد، اندازه، نوع و غلظت محتوای درونی آنها به درجه ی تمایز سلول ها، شرایط محیطی، فصل و شرایط فیزیولوژیکی سلول بستگی دارد. در سلول مر یستمی واکوئول ها کوچک اند. به تدریج با بزرگ شدن سلول ها و تمایز آنها واکوئول ها به هم می پیوندند و گسترش یافته به طوری که هسته و سیتوپلاسم را به کناره های سلول می راند. تغییرات واکوئول در سلول های محافظ روزنه دارای نظم شبانه روزی هتند. هنگام روز با ورود یون های Na+ ، Cl و H+ و قند و افزایش فشار اسمزی آب جذب نموده و حجیم می شوند و روزنه ها باز می گردد و هنگام شب عکس این عمل صورت گرفته و روزنه ها بسته می شوند.

در سلول های کامبیومی، واکوئول ها دارای نظم سالانه اند. در زمستان کوچک و در فصل بهار دوباره حجیم می شوند. هنگام تمایززدایی، واکوئول های حجیم خرد می شوند. به این ترتیب که حجم این واکوئول ها کاهش می یابد و موجب بازگشت سیتوپلاسم و هسته به وضع مشابه سلول جوان می گردد.

اولین گزارش ها در مورد واکوئول ها بیشتر بر روی ویژگی «شفاف بودن» این اندامک ها تکیه داشت و نام واکوئول از کلمه ی لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دید ابداع شد که واکوئول، حفره ی  یاخته ای کم و بیش غیر فعال است. در سال های اخیر، پویایی و اهمیت تبادل های واکوئولی به اثبات رسیده و واکوئول ها به عنوان یکی از اندامک های فعال یاخته ای منظور شده اند.

 ساختار و فرا ساختار

در ساختمان واکوئول ۲ بخش اصلی تشخیص داده می شود که عبارتند از:

۱- غشای واکوئول یا تونوپلاست که مشابه پلاسمالم و متشکل از دو لایه فسفولیپیدی و پروتئین هاست با این تفاوت که بخش های گلیکولیپیدی و گلیکوپروتئینی در بخش درونی واکوئول قرار دارد و به عنوان گیرنده مواد موجود در واکوئول عمل می کنند. تونوپلاست غشایی مناسب برای مبادله مواد است زیرا دارای سطح وسیع است.

۲- محتوای واکوئولی: جنس و غلظت آن بر حسب گونه, نوع سلول و حالت فیزیولوژیکی جاندار بسیار متغیر است. محتوای واکوئول ها ممکن است محصولات متابولیزم اولیه یا ثانویه باشند.

مهمترین محصولات متابولیزم اولیه که در شیره ی واکوئولی وجود دارند، عبارتند از:

۱- اسیدهای کربوکسیلیک: عامل pH اسیدی محتوای واکوئولی هستند. اسید اکسالیک، اسید تارتریک، اسید مالیک و اسید سیتریک به ویژه در شیره های واکوئولی میوه ها وجود دارند. اسید اکسالیک برای گیاه سمی است ولی با تشکیل اکسالات کلسیم نامحلول «غیر سمی» می شود. اکسالات کلسیم به شکل های مختلفی متبلور می شود: رافیدها (بلورهای سوزنی شکل)، ماکل ها (بلورهای در هم رفته)، شن بلوری.

۲- گلوسیدها (کربوهیدرا ها): شامل مونوساکاریدها، دی ساکاریدها، پلی ساکاریدها و تروزیدها می باشند. مثلا گلوکز و فروکتوز در شیره ی واکوئولی میوه ی ترش و شیرین و آمیگدالین و دیژیتالین (هتروزید) در شیره ی واکوئولی هسته های تلخ به ویژه بادام وجود دارند.

۳- اسید آمینه و پروتئین ها: شیره ی واکوئولی سلول های لوله ای شیرابه ای دارای اسید های آمینه بازی می باشد. بخش های مهمی از پروتئین های ذخیره ای پس از آنکه غلظتشان زیاد شد به صورت دانه های آلورن در می آیند.

مهمترین محصولات متابولیزم ثانویه که در شیره ی واکوئولی وجود دارند عبارتند از:

۱- فلاونوئیدها: آنتوسیان ها و فلانول ها از مهمترین فلانوئیدها هستند که در واکوئول های سلول های بشره ی میوه ها, گل ها و برگ های پاییزی فراوانند.

۲- آلکالوئیدها: در مورد آلکالوئیدها جذب انتخابی وجود دارد و به همین علت هر واکوئولی, آلکالوئید مخصوص گونه ی خود را جذب می کند. مثلا واکوئول های توتون به سرعت نیکوتین و واکوئول های خشخاش به سرعت مورفین را جذب می کنند.

۳- تانن ها: نمک های اسیدهای آلی حلقوی به نام اسید تانیک هستند که در شیره ی واکوئولی گیاهان مختلفی از جمله بلوط، خرمالو، به و گل سرخ وجود دارد.

۴- سیانوژن ها

پروتئین های تونوپلاست

پروتئین های زیادی در تونوپلاست وجود دارند که عملکرد چندگانه ی واکوئول را سبب می شوند. این پروتئین ها شامل: پمپ های انتقال فعال, ناقل ها,کانال های یونی, گیرنده ها و پروتئین های ساختاری می باشند که با استفاده از الکتروفورز یک بعدی بر روی ژل های پلی آکریل آمید (PAGA) تشخیص داده شده اند و اطلاعات زیادی درباره ی ساختار مولکولی آنها به دست آمده است که سه گروه عمده ی آنها عبارتند از:

۱- ATPase واکوئولی (V-ATPase)

۲- هیدروژن- پیروفسفاتاز واکوئولی (V-PPase)

۳- کانال های آبی

کانال های یونی متفاوت, شیب pH ایجاد شده توسط پمپ های پروتونی را به کار می گیرند.

 H+ATPase  واکوئولی

یک آنزیم جامع است که بزرگترین ترکیب تونوپلاست می باشد که اندازه ی کلی آن KDa 750است. از دو بخش عملکردی تشکیل شده: بخش پیرامونی (V1) که در بر دارنده ی سایت های کاتالیزوری است که در هیدرولیز ATP دخالت دارند و بخش درون غشایی (V0) که به عنوان کانالی برای پروتون ها عمل می کند. زیر واحدهای A
 وB در یک چیدمان A3B3 است و دیگر زیر واحدها (C-H) در V1 یک پایه مرکزی را می سازند که بخش های V1 و V0 را به هم وصل می کنند. بخش غشایی V0  متشکل از زیر واحدهای a و  c در مجموعه ac6 می باشد. (شکل ۱)

V-ATPase علاوه بر غشای واکوئول در غشای پروکوئول ها و وزیکول های ترشحی و اجسام گلژی نیز دیده شده است. این موقعیت چند جایی V-ATPase در سلول های گیاهی این سوال را بر می انگیزد که کدام زیر واحد یا زیر واحدها اندامک هدف را تعیین می کنند.

وظیفه ی این پمپ حفظ pH  پایین این اندامک است و پیشنهاد شده که مکانیسم عمل آن مشابه مکانیسم عمل F-ATPase میتوکندریایی می باشد.

یون کلرید,هیدرولیز ATP را تحریک می کند. بافیلومایسین A1، کنسانامایسین و نیترات به عنوان بازدارنده های خاص این پمپ مورد استفاده قرار گرفته اند.

 

 

H+PPase   واکوئولی

یک پمپ پروتئینی است که یک پیروفسفاتاز به جای ATP به عنوان انرژی دهنده استفاده می شود. این پمپ برای حفظ اسیدیته واکوئول مرکزی بزرگ, اساسی است و توالی اسیدآمینه در V-PPase های گیاهی خشکی بسیار حفظ شده است (۹۱-۸۶ %) V-PPase مربوط به Chara در گیاهان خشکی ۷۱ % عینیت دارد. این تشابه توالی نشان می دهد که Chara از لحاظ سیر تکاملی به گیاهان خشکی نزدیک است V-PPase ممکن است یک آنزیم کلیدی برای درک منشا و سیر تکاملی واکوئول های مرکزی در سلول های گیاهی باشد.

نقل و انتقالت یون فلزی

Ca2+ATPase واکوئولی: واکوئول به عنوان یک مخزن برای یون های کلسیم آزاد در سلول های گیاهی عمل می کند و یک منبع عظیمی از کلسیم برای سیگنال های کلسیم بین سلولی  می باشد. Ca2+ATPase و ناقل Ca2+H+ بطور فعال کلسیم را به درون واکوئول حمل می کنند.

Ca2+ATPase های واکوئولی به ۲ گروه تقسیم می شوند:

۱- نوع IIA که ساختاری مشابه با Ca2+ATPase شبکه سارکوپلاسمی ماهیچه دارد.

۲-  نوع IIB که ساختاری مشابه با Ca2+ATPase
های تحریک شده با کالموددولین در غشای پلاسمایی دارد.

ناقل H+/ Ca2+ واکوئلی

این ناقل به وسیله گرادیان pH غشایی تولید شده توسط   V_ATPase و 
V_PPase تحریک می شود و کلسیم را به درون واکوئول حمل می کند. مقدار Km گزارش شده برای انتقال Ca2+ تونوپلاست نسبتا بالاست.

 ناقل H+/ Na+ واکوئلی

این ناقل می تواند Na+ را از سیتوزول به فضای خارج سلولی و واکوئل براند که متاثر از گرادیان پروتون در طول غشای پلاسمایی و تونوپلاست است. این ناقلین در روابط مقاومت گیاهان در برابر نمک بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.

 ناقل Zn:

روی به عنوان یک عنصر مغذی اساسی برای گیاهان بوده و یک فاکتور اساسی برای بسیاری از آنزیم ها است. هر چند روی اضافی باعث سمیت در گیاهان می شود جالب است بدانید که انتقال روی از غشای واکوئل در گیاهان مقاوم به روی ماننده Silene Vulgaris، دونیم برابر بیشتر از گیاهان حساس به روی در گونه های مشابه است. بنابراین واکوئل گیاه ممکن است نقشی را در سمیت زدایی روی ایجاد کند.


 آکواپورین

خصوصیات ساختاری آکواپورین ها

 آکواپورین ها انتقال آب در طول غشاهای زیستی در شرایط وابسته به فشار اسمزی را تسهیل می کنند و متعلق به پروتئین های خانواده MIP هستند که پروتئین های این خانواده دارای ساختار مشترک و اساسی متشکل از شش α– هلیکس پوشاننده ی غشا و دو موتیف (ASn-pro-Ala) NPA متصل به یک α– هلیکس کوتاه با ریشه های آبگریز می باشند α– هلیکس های غشایی یک کانال آبگریز را برای انتقال آب تشکیل می دهند.

– سلول های گیاهی دارای ۲ نوع آکواپورین هستند: ۱- PIP یا آکواپورین های غشای پلاسمایی،     ۲- TIP یا آکواپورین های تونوپلاست.

TIP ها (KDa 26-23) کوچکتر از PIP ها (KDa 30) بوده و قسمت های آبدوست N– ترمینال در TIP کوتاه تر از PIP می باشند. تمامی ریشه های حفظ شده در آکواپورین های پستانداران و گیاهان در دمین های درون غشایی قرار دارند. آکواپورین ها از زیر واحدهای هموتترامر تشکیل شده اند که مولکول های آب حفره مرکزی هر منومر را می پیماید.

ایزوفرم های TIP در گیاهان

در A.Thaliana , 123 ایزوفرم آکواپورین وجود دارد که در بین آنها α، β، γ و δ و –TIPε ها به عنوان اعضای گروه TIP ها شناخته شده اند. این ایزوفرم ها در سلول های خاص تحت شرایط خاص تحریک شده و تجمع می یابند.

TIP-α ها در غشای واکوئل های ذخیره کننده پروتئین (PSV) و γ و TIP- δ در غشای واکوئل مرکزی قرار دارند. نفوذپذیری زیاد آب تونوپلاست که به وسیله TIP ها تسهیل می شود در محافظت سلول در مقابل پژمردگی و پلاسمولیز مهم است. تعداد زیاد TIP ها در تونوپلاست، باعث می شود که واکوئل حتی در گرادیان اسمزی کوچک هم, آب را سریع انتقال دهد.

سیگنال های هدف گیری واکوئل

سه نوع سیگنال هدف گیری واکوئلی

پروتئین های واکوئلی (غشا و محلول) از طریق ۳ نوع سیگنال شناخته شده به درون واکوئل های گیاهی دسته بندی می شوند (Raikhel و Chrispeel، ۱۹۹۲)

۱- سیگنال NTTP: بعضی پروتئین های واکوئلی مثل اسپورامین و آلورن دارای یک پروپیتید N– ترمینال [NTTP] به عنوان تعیین کننده ی هدف هستند. که این پروپیتید شامل توالی آمینواسیدی حفظ شده ASn-pro-Ile-Arg می باشد.

۲- سیگنال CTTP : بعضی دیگر از پروتئین های واکوئلی مثل لکتین جو، فازئولین, کیتیناز تنباکو دارای یک پروپپتید C– ترمینال [CTTP] به عنوان تعیین کننده ی هدف هستند که برخلاف سیگنال های NTTP, توالی اسیدآمینه ای مورد قبول عامه در این ها شناخته نشده است. CTTP دارای طول های متفاوتی هستند.

۳- سیگنال  های داخلی: دیگر پروتئین های واکوئلی گیاهی بدون سیگنال  های هدف گیری واکوئلی قابل شکسته شدن سنتز می شوند. مطالعات فیتوهماگلوتینین (PHA)از Phaseolus Vulgaris و لگومین از Vicia Faha, اطلاعات هدف گیری در مناطق در معرض این پروتئین های بالغ را نشان داده اند که در PSV ها ذخیره شده اند. پروتئین های گیاهی از طریق سیگنال های مختلف شناخته شده توسط گیاهان به واکوئل مخمر وارد می شوند که این نشان می دهد که در سازمان های انتقالی, حداقل تفاوت بین مخمرها و گیاهان وجود دارد.

چربی های تونوپلاست

در بیشتر مواقع تونوپلاست در بین چندین اندامک غشایی, کمترین چگالی را دارد که این خصوصیت نسبت بالای لیپید به پروتئین را بیان می کند. فسفولیپیدهای اصلی عبارتند از: فسفاتیدیل کولین و فسفاتیدیل اتانول آمین.

با وجود این که درجه ی اشباعی لیپیدهای تونوپلاست کمتر از غشای پلاسمایی است، سیالیت تونوپلاست بیشتر از غشای پلاسمایی می باشد که این متاثر از درصد مولی پایین استرول به فسفولیپید در تونوپلاست است.

 زیست زایی واکوئل های گیاه

پروتئینهای واکوئلی و پروتئینهایی که برای تخریب انتخاب شده اند,از طریق مسیر ترشحی به واکوئل تحویل داده می شوند که شامل مسیرهای انتقال اندوسیتوزی ,بیوسنتزی واتوفاژی می باشد که در شکل زیر ارائه شده است.

اتوفاژی ناشی از گرسنگی و تشکیل واکوئل  

در سوسپانسیون سلول های کشت شده که در معرض گرسنگی سوکروز قرار گرفته اند، تخریب پروتئین توسط تعداد زیادی واکوئل های اتوفاژ فعال پشتیبانی می شود که این واکوئل ها همراه با واکوئل مرکزی بالغ وجود دارند. پروواکوئل های لوله ای, الحاقات انگشتی را ایجاد می کنند که دام های قفس مانندی را برای جدا کردن پروتئین های سیتوپلاسم تشکیل می دهند،سپس میله های مجاور قفس ها برای ساختن یک پاکت محکم که پروتئین های سیتوپلاسم را احاطه کند , به هم ملحق می شوند(پاکت های با غشای دوبل). مطالعات شیمیایی نشان داده اند که TGN, پروواکوئل ها و اتوفاگوزوم ها اسیدی اند و حاوی هیدرولازهای اسیدی لیزوزومی هستند. بر این باورند که آنزیم های هضمی از حفره های احاطه شده با غشای مرزی درونی در حال زوال, آزاد می شوند. پس از اتمام هضم اتوفاژی, غشای بیرونی به آنزیم های هضمی نشت ناپذیر باقی می ماند. فعالیت های هضمی را درون واکوئل محدود می کند و تبدیل به توئوپلاست می شود. سپس واکوئل های تازه شکل گرفته می توانند با هم ملحق شده و یک واکوئل بزرگ جدید را بسازند. نهایتا انتقال آب از طریق تونوپلاست با واسطه آکواپورین های TIP- γ تسهیل شده و واکوئل سریعا بزرگ می شوند. به عنوان یک مسیر هضمی, اتوفاژی مستلزم تمایز سلولی و تشکیل واکوئل است و برای بقا در طول شرایط استرس مانند محرومیت از مواد مغذی امری ضروری است.

 عملکردهای واکوئل ها

واکوئل ها اندامک های چند منظوره ای هستند که نقش های آنها عبارتند از:

۱- هموستاز سیتوزول

۲- تجمع محصولات متابولیکی، رنگدانه ها، آلوکمیکال ها و مواد مفید:

دانه ها و بافت های ذخیره ای گیاهان، حاوی واکوئل های ذخیره ساز پروتئین (PSV) شامل آکواپورین TIP- α می باشد. در سلول های تخصصی واکوئل های جمع آوری کننده ی آلوکمیکال ها به عنوان واسطه ی تعامل گیاه- گیاه, گیاه- میکروارگانیسم, گیاه- علفخوار خدمت می کنند.

۳- سمیت زدایی سیتوزولی تحت تنش های زیستی وغیرزیستی

 ۴-  عملکرد لیتیک واکوئل های سلول های گیاهان عالی و نقششان در فرآیند مرگ سلولی برنامه ریزی شده: تونوپلاست واکوئل های حاوی آنزیم های هیدرولیتیک حاوی آکواپورین TIP- γ هستند.

۵- تنظیم فشار تورژسانس: در اندام های رویشی گیاهان, واکوئل ها در ترکیب با دیواره ی سلولی برای تولید تورگور عمل می کنند که تورگور نیروی محرکه ای است برای سفتی هیدرولیکی و رشد.

مطالعات اخیر نشان داده اند که ممکن است چند واکوئل مشخص, به طور همزمان در سلول یکسانی عمل کنند.

همچنین واکوئل ها مسئول بالا بردن نسبت سطح سلول به حجم سیتوپلاست اند که برای مبادلات گسترده ای از مواد و اطلاعات میان سلول نیاز است.

یکی از عوامل زیان آورمحیط کار، پرتوهای یونساز می باشند که می توانند سبب ایجاد آسیب های جدی و برگشت ناپذیر و غیر قابل درمان، در نزد افرادی که به نحوی با پرتو سر و کار دارند و یا افرادی که جهت تشخیص و درمان مراجعه می نمایند، شود. تماس با مقداربیش از حد مجاز پرتوهای یونساز می تواند اثراتی روی دستگاه خونساز، دستگاه گوارش، سیستم اعصاب مرکزی و در نهایت کل بدن بگذارد یا ممکن است آثار آن در نسل های بعدی ظاهر شود. استفاده صحیح و مناسب از وسائل حفاظت فردی در رعایت مقررات و آئین نامه های موجود در امر حفاظت ساختمان که درآن دستگاههای مولد یامنبع پرتوهای یونساز قرار دارندمیتواند تا حد زیادی این اثرات و آسیب ها را کاهش دهد.

لذاآگاهی ،آشنایی و کاربرد این دستورالعمل ها توسط کارکنان باپرتو، میتواند نقش مهمی در حفاظت پرتوها ایفاکند. اگر این افراد آگاهی لازم را نداشته باشند در نتیجه رفتار بهداشتی آنها صحیح نبوده و ممکن است باعث آسیب رساندن به خود و یا به افرادی که جهت تشخیص یا درمان بیماری مجبور به استفاده از پرتوها هستند، گردند. پس میزان آگاهی این افراد امری لازم و ضروری می باشد.

در صورتی که میزان دور دریافتی نسبتاً زیاد باشد اثرات قطعی پدیدار می شود و اثرات احتمالی ممکن است در تمام سطوح پرتوگیری رخ دهد که از عواض آن سرطان ها و تأثیرات ژنتیکی به نسل های آینده می باشد.

پس ازآنکه خطرات پرتوهای یونیزان آشکار گردید در اوایل قرن بیستم میلادی استانداردها و محدودیت یابی دراستفاده از اینگونه پرتوها مقرر گردید.

یکی از اولین سازمانهایی که استانداردهایی جهت استفاده از پرتو ارائه نمود کمیسیون بین المللی حفاظت در رادیولوژی ICRP بود. در ایالات متحده سازمان NCRP وظیفه اصلی وضع استاندارد از طریق انتشاراتی متفاوت باICRP را بر عهده دارد. یکی از آژانس هایی که در آمریکا دارای قدرت جهت وضع قوانین می باشد NRC است.

فصل‌ اول‌


تعاریف‌

پرتوهای‌ یونساز: پرتوهای‌ یونساز پرتوهای‌ الکترو مغناطیسی‌ یا ذره‌ای‌ هستند که‌ بتوانند هنگام‌ عبور از ماده‌ یون‌هایی‌ تولید نمایند که این‌ اصطلاح‌ شامل‌ پرتوهای‌ حاصل‌ از مولدهای‌ اشعه‌ ایکس‌ و شتاب‌ دهنده‌های‌ ذرات‌ و همچنین‌ تابش‌های‌ حاصل‌ از مواد رادیواکتیو و راکتورهای‌ اتمی‌ خواهد بود.

پرتو یا ذرات یونساز را می‌توان بدو دسته تقسیم نمود:

۱- پرتوها یا ذرات یونساز مستقیم (Directly Ionizing Radiation) شامل کلیه ذرات باردار مانند الکترون, پروتون, آلفا و غیره که مستقیماً محیط را یونیزه می‌کنند.

۲- پرتوهای یونساز غیرمستقیم (Indirectly Ionizing Radiation)‌ شامل نوترونها و فوتونها, این پرتوها یونسازی محیط را بطور غیرمستقیم انجام می‌دهند, یعنی ابتدا ذرات ثانویه بارداری مانند الکترونها را بوجود می‌آورند و سپس ذرات باردار عمل یونیزاسیون را انجام می‌دهند.


ماده‌ رادیواکتیو: ماده‌ رادیواکتیو به‌ ماده‌ای‌ اطلاق‌ می‌شود که‌ حداقل‌ از یک‌ عنصر شیمیایی‌ رادیواکتیو طبیعی‌ یا مصنوعی‌ تشکیل‌ شده‌ یا آنکه‌ محتوی‌ چنین‌ عنصری‌ باشد.


چشمه‌ بسته‌: چشمه‌ بسته‌ عبارت‌ است‌ از ماده‌ رادیواکتیوی‌ که‌ بطور جدانشدنی‌ با فلزی‌ آمیخته‌ شده‌ یا آنکه‌ در کپسول‌ یا ظرفی‌ مشابه‌ آن‌ جا گرفته‌ باشد و برای‌ جلوگیری‌ آلودگی‌ ناشی‌ از سایش‌ ماده‌ رادیواکتیو (در محل‌ نگهداری‌ یا محل‌ کاری‌) دارای‌ مقاومت‌ کافی‌ باشد.


چشمه‌ باز: چشمه‌ باز عبارتست‌ از ماده‌ رادیواکتیوی‌ که‌ هنگام‌ استفاده‌ از آن‌ در شرایط‌ عادی‌ امکان‌ جلوگیری‌ از پخش‌ آن‌ نباشد.


ترکیب‌ نورزا: ترکیب‌ نورزا(لومینسانت‌) ترکیبی‌ است‌ که‌ حاوی‌ ماده‌ رادیواکتیو باشد.


خطر پرتو زدگی‌: خطر پرتوزدگی‌ خطری‌ است‌ که‌ از تشعشعات‌ یونساز ناشی‌ شده‌ و برای‌ سلامتی‌ بدن‌ زیان‌ آور باشد. این‌ خطر ممکن‌ است‌ از یک‌ منبع‌ خارجی‌ و یا از مواد رادیواکیتو موجود در بدن‌ حاصل‌ شود.

پرتوگیری‌ خارجی‌: پرتوگیری‌ بدن‌ از منابع‌ خارج‌ از خود پرتوگیری‌ خارجی‌ نامیده‌ می‌شود.

پرتوگیری‌ داخلی‌: پرتوگیری‌ بدن‌ ازمنابع‌ واقع‌ دردرون‌ خودپرتوگیری‌ داخلی‌ نامیده‎می‌شود.

حفاظت‌ کافی‌: عبارتست‌ از حفاظت‌ در برابر پرتوهای‌ یونساز به‌طوری‌که‌ میزان‌ اشعه‌ واصل‌ (ناشی‌ از منابع‌ درونی‌ یا بیرونی‌) به‌ هر شخص‌ از حداکثر دزهای‌ تعیین شده تجاوز ننماید.

منطقه‌ خطر: منطقه‌ خطر منطقه‌ ایست‌ که‌ در آن‌ خطر پرتوزدگی‌ موجود باشد.


منطقه‌ تحت‌ مراقبت‌: منطقه‌ تحت‌ مراقبت‌ منطقه‌ ایست‌ که‌ به‌ علت‌ وجود پرتوها به‌وسیله‌ شخص‌ واجد صلاحیتی‌ نظارت‌ می‌شود.


نوار پرتو قابل‌ استفاده‌: نوار پرتو قابل‌ استفاده‌ قسمتی‌ از تابش‌ است‌ که‌ از هر گونه‌ کولیماتور (دیافراگم‌ ساده‌ یا مخروطی‌ که‌ منظور باریک‌ نمودن‌ پرتوها بکار می‌رود) بگذرد.


تابش‌ هرز: تابش‌ هرز عبارتست‌ از هر گونه‌ تابشی‌ از درون‌ یک‌ پوشش‌ محافظ‌ که‌ خارج‌ از نوار پرتو قابل‌ استفاده‌ باشد.


پوشش‌ محافظ‌: غلاف‌ لوله‌ اشعه‌ ایکس‌ و یا غلاف‌ چشمه‌ بسته‌ است‌ که‌ به‌ منظور کاهش‌ تابش‌ هرز بکار برده‌ می‌شود.

پرتوهای‌ زمینه‌: پرتوهای‌ زمینه‎پرتوهای‌ یونسازی‌هستند که‌ دراندازه‌گیری‌ منظور نمی‌شود.

پرتوگیری‌ طبیعی‌:پرتوهای‌ یونساز که‌بدن‌ ازمنابع‎طبیعی(مانند پتاسیم‌ رادیواکتیو موجود در بدن‎رادیواکتیویته‌ محیط‌ و تابش‌های‎کیهانی‌)دریافت‎می‌دارد پرتوگیری‌ طبیعی‌ نامیده‌ می‌شود.

لایه‌ نیم‌ جذبی‌: لایه‌ای‌ از ماده‌ معینی‌ است‌ که‌ در سر راه‌ یک‌ نوار یونساز قرار می‌گیرد و شدت‌ نوار پرتو را به‌ نصف‌ تقلیل‌ می‌دهد.

دز اشعه‌: عبارتست‌ از شدت‌ تابش‌ در هر نقطه‌ بر اساس‌ خواص‌ یونسازی‌ آن‌ تابش‌.


رنتگن‌: عبارتست‌ از واحد دز اشعه‌ که‌ انتشار ذره‌ای‌ حاصل‌ از آن‌ اشعه‌ در یک‌ سانتی‌ متر مکعب‌ هوای‌ خشک‌ در شرایط‌ متعارف‌ یون‌هایی‌ ایجاد کند که‌ قابل‌ یک‌ واحد الکتروستاتیک‌ الکتریسته‌ مثبت‌ یا منفی‌ باشد.


دز جذب‌ شده‌: عبارت‌ از مقدار انرژی‌ است‌ که‌ واحد جرم‌ جسم‌ پرتوگیر در نقطه‌ مورد نظر از پرتوهای‌ یونساز (صرفنظر از نوع‌ تابش‌) دریافت‌ می‌دارد.


راد (Rad) : واحد دز جذب‌ شده‌ است‌ که‌ معادل‌ ۱۰۰ ارگ‌ برای‌ هر گرم‌ ماده‌ می‌باشد.


تأثیر نسبی‌ بیولوژیکی‌: ضریبی‌ است‌ که‌ برای‌ مقایسه‌ اثر بخشی‌ دز جذب‌ شده‌ ناشی‌ از انواع‌ مختلف‌ پرتوها بکار می‌رود و به‌ R.D.E نمایش‌ داده‌ می‌شود.


دز R.B.E : عبارتست‌ از حاصل‌ ضرب‌ دز هر پرتو بر حسب‌ راد در ضریبی‌ که‌ به‌ موجب‌ قرارداد برای‌ تأثیر نسبی‌ بیولوژیکی‌ آن‌ پرتو تعیین‌ شده‌ است‌.


رم‌ Rem : عبارتست‌ از حاصل‌ ضرب‌ دز جذب‌ شده‌ هر پرتو در R.B.E مربوط‌ به‌ آن‌ پرتو.


حداکثر دز مجاز: مجموع‌ دزهای‌ ناشی‌ از پرتوگیری‌های‌ شغلی‌ (همزمان‌ یا متناوب‌) حاصل‌ از هر نوع‌ اشعه‌ یونساز است‌ که‌ از منابع‌ خارجی‌ یا داخلی‌ منتشر می‌گردد و نباید از حدود مقرر تجاوز نماید.

فعالیت‌ ویژه‌: فعالیت‌ ویژه‌ عبارتست‌ از مجموع‌ فعالیت‌ ایزوتوپ‌ معین‌ در هر گرم‌ از ماده‌.

اهداف حفاظت در برابر پرتو های یونساز بر اساس استانداردهای پایه و نظر NCRP( انجمن حفاظت در برابر پرتو ایالات متحده ) عبارتند از :

۱ – جلوگیری از بروز عوارض قطعی قابل پیش بینی تشعشع با نگه داشتن پرتوگیری در زیر حدود آستانه

۲ – محدود نمودن مخاطره آثار احتمالی تا سطح مورد قبول توسط بکارگیری مقررات فنی و اجرایی به منظور اطمینان از ایمنی منبع و نیز کاهش احتمال پرتوگیری از منابع پرتوزا به کمترین حد ممکن بر اساس اصل (ALARA ( As Low As Reasonably Achievableتلاش در جهت هرچه کمتر مواجه شدن با اشعه

 

لزوم حفاظت در برابر پرتو های یونساز ( گاما ٬ ایکس و…)

با شناخت پرتوهای ایکس و گاما توسط بشر ٬ استفاده از این امواج الکترومغناطیس نافذ به سرعت در زمینه های مختلف گسترش یافته بطوریکه در بسیاری از روشهای تشخیصی ( نظیر انواع رادیوگرافی ٬ ماموگرافی و … ) ٬ درمان توده های سرطانی ( توسط روشهای مختلف پرتودرمانی ) و نیز رادیوگرافی صنعتی ٬ شاهد بکارگیری روز افزون این امواج هستیم . به عنوان مثال ٬ از آنجا که این امواج قابلیت بالایی در نفوذ به قسمتهای درونی قطعات و سازه ها دارند استفاده از آنها در رادیوگرافی صنعتیRT ٬به عنوان یکی از کارامد ترین روشهای آزمون غیر مخرب ٬ از اهمیت زیادی در صنعت برخوردار است.

مثلا در ساخت و نصب لوله های انتقال و توزیع گاز ٬ در تست نقاط جوشکاری جهت اطمینان از عدم وجود هرگونه منفذ و ترک در سطح جوش ٬ عدم نفوذ ناخالصی در جوش و … از رادیوگرافی صنعتی استفاده می شود . اصولا رادیوگرافی صنعتی در مواردی که منشا ٬ ضخامت یا چگالی ماده باشد توانایی بالایی در آشکارسازی دارد و هرچه این تغییرات بیشتر باشد تمایز آنها ساده تر خواهد بود . بطور کلی در صورتی که تفاوت در میزان جذب تشعشع قسمتها حداقل ۲% باشد به راحتی توسط رادیوگرافی تشخیص داده می شوند.

براین اساس امروزه استفاده از پرتوهای یونساز به امری اجتناب ناپذیر مبدل شده اما از طرفی مضرات این نوع پرتوها بر روی بافت های زنده به اثبات رسیده است و اگر در بکارگیری این پرتو ها بهترین شرایط کنترلی و حفاظتی نیز اعمال شود باز هم پرسنل و پرتوکاران در معرض تابش مقداری از این پرتوها خواهند بود یعنی هرگز نمی توان ۱۰۰% جلوی نفوذ این پرتوها را گرفت بلکه می توان متناسب با زمان تابش و شدت آن محافظهایی طراحی نمود تا دز دریافتی پرسنل و پرتوکاران حداقل در حد مجاز پرتوگیری شغلی ٬ کنترل شود .بطور کلی پرتوگیری باید زمانی انجام پذیرد که منفعت آن مضرات تابشهای یونیزان را تحت الشعاع قرار دهد برای نمونه اختصاص هزینه لازم جهت محدود نمودن دز دریافتی مقرون به صرفه باشد ( در غیر این صورت نباید پرتو گیری انجام شود ) تنها در این صورت پرتوگیری موجه خواهد بود زیرا بر اساس قوانین حفاظت در برابر پرتوهای یونیزان تنها توجیه پرتوگیری بیش از حد مجاز نجات زندگی می باشد از اینرو کلیه تابشهایی که هدف آنها نجات زندگی نیست باید کنترل شده و تابش گیری در آنها حداقل در حد تابش گیری شغلی تعیین شود.

مهمترین پرتوهای یونیزان عبارتند از :

۱ – ذره آلفا α : این ذره از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده و با گرفتن دو الکترون به اتم پایدار هلیوم تبدیل می شود از آنجا که این ذره جرم زیادی دارد قدرت نفوذ کمی داشته و به راحتی توسط یک برگ کاعذ متوقف می شود.

۲ – ذره بتا β : برای گسیل ذره بتا یک نوترون به پروتون تبدیل می شود و ذره بتا نیز تابش می شود . طیف اشعه بتا تک انرژی نبوده و یک طیف پیوسته با تمام مقادیر انرژی از صفر تا حداکثر را داراست . برد این اشعه بسته به انرژی اولیه ( عنصر مادر ) و جنس محیط از چند سانتیمتر تا حدود یک متر می باشد . قدرت نفوذ این اشعه ۱۰۰ برابر آلفا بوده و در ورقه آلومینیومی به ضخامت mm 1بخوبی جذب می شود.

۳ – پرتو گاما γ : از امواج الکترومغناطیسی باطول موج بیش از۱ ۰/۰ آنگسترم و جرم صفر می باشد خاصیت یونیزاسیون آن بسیار کمتر از ذرات آلفا و بتا می باشد اما قدرت نفوذ آن بسیار بالاست.

۴ – پرتو x : از امواج الکترومغناطیسی باطول موج بین ۱۰ تا ۱ ۰/۰ آنگسترم و جرم صفر می باشد قدرت نفوذ آن از پرتو گاما کمتر می باشد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل سوم

ساختار طراحی شیلد:

موانع حفاظتی به گونه ای طراحی می شوند تا اطمینان دهند که دز معادل دریافت شده بوسیله هر فردی نباید از ماکزیمم دز مجاز (MPD) تجاوز کند. نواحی اطراف اتاقی که در آن دستگاه پرتوساز قرار دارد به نواحی کنترل شده یا غیر کنترل شده تقسیم می شوند. برای محاسبات حفاظتی، محدود دز معادل برای مناطق کنترل شده ۱/۰ رم در هفته در نظر گرفته می شود و نواحی غیر کنترل شده، بخشهایی است که دز دریافتی در آن ۰۱/۰ رم در هفته باشد.

حفاظت در برابر سه نوع پرتو لازم می باشد که عبارتند از:

پرتواولیه، پرتو پراکنده شده و پرتو نشتی از محفظه پرتو X

مانع لازم جهت کاهش پرتو مفید به حد مجاز را مانع اولیه می نامند. مانع لازم جهت کاهش پرتو نشتی و پراکنده به حد مجاز را مانع ثانویه می نامند. فاکتورهای زیر را بایستی در محاسبه ضخامت مانع در نظرگرفت.

۱- بار کار w (work load) : برای دستگاه های ولتاژ بالا بارکار دستگاه بر حسب مقدار پرتودهی در هفته که به یک متری از دستگاه می رسد تعین می شود این مقدار را میتوان با ضرب نمودن تعداد بیماران درمان شده در هفته در دز منتقل شده به هر بیمار در یک متری بیان نمود.

۲- فاکتور استفادهU (use factor) : کسری از زمان کار دستگاه در خلال تابش به یک جهت بخصوص و به طرف یک مانع بخصوص می باشد.

۳- فاکتور اشغال T (Occupancy factor) : کسری از زمان کار دستگاه که در خلال آن ناحیه مورد نظر اشغال شده است.

۴- فاصله (d) : افزایش فاصله موجب کاهش شدت پرتو می شده.

موانع ثانویه برای پرتو پراکنده :

پرتو برخورد کرده به بیمار در تمام جهات پراکنده می شود مقدار پرتو پراکنده شده بستگی به شدت دسته پرتو فرودی بر روی بیمار، کیفیت پرتو، سطح مقطع دسته پرتو در محل جسم پراکنده کننده و زاویه پراکندگی دارد.

حفاظ لازم در تضعیف پرتو نشتی در سیستم های ولتاژ بالا معمولاً زیادترازمقدار لازم جهت کاهش پرتو پراکنده می باشد زیرا پرتو نشتی به مقدار قابل توجهی سخت تر ازپرتو پراکنده می باشد.

شیلد کردن درب ها:

اگر درب اتاق به طور مستقیم به اتاق درمان باز شود باید قطر درب معادل دیوار باشد اما اگر در یک راهروی جداگانه باز شود میتوان ضخامت لازم را تا حد زیادی کاهش داد.

حفاظت در برابر تشعشع چشمه های براکی تراپی

این موضوع در گزارش شماره ۴۰ NCRP به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

۱- نگهداری چشمه ها: جهت نگهداری چشمه های براکی تراپی، صتدوقهایی با آستر سربی با کشوهایی با روکش سربی لازم است.

۲- آماده سازی چشمه: این کار باید پشت یک حفاظ مناسب انجام شود. استفاده از انبرهایی با طول بلند برای اینکه حداکثر فاصله ایجاد شود.

۳- انتقال چشمه ها : چشمه ها را می توان در محفظه ای سربی منتقل کرد.

 

 

فصل چهارم

آثار بیولوژیک پرتوهای یونیزان

دزهای بالای تشعشعی می تواند آثار زیانباری را در پی داشته باشد. ولیکن دانشمندان در مورد آثار دزهای پایین تشعشعی به توافق جمعی دست نیافته اند. در محدوده دزهای مورد استفاده توسط عموم جامعه و اغلب پرتوکاران هیچگونه شواهد اپیدمیولوژی در مورد آثار زیانبار پرتوهای یونیزان در دسترس نمی باشد .

استانداردهای حفاظت پرتوی بیان می دارد که هیچگاه نمی توان تابش تشعشعی را به صفر رساند ولیکن استانداردها به منظور جلوگیری از تابش غیر ضروری و پایین آوردن حدود دز دریافتی افراد وضع شده اند.

دز تشعشعی بالا به تمام بدن (در حدود ۱۰ سیورت و بالاتر) در یک بازه زمانی کوتاه می تواند با آسیب به سیستم های بدنی و اختلال در عملکرد آنها موجب مرگ در طی چند روز تا چند هفته گردد. دزهای بالا تشعشعی (حدود ۱ تا ۱۰ سیورت) در یک بازه زمانی کوتاه نیز موجب مرگ تعداد زیادی از سلول ها و مختل شدن عملکرد ارگان و سیستم خواهد شد .

آثار حاد تشعشعی مانند تهوع- استفراغ- قرمزی پوست و توانایی بدن در برابر عفونتها و به عبارتی نقص سیستم ایمنی می تواند در ساعات، روزها یا هفته های اولیه تابش تشعشعی متوسط ظاهر گردد. وسعت آسیب پرتوی به تعداد دز دریافتی وابسته است. به هر حال با کاهش دز دریافتی بیماران به زیر حد آستانه می توان به طور قطع از بروز آثار قطعی جلوگیری نمود.

دزهای زیر حد آستانه نیز می توانند موجب آسیب سلولی گردند ولیکن این آسیب ها الزاماً منجر به آسیب به فرد نخواهد شد. به این گونه آثار، آثار تصادفی یا احتمالی اطلاق می گردد. گفته می شود که دزهای تابش بالاتر از ۱۰۰ میلی سیورت در یک بازه زمانی کوتاه می توانند موجب افزایش خطر ابتلاء به سرطان گردند .

بازماندگان انفجارها و حوادث اتمی گواه مناسبی در زمینه افزایش احتمال ابتلاء به سرطان و افزایش شدید خطی این احتمال با دز دریافتی آنان به شمار می روند به طوری که احتمال ابتلاء به سرطان در این افراد یک صدم به ازای هر یکصد میلی سیورت بوده است (۱ به ۱۰۰۰۰ به ازای هر میلی سیورت).

در دزهای پایین تر از ۱۰۰ میلی سیورت حد مشخصی برای آسیب پرتوی مشاهده نمی‌شود. گرچه برخی از مطالعات شواهدی را مبنی برآثار تشعشعی پرتوها بیان می‌دارند ولیکن مطالعات اپیدمیولوژیک قادر به تایید این نتایج نبوده و تفاوت آماری معنی داری در آنها مشاهده نمی شود .

آثار و عوارض پرتوهای یونیزان

دلایل و شواهد اثرات اشعه ایکس بر انسان از آسیب های پیشتازان و پیشقدمان رادیولوژی، کارکنان صنایعی که از مواد رادیواکتیو استفاده می کنند، بیمارانی که تحت پرتودرمانی قرار می گیرند و قربانیان انفجارات اتمی کسب گردیده است. اغلب این اطلاعات از سال ۱۹۵۰ به بعد حاصل و جمع آوری شده است.

اشعه ایکس می تواند تغییراتی در مواد شیمیائی، سلول ها، بافتها و ارگان های بدن ایجاد نماید، ولی اثرات اشعه ممکن است سالهای متمادی بعد از زمان تابش و جذب اشعه ایکس بروز کرده و مشهود گردد. این زمان نهفته یا مخفی را دوره نهفته Latent Period گویند. یک مثال روزمره از زمان نهفته فاصله زمانی بین تابش آفتاب در کنار دریا بر بدن تا هنگامی که پوست رنگ قهوه ای یا تیره خود را آشکار سازد، می باشد .

۱- اثرات شیمیائی تشعشع

اثرات شیمیائی اشعه ایکس ناشی از قدرت یونیزاسیون اتم ها و شکستن اتصالات شیمیائی مولکول هاست. چون ساختمانهای بسیاری از مواد شیمیائی بدن معلوم نیست، لذا آگاهی از نتایج جذب اشعه ایکس در مواد شیمیائی بدن نیز محدود می باشد. ولی قسمت عمده بدن انسان از آب (H2O) تشکیل شده است و اثر اشعه ایکس بر آب تولید اکسیژن، هیدروژن، رادیکال های هیدروکسیل آزاد می باشد. ترکیب مجدد این مواد ممکن است منجر به تشکیل هیدروژن پراکساید (H2O2) و یا اجزاء مختلف آب تجزیه شده ممکن است با مواد شیمیائی دیگر ترکیب و مواد جدیدی ایجاد شود. مواد شیمیائی جدید برای بدن ممکن است بیگانه و یا مضر باشد که هیدروژن پراکساید نمونه ای از این مثال است. وقتی که ترکیبات پیچیده شیمیائی بدن تحت تابش اشعه قرار می گیرند، رادیکال های متعدد و مواد شیمیائی جدید ناشناخته محصول آن خواهد بود .

۲- اثرات اشعه بر سلول ها و بافت ها

کلیه سلول هائی که در معرض تابش اشعه قرار می گیرند آسیب نمی بینند ولی در بعضی از آنها کروموزوم ها شکسته و واکوئل هائی در هسته یا سیتوپلاسم ایجاد می شود. آسیب های حاصل ممکن است در نتیجه اثرات مستقیم یا غیر مستقیم اشعه باشد.

الف ـ اثر مستقیم: اثر مستقیم وقتی است که فوتون اشعه ایکس روی ساختمان سلول مستقیماً تأثیر نماید. مانند شکسته شدن قسمتی از زنجیره شیمیائی تشکیل دهنده کروموزوم ها.

ب ـ اثر غیر مستقیم: شکسته شدن قسمتی از زنجیره شیمیائی تشکیل دهنده کروموزوم ها ممکن است در اثر رادیکال های حاصل از تأثیر اشعه بر آب سلولی یا سایر مواد شیمیائی دیگر به وقوع بپیوندد. این یک اثر غیر مستقیم است که در اثر رادیکال های آزاد تولید شده، ایجاد می گردد.

۳- تابش حاد و مزمن اشعه ایکس

در اثر تابش اشعه ایکس بر انسان اثرات متفاوتی تجلی می کند.

۱ـ تابش حاد: تابش حاد وقتی اتفاق می افتد که مقادیر زیادی از اشعه در مدت زمان کوتاهی جذب بدن گردد. مانند سوانح اتمی و قربانیان بمب اتمی. اثرات جذب اشعه در این نوع بیماران به صور مختلف ازقبیل تهوع، خونریزی، اسهال، طاسی سر و ریزش مو، تب و شوک بروز می کند. مرگ در بسیاری از این موارد به وقوع می پیوندد. این سندرم تابش حاد به علت دریافت بیش از ۱۰۰ راد اشعه به تمام بدن حاصل می شود اگر فقط یک حجم کوچکی از بافت در معرض تابش قرار گیرد، بافت مورد تابش اشعه بیشتری را می تواند تحمل کند تا در مواردی که تمام بدن تحت تابش قرار گیرد. (باید توجه داشت که مقدار اشعه داده شده برحسب راد نشانه حجم یا مقادیر بافت تابش یافته نمی باشد). مقادیر زیاد تابش اشعه به حجم کوچکی از بافت مانند رادیوتراپی، ممکن است بعضی اثراتی شبیه سندرم تابش حاد ایجاد نماید ولی با درجات کمتر و خفیف تر .

۲ـ تابش مزمن: تابش مزمن موقعی اتفاق می افتد که مقادیر کمی اشعه در مدت زمان طولانی و مکرر جذب بدن گردد. آسیب های حاصل از تابش یک مقدار معین و مشخص اشعه در یک بار معمولاً بیشتر از آسیب های حاصل از همان مقدار اشعه در مدت زمان طولانی تر می باشد .

 

۴-اثرات تجمعی اشعه

اثرات تجمعی مقادیر مکرر جذب اشعه ایکس بسیار مهم است. هنگامی که بافتها تحت تابش قرار می گیرند، مقدار واکنش به مقدار زیادی بستگی به مقدار اشعه دارد. برحسب واکنش بافتی ترمیم بافتهای آسیب دیده به درجات مختلف صورت می گیرد ولی ترمیم کامل در آنها صورت نخواهد گرفت و بافتها به حالت اصلی اولیه خود برنمی گردند، چون مقادیری از آسیب های ترمیم ناپذیر حاصل شده است؛ این آسیب های ترمیم ناپذیر همان اثرات تجمعی اشعه می باشد که با افزوده شدن به آسیبهای مشابه دیگر درنهایت عوارض قابل ملاحظه ای را ایجاد می نمایند .

۵- اثرات سوماتیک

تشعشع هم در سول های ژنتیک و هم در سلول های سوماتیک اثر می گذارد. سلول های ژنتیک همان سلول های تناسلی یا ژرمینال ارگان های تناسلی می باشند، مانند تخمک های زن و اسپرم های مرد و سایر سلول های دیگر متعلق به سوما یا بدن افراد می باشد .

۶- اثرات ژنتیک

اشعه ایکس می تواند موتاسیون هائی در بسیاری از انواع سلول ها از جمله سلول های تناسلی ارگان های تناسلی بوجود آورد. موتاسیون سلول های ژرمینال که حاصل کد ژنتیکی یا اطلاعات ارثی برای ساختن انسانهای جدید است از اهمیت خاصی برخوردار می باشد.

در آسیب های سوماتیکی موجودات زنده، وقتی که آن موجود مبتلا بمیرد، از اجتماع حذف می گردد. ولی آسیب وارده بر سلول های ژرمینال مردان و یا زنان می تواند به نسل های آینده سرایت و منتقل گردد .

 

 

آثار و عوارض پرتوهای یونیزان

در صورتی که تابش تقریباً به صورت یکنواخت به تمام بدن برسد بیشترین خطر سلامتی فرد مربوط به پرتوگیری بافتها و اعضای مخصوصی است که به آنها اعضای بحرانی گفته می شود. به طور کلی این ارگان ها عبارتند از:

مغز استخوان، لوله های ، گوارشی، ششها، غده تیروئید، کلیه ها، طحال، پانکراس، بافتهای ماهیچه ای.

آسیب های زیست شناختی پرتوها به اثرات زودرس و ویروس تقسیم بندی شده اند

این آسیب ها شامل:

۱- کاهش تعداد گلبولهای سفید خون، کاهش پلاکتهای خون و توقف کامل فعالیت مراکز خونساز.

۲- آسیب به بافت پوششی دستگاه گوارش، در نتیجه زخم در دستگاه گوارش اسهال خونی و کاهش وزن بیمار

۳- تابش بسیار شدید و به مدت کوتاه به رگ های خونی مغز و ستون فقرات شدیداً آسیب می رساند.

اشعه یونیزان می تواند سبب بروز تغییرات ژنی در ایجاد صدمات کروموزومی گردد. اگر این تغییر ژنی در یک سلول جنسی باشد این صدمه به شکل یک اختلال و موتاسیون به نسل بعد منتقل خواهد شد.

مهم ترین عارضه درازمدت و دیررس اشعه های یونیزان، ایجاد سرطان است. فاز نهفته بین مواجهه با اشعه یونیزان و بروز سرطان حدوداً ۱۰ سال یا بیشتر است. غالب سرطان های مشاهده شده سرطان خون، پوست، ریه و سرطان کبد است.

شواهد بسیاری وجود دارد که افرادی که به علت شغلشان تحت تاثیر پرتوهای یونساز هستند عمر متوسط آنها کمتر از دیگران است که ضرورت حفاظت در مورد الزام پیدا می کند.

مشکلات ناشی از پرتو های یون ساز:

۱_کاتاراکت

۲_اثرات روی سلولهای جنسی

۳_اثر روی بیضه ها و تخمدانها

۴_ اثرات روی جنین        

۵_ اثرات روی دستگاه تناسلی

برای حفاظت افراد در برابر پرتوگیری موارد زیر باید به کار گرفته شود:

۱- به حداقل رساندن زمان پرتوگیری (عامل زمان)

۲- به حداکثر رساندن فاصله از منبع پرتو (عامل فاصله)

۳- ایجاد حفاظ لازم در مقابل منبع پرتو (عامل حفاظ)

۴- دادن آموزش های لازم به افرادی که به نوعی با پرتوهای یون ساز در تماس اند در زمینه اثرات و خطرات تماس با پرتوها و بهداشت و حفاظت در برابر پرتوها

۵- استفاده از لباس ها و پوشش های حفاظتی مناسب بگونه ای که فرد هرگز بدون وسیله حفاظتی با منبع پرتوزا روبه رو نشود.

۶- مانیتورینگ پرتوها: روش های کنترل پرتودهی با در نظر گرفتن شرایط کاری تنظیم می شوداما اغلب بهتر است از دریافتی کارکنان در طول یک دوره کنترل شود این روش ها می توانند به عنوان یک کنترل روتین در دراز مدت صورت گیرد که شامل:

الف- مانیتورینگ منظم مقادیر پرتوها

ب- استفاده از مانیتوهای فردی به وسیله دزیمتر جیبی مثل فیلم بج

۷- برای دقت کامل در امر پیشگیری از خطرات پرتوهای یونیزان و توجه به اینکه فرد شاغل در مواجهه با اینگونه مواد قرار گرفته یا خیر باید آزمایشات مکرر خون انجام شود. مشاهده کم خونی راهنمای خوبی برای شاغلین است که باید هر شش ماه تکرار شود.

 

حفاظت کارکنان پرتوکار

فقط افرادی که حضور آنها برای کمک به بیمار ضروری است و یا برای مقاصد آموزشی باید حضور داشته باشند می توانند در هنگام پرتودهی در اتاق حضور داشته باشند.

حفاظ های متحرک یا قابل تنظیم یا ثابت باید در محل حضور کارکنان در حین پرتودهی وجود داشته باشد.

پرتونگاری معمولی

روش هایی اتخاذ گردد تااطمینان حاصل شود که آهنگ دز در اتاق کنترل به گونه ای کنترل شده است که پرتو گیری شغلی به میزان قابل ملاحظه ای از حدود دز کمتر است. این امر معمولاً با حفاظ گذاری اتاق کنترل امکان پذیر است.

کارکنانی که با دستگاههای ایکس قابل حمل و متحرک کار می کنند باید از روپوش سربی که حداقل معادل ۲۵ میلی مترسرب باشد استفاده نمایند.روپوش ها ودستکش های سربی اضافی باید همیشه برای دستگاههای ایکس قابل حمل و متحرک در دسترس باشد تا در مواقعی که نیاز هست بیمار ثابت نگه داشته شود یا به هر علت دیگری که بیمار نیاز به همراه دارد مورد استفاده قرار گیرد.

فلورسکپی

کارکنانی که لازم است در مجاورت بیمار در هنگام فلورسکپی قرار گیرند باید تا آنجایی که منطقاً شدنی است در مقابل پرتوهای پراکنده محافظت شوند.

فلوروسکپیست و هیچ شخص دیگری نباید در مقابل پرتوهای اولیه و تضعیف نشده قرار گیرند.

فلورسکپی فقط باید توسط افرادی انجام پذیرد که در زمینه این روش دوره تخصصی ویژه گذرانده اند. این امر هم در مورد دستگاههای فلورسکپی ثابت هم متحرک باید رعایت گردد.

فلوروسکپیست یا هر فرد دیگری که باید هنگام پرتودهی در اتاق فلورسکپی حضور داشته باشد باید از روپوش سربی که حداقل معادل ۲۵/۰ میلی متر و ترجیحاً ۵/۰ میلی متر سرب باشد استفاده نمایند.

افرادی که لازم است در هنگام پرتودهی در اتاق فلورسکپی حضور داشته باشند نباید بیش از مقداری که لازم است به بیمار نزدیک گردند.

برای افرادی که ممکن است از قسمت های پشت و یا بغلی بدنشان پرتوهای پراکنده دریافت نمایند باید از روپوش های سربی دو طرفه استفاده نمود.

در صورت امکان باید فلوروسکپیستی که لازم است با دست جهت معاینه بیمار را لمس نماید باید از دستکش سربی که حداقل معادل ۵/۰ میلی متر سرب باشد استفاده نماید.

در مواقعی که مقدار پرتوهای پراکنده زیاد است مانند آنژیو گرافی قلبی که لازم است افرادی در کنار بیمار قرار گیرند در صورتی که نتوان از حفاظ ثابت دیگری استفاده کرد می توانند از عینک های سربی و حفاظ تیروئید استفاده کنند.

حفاظت افرادی که بیمار یا دریافت کننده تصویر را نگه می دارند:

هیچ شخصی نباید بیمار، کاست فیلم و یا سایر وسایل تصویربرداری یا لامپ اشعه ایکس را در هنگام پرتودهی نگه دارد مگر آنکه هیچ روش دیگری برای به دست آوردن تصویری که از نظر تشخیص سودمند باشد وجود نداشته باشد.

فاکتورهای تکنیکی در انجام روشهای تصویرگیری تشخیصی

رادیو گرافی

مقادیر فاکتورهای تکنیک پرتودهی که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بیمار ایجاد نمایند بویژه:

میدان اشعه ایکس باید به ناحیه کلینیکی مورد علاقه محدود شود و در هیچ حالتی از سطح مقطع مؤثر کاست و یا دریافت کننده تصویر تجاوز نکند.

برای کاهش دز بیمار می توان از فیلتر اضافی در هر جا که عملی باشد استفاده شود.

بالاترین کیلو ولتاژ متناسب با کیفیت تصویر مورد نیاز باید انتخاب شود.وسریع ترین ترکیب فیلم – اسکرین متناسب با کیفیت تصویر موردنیاز باید انتخاب شود.

ماکزیمم فاصله عملی کانون تا فیلم با توجه به محدودیت های دستگاه اشعه ایکس و اتاق پرتودهی باید استفاده شود.

گرید صرفاً باید در مواقعی استفاده شود که احتمال وجود پرتوهای پراکنده در سطح غیرقابل قبول است.

به منظور اطمینان از عملکرد بهینه پروسسور فیلم باید این سیستم بعنوان بخشی از برنامه تضمین کیفیت مورد پایش و بازرسی قرار گیرد.

هر جا که گناد در میدان دسته پرتو اولیه و یا خیلی نزدیک به دسته پرتو اولیه قرار گیرد و همچنین هر جا که محدود سازی دسته پرتو اولیه امکان پذیر نباشد، گناد باید توسط حفاظ پوشانده شود مگر آنکه این حفاظ سبب تار شدن تصویر و از بین رفتن اطلاعات تشخیصی شود. حفاظ سربی در شکل های مناسب بریده و در محل بافت و یا نزدیک به آن بر روی دیافراگم میدان نوری قرار گیرد (حفاظ چتری) این حفاظ نباید کمتر از ۵/۰ میلیمتر معادل سرب باشد. همچنین حفاظ گذاری نباید بنحوی انجام شود که در وضعیت محدود سازی تغییری ایجاد کند.

در رادیو گرافی دیجیتالی بدلیل اینکه از فیلم استفاده نمی شود باید دستگاه بنحوی تنظیم شود که اطلاعات تشخیصی با کیفیت مورد نیاز و با کمترین دز تابش بیمار بدست آید. این نوع فرایند با لکه های کوانتومی محدود می شود.

زمان پرتودهی و میدان کولیماتورو تعداد تصاویر در آزمایش های روتین باید در حداقل مقدار ممکن نگه داشته شود بطوریکه حداقل اطلاعات تشخیصی مورد نیاز بدست آید.

فلورسکپی

فاکتور های تکنیکی در فلورسکپی که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بدست دهند. بویژه:

زمان غربالگری (screening) باید حداقل مقدار باشد چرا که دز بیمار در صورت ثابت بودن سایر عوامل مستقیماً با زمان پرتودهی متناسب است. برای کاهش زمان غربالگری هرجا که عملی باشد باید از امکانات ذخیره سازی تصویر قبلی استفاده شود.

ترجیحاً فلورسکپی با دوره های زمانی کوتاه باید استفاده شود نسبت به فلورسکپی پیوسته.

اگر مد فلوروسوکپی پالسی در دسترس باشد و از نظر کلینیکی متناسب با روش تصویربرداری باشد باید از این روش نسبت به روش پیوسته استفاده گردد.

میدان اشعه ایکس باید به ناحیه کلینیکی مورد بررسی محدود شود و در هیچ حالتی نباید از میدان واقعی تقویت کننده تصویر همانطور که بر روی مونیتور دیده شده است تجاوز کند.

گرید صرفاً باید در مواقعی استفاده شود که احتمال وجود پرتوهای پراکنده در سطح غیر قابل قبول است.

کمترین مقدار ممکن میلی آمپر تیوب (mA) باید استفاده شود.

در خلال فلورسوکپی با تقویت کننده تصویر موبایل، یا هر سیستم دیگری که در آن فاصله کانون تا پوست می تواند متغیر باشد، بیمار باید حتی الامکان نزدیک به تقویت کننده تصویر قرار گیرد.

Cine Fluorography

 

مقادیر فاکتورهای تکنیک Cine Fluorography که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بیمار ایجاد نمایند بویژه:

میدان اشعه ایکس باید به ناحیه کلینیکی مورد بررسی محدود شود و در هیچ حالتی نباید از میدان واقعی تقویت کننده تصویر تجاوز کند.

عملیات Cine Fluorography باید درکوتاهترین دوره ممکن و باکمترین تعداد ممکن و با دستیابی به اطلاعات تشخیصی مورد نیاز انجام بشود.

پائین ترین آهنگ فریم (frame) متناسب بانیازهای کلینیکی روش های تشخصی باید استفاده شود.

 

سی تی اسکن

فاکتورهای تکنیکی در سی تی اسکن که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بیمار بدست دهند. بویژه:

مقدار mAs برای هر برش باید با توجه به کیفیت تصاویر مورد نیاز کمترین باشد.

ضخامت برش باید با توجه به بافت تحت تصویربرداری، بیشترین پهنا را داشته باشد.

افزایش فاکتورهای تکنیکی در روش سی تی اسکن که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بیمار بدست دهند. بویژه حرکت تخت باید بزرگتر یا برابر با پهنای برش باشد.

توجه ویژه ای باید برای به حداقل رساندن پرتوگیری چشم ها بشود، بویژه برای بیمارانی که احتمال انجام آزمایش های پرتوی متعدد وجود دارد.

زاویه دادن به گانتری در خلال تصویربرداری از سر می تواند با توجه به نیازهای کلینیکی روش مورد استفاده به نحوی انجام شود که نتیجه آن کاهش دز لنز چشم باشد.

مامو گرافی

فاکتورهای تکنیکی در ماموگرافی که می توانند در دز بیمار مؤثر باشند باید به نحوی انتخاب شوند که کیفیت مورد نیاز تصاویر تشخیصی را با کمترین دز تابش بیمار ایجاد نمایند بویژه:

باید از دستگاههای ماموگرافی مجهز به فیلم – اسکرین استفاده شود.

باید از فیلم – اسکرین های ویژه طراحی شده برای ماموگرافی استفاده شود.

باید از دستگاه پروسسور مخصوص بهینه شده برای فیلم های ماموگرافی استفاده شود.

در کلیه روش های ماموگرافی باید از کمپرسور استفاده شود.

به منظور جلوگیری از افزایش غیر ضروری پرتوگیری بیمار، با استفاده از میلی آمپر به مقدار کافی بالا می توان زمان پرتودهی را به حداقل رساند.

درمواردی که نیاز به بهینه نمودن کیفیت تصویر است می توان از گرید استفاده نمود. گرید باید بطور ویژه برای ماموگرافی طراحی شده باشد، و یک گرید متحرک باشد.

 

 

 

 

پرتودهی به خانم هایی که در سنین باروری قرار دارند

باید از انجام رادیو گرافی های تشخیصی خصوصاً رادیوگرافی از ناحیه لگن خانم هایی که احتمال باردار بودن آنها وجود دارد خودداری به عمل آید مگر در مواردی که یک فوریت پزشکی برای فرد باردار وجود داشته باشد.

د رصورت امکان باید چنانچه خانمی تاریخ دقیق عادت ماهیانه خود را فراموش کرده باشد یامدتی از زمان مقرر عادت ماهیانه اش دیر کرد داشته باشد حامله محسوب گردد.

به منظور کاهش پرتوگیری ناخواسته جنین، باید تابلوهای هشدار دهنده ای با مضمون جملات زیر در محدوده بخش رادیولوژی (مثلا در رختکن) نصب گردد.

«اگر احتمال می دهید که حامله هستید تکنسین را قبل از عکسبرداری مطلع نمایید»

بر اساس آنچه گفته شد چنانچه بیماری، رادیوگرافر را از بارداری خود مطلع نماید، باید رادیوگرافر موضوع را به اطلاع رادیولوژیست (متخصص بخش) برساند تا ایشان در خصوص ضرورت انجام رادیوگرافی یا انتخاب روش تشخیصی دیگر و یا به تأخیر انداختن رادیوگرافی تصمیم گیری نماید.

حفاظت جنین

انجام آزمایش های رادیولوژی در طی دوران بارداری باید حداقل پرتوگیری ممکن را با حفظ کیفیت تصویر در برداشته باشد. قابل ذکر است که در صورت امکان باید از روش های جایگزین خصوصاً سونوگرافی برای تصویربرداری و تشخیص استفاده نمود. هیچ خانمی نباید در صورت وجود سونوگرافی برای بررسی رشد جنین خود از رادیوگرافی استفاده نماید.

اندازه گیری ابعاد لگن از طریق رادیوگرافی نباید به صورت یک آزمایش عادی و روزمره درآید.

قطع نظر از مقطع مورد ارزیابی لگن، اندازه گیری ابعاد لگن به روش سی تی اسکن axial یا رادیوگرافی یا هر روش دیگری باید با شرایطی انجام گیرد که منجر به کمترین پرتوگیری جنین گردد.

در مواردی که به ناچار جنین تحت تابش پرتوهای اولیه قرار می گیرد استفاده از روش های به حداقل رساندن پرتوگیری باید در نظر گرفته شود خصوصاً به کارگیری موارد زیر باید رعایت گردد:

تعداد نماهای رادیوگرافی را به حداقل برسانید.

میدان تابش را دقیقاً به عضو مورد نظر محدود نمایید.

از روش کیلو ولتاژهای بالاتر استفاده نمایید.

از فیلم اسکرین های سریع استفاده نمایید.

حداکثر فیلتر ممکن را استفاده نمایید، برای مثال در نماهای نیم رخ کمر از فیلترهای گوه ای استفاده نمایید.

در صورت امکان باید از نماهای PA به جای AP استفاده نمایید، ضمناً در مواردی که ناگزیر به استفاده از نمای AP هستید استفاده از یک باند کمپرس با پهنای حداقل cm45 به روی شکم توصیه می گردد.

برای انجام رادیوگرافی در دوران بارداری باید با محدود نمودن میدان پرتو به ناحیه مورد بررسی در واقع شکم و لگن را از تابش پرتوهای اولیه محافظت نمود و به این ترتیب از پرتوگیری ناخواسته جنین جلوگیری به عمل آورد. هر گاه میدان تابش مورد نظر کاملاً قابل محدود نمودن نباشد و شکم بیمار تحت تابش قرار گیرد، در صورت امکان باید محل قرارگیری جنین با یک روپوش سربی یا چیزی مشابه به آن که معادل ۵/۰ میلیمتر سرب ضخامت داشته باشد حفاظت گردد.

در مواردی که ضمن رادیوگرافی از مادر، جنین تحت تابش قرار گرفته باشد و دز دریافتی آن تابش بیش از msv5 باشد باید میزان دز دریافتی جنین توسط مسئول فیزیک بهداشت محاسبه و میزان خطرات احتمالی آن مشخص گردد.

حفاظت کودکان

بیشتر بودن امید به زندگی در اطفال باعث گردیده است تا اثرات مضر اشعه بر روی آنها با دقت افزون تر مورد مطالعه قرار گیرد. علاوه بر این بالاتر بودن حساسیت اطفال به پرتوها نسبت به بزرگسالان نیز دلیلی برای بررس بهتر می باشد. کم بودن همکاری کودکان در زمان رادیوگرافی، سرعت زیاد تنفس آنها و عدم توانایی در ثابت ماندن باعث گردیده تا احتمال تکرار پرتودهی افزایش یابد. با توجه به انچه گفته شد لازم است به هنگام رادیوگرافی از اطفال به شرایط پرتودهی، تجهیزات، تکنیک ها پرتودهی و دستوراتی که به بیمار داده می شود توجه ویژه ای معطوف داشت. هنگام رادیو گرافی از اطفال رعایت موارد زیر ضروری می باشد:

در صورت امکان باید، هنگام رادیوگرافی از نوزادان از وسایل نگهدارنده استفاده نمود زیرا محدود کردن حرکت نه تنها احتمال تکرار پرتودهی را کاهش می دهد بلکه این فرصت را به رادیوگرافر می دهد تا میدان تابش را به میزان بیشتری محدود نماید.

برای اطفال معمولاً روش استفاده از وسائل نگهدارنده چندان موفق نیست درمورد این گونه بیماران باید رادیوگرافر و نیز سایر افرادی که درگیر عکسبرداری از کودک هستند پیش از رادیوگرافی تلاش نمایند تا ارتباط خوبی را با کودک برقرار نمایند در این روش اگر چه وقت زیادی گرفته خواهد شد ولی با توجه به کاهش میزان پرتودهی و موفقیت حاصل در تصویربرداری روش قابل توجیه می باشد.

چنانچه برای نگهداری کودک ضمن رادیوگرافی نیاز با استفاده از افراد شوید باید این افراد شوید باید این افراد حتماً از وسایل حفاظتی نظیر روپوش و دستکش سربی استفاده نمایند.

توصیه های مفید برای کاهش پرتوگیری کودکان:

در صورت امکان باید پس از تهیه اولین رادیوگرافی و مشاوره با رادیولوژیست نسبت به تهیه تصاویر بعدی تصمیم گیری شود.

فلوروسکوپی زمانی تجویز گردد که رادیوگرافی قادر به تهیه اطلاعات لازم برای پزشک نباشد.

بکارگیری روش های پرتونگاری که میزان پرتوگیری ناشی از آنها بالا می باشد نظیر سی تی اسکن، DSA و Cine Fluorography برای اطفال باید واقعاً ضروری و توجیه پذیر باشد. استفاده از Cine Fluorography برای اطفال در صورت امکان باید منحصراً در مطالعات قلبی انجام گیرد.

روش بکارگیری تجهیزات برای کاهش پرتوگیری کودکان:

به هنگام رادیوگرافی از اطفال باید کوتاهترین زمان ها را مورد استفاده قرار داد.

ژنراتور دستگاه اشعه x باید دارای قدرت مناسب و تیوب رادیولوژی دارای خروجی مناسب باشد طوری که بتواند mA بالایی را (حداقل mA200) تولید کند و متعاقب آن حداقل زمان های پرتودهی قابل استفاده باشند.

در جایی که امکان انتخاب داشته باشد باید دستگاه با امکان تولید میلی آمپر بالاتر را استفاده نمود.

چنانچه دستگاهها مجهز به کنترل خودکار پرتودهی هستند باید دارای زمان پاسخگویی سریع (کمتر از ms10) باشند زیرا به زمان های کوتاه پرتودهی نیاز می باشد. آشکارساز خودکار پرتودهی (AEC) باید در اندازه ای مناسب و در محلی مناسب (طراحی شده برای بدن کودکان)قرار گیرد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *