Botanika elminə giriş, elmin inkişaf tarixi, məqsəd və vəzifələri

Paleobotanika – keçmiş geoloji dövrlərdə yaşamış və hazırda qazıntı halında tapılan bitkiləri öyrənən elmdir.
Hüceyrə haqqında təlimin əsasları. Hüceyrənin quruluş müxtəlifliyi.

Bütün canlılar kimi bitki orqanizmləri də adi gözlə seçilə bilməyən kiçik hüceyrələrdən təşkil olunmuşlar. Hüceyrə ancaq optik şüşələr ixtira edildikdən sonra kəşf edilmişdir. Optik şüşələrin ixtirası ilə əlaqədar olaraq XVI əsrin sonunda və XVII əsrin başlanğıcında Hollandiya optik ustaları ata və oğul Hans və Zaxariya Yansenlər (1590) mikroskopu ixtira etdilər. Mikroskopun əldə edilməsi müxtəlif cisimlərin tədqiqi üçün böyük imkanlar yaratdı. Bu tədqiqatlar nəticəsində alimlər qəribə kəşflərin əldə edilməsinə nail oldular. O cümlədən, XVII əsrdə bitkilərin hüceyrəli quruluşu aşkara çıxarıldı. 1665-ci ildə London şəhərində ingilis fiziki Robert Hukun (1636-1703) mikroqrafiya və böyüdücü şüşələr vasitəsilə aşkara çıxarılmış “Bəzi kiçik cisimlərin təsviri” adlı əsəri çapdan çıxmışdır. Bu əsərində R.Huk mantar parçasının, kəndəlaş özəyinin, şüyüd, qamış və başqa bitkilərin gövdələrinin nazik kəsiklərinin mikroskopik təsvirini vermişdir. Huk həmin əsərində ilk dəfə olaraq bitkilərin hüceyrəli quruluşunu göstərmişdir. Arı şanına bənzər bitki toxumasını gördükdə, o, bu şanın ayrı-ayrı gözcüklərinə hüceyrə adı vermişdir. Hüceyrə latınca – sella adlanır (kiçik apartament, kiçik otaq deməkdir). R.Hukun bu kəşfi botaniklərin diqqətini mikroskopik tədqiqatlara cəlb etdi.

Bitki hüceyrəsinin mikroskop altında ən aydın görünən hissəsi qılaf olduğundan, uzun illər hüceyrənin əsas hissəsi qılaf hesab edilirdi. Buna baxmayaraq, tədqiqatçıların diqqətini hüceyrənin möhtəviyyatı cəlb etdi. 1831-ci ildə Robert Braun hüceyrədə nüvəni kəşf edərək, onun hüceyrədə mühüm rol oynaması fikrini irəli sürmüşdür. 1834-cü ildə rus alimi P.F.Qoryaninov (1796-1856), sonralar isə çex alimi Purkinye və onun tələbələri hüceyrənin müəyyənləşmiş canlı kütlədən əmələ gəlməsi fikrini irəli sürmüşlər. Purkinye 1939-cu ildə bu kütləyə protoplazma adı vermişdir. Bu termin ədəbiyyata o zamandan daxil olmuşdur. Nüvəcik ilk dəfə 1781-ci ildə heyvan hüceyrəsində təsvir edilmişdir, bitki hüceyrəsində isə nüvəciyi 1838-ci ildə Şleyden (xörək soğanının hüceyrələrinin nüvəsi) təsvir etmişdir.

Hüceyrənin tədqiqi tarixində ən görkəmli kəşflərdən biri hüceyrə nəzəriyyəsinin əsaslandırılmasıdır. Bu nəzəriyyə bütün canlıların, yəni bitkilərin və eləcə də heyvanların hüceyrəli quruluşunu göstərir. Bu fikri ilk dəfə P.F.Qoryaninov öz botanika kitabında belə ifadə etmişdir: “Bütün canlılar hüceyrədən təşkil olunur və hüceyrədən əmələ gəlir”. 4 il keçdikdən sonra bütün canlıların hüceyrəli quruluşu haqqındakı fikir tam nəzəriyyə şəklində 1838-ci ildə botanik Matias Şleyden (1804-1881) və zooloq Teodor Şvani (1810-1882) tərəfindən əsaslandırılmışdır. Beləliklə, hüceyrə nəzəriyyəsinin əsasları 1838-ci ildə Şleydenin “Bitkilərin inkişafına dair məlumat” adlı əsərində, 1839-cu ildə isə Şvannın “Bitki və heyvanların böyümələrində və quruluşlarında bənzəyişlər üzərində mikroskopik tədqiqat” adlı öz dövrləri üçün çox mütərəqqi olan əsərlərində verilmişdir. Hüceyrə nəzəriyyəsi nəinki bitki anatomiyasının sürətli tərəqqisinə səbəb olmuşdur, həm də bu nəzəriyyənin əsaslandırılması təbiyyat elmlərinin inkişafında diqqətəlayiq dönüş əmələ gətirmişdir. F.Engels bu kəşfi XIX əsrin təbiyyat elmləri sahəsində ən görkəmli üç kəşfdən biri hesab edilir.

Bitkilər də heyvanlar kimi hüceyrəli quruluşa malikdir. Bitki aləmində də hüceyrəli bitki orqanizmləri ilə yanaşı təkhüceyrəli bitkilərə də rast gəlinir. Təkhüceyrəlilərə ancaq bəzi ibtidai bitkilər, məsələn, bakteriyalar, bəzi yosunlar və göbələklər içərisində təsadüf edilir. Çoxhüceyrəlilərə isə istər ibtidai, istərsə də ali bitkilərdə rast gəlmək olur. Çoxhüceyrəli ibtidai bitki orqanizmində hüceyrələr bir-birinə bənzədiyi halda, çoxhüceyrəli ali bitki orqanizmini təşkil edən hüceyrələr çox müxtəlif quruluşda olub, orqanizmdə müxtəlif yaşayış proseslərini icra edirlər.

Adətən, təkhüceyrəlilər adi gözlə görünmürlər. Ancaq bəzən təkhüceyrəli bitki orqanizmi çox iri olur, hətta santimetr və metrlə ölçülə bilir. Buna 1 m-ə bərabər olan kaulerpa qonur dəniz yosununu, bataqlıqda yaşayan, bir neçə santimetr iriliyində olan botridium yosununu, yaxud çörəyin üzərini örtən adi kif göbələyini (kifin bütün kütləsi ancaq bir hüceyrədən ibarət olur) misal göstərmək olar. Bədəni hüceyrələrə bölünməmiş iri, adi gözlə görülə bilən bu cür orqanizmlər qeyri-hüceyrəli quruluşlu olur.

Üzvi aləm üçün hüceyrəli quruluş – tipik quruluşdur.

Beləliklə, müasir dövrdə yaşayan bitki orqanizmləri üç müxtəlif formada olur:

1. Hüceyrəyə qədər quruluşlu orqanizmlər. Buraya viruslar, bakteriofaqlar və bəzi bakteriyalar daxildir. Bunlar hələ öz təkamüllərində əsil hüceyrə quruluşu qazana bilməmişlər. Bunlarda ayrı-ayrəı fərdlər ancaq zülal komacıqlarından ibarətdirlər.

2. Hüceyrəli quruluşlu orqanizmlər. Bu ibtidai və ali bitkilərdə geniş yayılmış quruluş tipidir.

3. Qeyri-hüceyrəli quruluşlu orqanizmlər. Bu nadir hallarda göbələklər və yosunlarda təsadüf edilən quruluşdur. Belə mülahizə olunur ki, qeyri-hüceyrəli quruluş ikinci mənşə daşıyır. Bunlara yuxarıda adları çəkilən adi kif göbələyi, kaulerpa və botridium yosunları misal ola bilər. Bunların bədəninin hüceyrələrə bölünməsinə baxmayaraq hüceyrələrin protoplazma kütləsində çoxlu nüvə vardır.

Canlı aləmdə mürəkkəb quruluşa malik olan hüceyrə nədir? Xarici görünüşünə görə hüceyrə selikli maddə ilə doldurulmuş kisəciyi xatırladır. Adətən hüceyrəni bioloji aləmin bir quruluş vahidi kimi nəzərdə tuturlar. Bu “vahid” çox mürəkkəb fizioloji və biokimyəvi vəzifələr daşıyaraq, mürəkkəb yaşayış prosesləri keçirir. Bütün həyati xassələri daşıyan, daxilində nüvə yerləşən protoplazma komasına hüceyrə deyilir. Bu anlayışla yanaşı biz yadda saxlamalıyıq ki, müstəqil yaşayan təkhüceyrəli bitki yüksək quruluşlu, mürəkkəb fizioloji və biokimyəvi vəzifə daşıyan orqanizmdir. O, artıq tarixi təkamül dövrü keçirmiş canlıdır. Şübhəsiz ki, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə də tək-tək hüceyrələr istər ayrılıqda, istərsə də birlikdə təkamül tarixi keçirmişlər.

Hüceyrəli quruluşu olan ibtidai bitkilərdə üç yaşayış formasına rast gəlinir: təkhüceyrəlilər, koloniyalarla yaşayanlar və çoxhüceyrəlilər; istər göbələklərdə, istərsə də yosunlarda bir çox nümayəndələr təkhüceyrəlidir. Göbələklərdən xəmirin maya göbələyini, kələmin şitilində qorxulu “qara ayaqcıq” xəstəliyini törədən kələm olpidiyasını, yosunlardan şirin gölməçələrdə, kanallarda yaşayan yaşıl yosun xlomidomonadanı göstərmək olar. Təkhüceyrəli orqanizmlərə yaşıl evqlena misaldır. Ona yazın əvvəllərində kiçik gölməçələrdə külli miqdarda təsadüf edilir. Belə halda gölməçənin suyu yaşıl rəng alır. Evqlena sürətlə hərəkət etməsinə görə heyvan orqanizmlərinə, yaşıl piqmenti olmasına görə bitkilərə bənzəyir. Məlum olduğu üzrə həm heyvan, həm də bitkilərə bənzəyən bu kimi orqanizmlərə zoofit deyilir.

İbtidai birtkilərin bir çoxu koloniya halında yaşayır. Onlara yosunlarda çox rast gəlirik. Şirin və durğun sularda yaşayan yaşıl yosunlardan hərəkət edən volvoksu, pediastrumu, diatom yosunlarının bir çox növlərini göstərmək olar.

Çoxhüceyrəli ibtidai bitkilərin bədənləri lay şəklində olmaqla, tallomlu-laylı bitkilər – Thallophyta adlanır. Bunların bədən hüceyrələri bir-birinə bənzəyir. Bir çox axar və durğun sularda yaşayan yosunlar və bir çox göbələklər, eləcə də şibyələr tallomlu bitkilərə aiddir.

Çoxhüceyrəli ali bitki orqanizmlərində isə hüceyrələrin sayı çox olmaqla bərabər, onlar formaca da müxtəlifdirlər. Məsələn, bir alma yarpağında 50 milyon hüceyrənin olması müəyyən edilmişdir. Buna baxmayaraq, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr ayrı-ayrılıqda bəlkə daha mürəkkəb vəzifə ifa edir və daha mürəkkəb quruluşludur. Hər halda çoxhüceyrəli orqanizmdə hüceyrələr bir-biri ilə mürəkkəb münasibətdə olur. Həyati proseslərin müxtəlifliyi qidalanma, tənəffüs, böyümə, çoxalma, hərəkətetmə və s. çoxhüceyrəli orqanizmdə hüceyrələr arasında vəzifə bölgüsü getməsinə səbəb olmuşdur. Burada hüceyrələrin vəzifələri tamamilə konkretdir, quruluşları da vəzifəyə uyğun olaraq müəyyənləşmişdir.

Ümumiyyətlə, hüceyrələr girdə və uzunsov olmaqla formalarına görə iki qrupa bölünür. Dairəvi hüceyrələr parenxim hüceyrələri adlanır. Onlar dəyirmi və çoxbucaqlı ola bilər. Orqanizmi təşkil edən hüceyrələrin əksəriyyəti partenxim hüceyrələrdən ibarətdir. Uzunsov hüceyrələr prozenxim hüceyrələri adlanır.

Adətən, hüceyrə iki hissədən- protoplastdan və onu xaricdən əhatə edən qılafdan ibarətdir. Protoplast iki hissədən ibarətdir: 1) protoplazma və onun komponentləri; 2) qeyri-plozmatik komponentlər.

Protoplazmanın komponentləri aşağıdakılardan ibarətdir:

1. Sitoplazma (Cytoplasma), protoplazmanın əsas hissəsini təşkil edir. Bunun içərisində protoplazmanın digər komponentləri yerləşir. O, eləcə də əsasən erqast kütləsinin yerləşdiyi maddə kütləsini – hüceyrə şirəsini də əhatə edir.

2. Nüvə (Nucleus), protoplazmanın əsas komponentlərindəndir, o, həmişə sitoplazmanın içərisində yerləşir, protoplazmada davam edən mübadilə reaksiyalarının fəal iştirakçısıdır.

3. Plastidlər (Plasticls), bunlar protoplazmadan ayrılmış rəngsiz və ya müxtəlif piqment daşıyan cisimciklərdir. Hüceyrə daxilindəki maddələr mübadiləsində konkret vəzifə ifa edirlər. Bunlar da sitoplazmanın içərisində yerləşir. Plastidlər ancaq bitki hüceyrəsində təsadüf olunur.

4. Mitoxondriya (Mitochondria) yaxud xondriosomlar. Bunlar kiçik dənəciklər, çöpcüklər, telciklər şəklində plazmada törəmiş canlı cisimciklərdir. Xondriosomlar istər heyvan, istərsə də bitki hüceyrəsində rast gəlir. Belə mülahizə edilir ki, bitki hüceyrəsində onlardan plastidlər əmələ gəlir.

Hüceyrə nüvəsi və onun bölünməsi.

Nüvə hüceyrənin mühüm canlı orqanoidlərindən birisi olmaqla protoplazmanın da çox vacib bir komponentidir. Onun mübadilə reaksiyalarının gedişində, böyümə və çoxalma proseslərində rolu olduqca böyükdür. Nüvə həmişə sitoplazmanın içərisində yerləşir. Cavan hüceyrələrdə hələ hüceyrə lazımi qədər böyümədiyindən o nisbətən iri görünür və hüceyrənin mərkəzində yerləşir. Hüceyrə iriləşdikcə və yaşa dolduqca, hüceyrə şirəsinin artması ilə əlaqədar olaraq, sitoplazma hüceyrənin divarına doğru itələnir, onunla bərabər nüvə də kənara çəkilir.

Bəzən nüvə yaşlı, çoxvakuollu hüceyrədə də mərkəz mövqeyini saxlayır. Bu halda hüceyrənin mərkəzinə doğru hörümçək toru şəklində çəkilən sitoplazma sahəcikləri nüvəni əhatə edir və bu vəziyyətdə nüvə cibciyi adlanan sitoplazma torunda yerləşir. Nüvə oval, girdə və ya bəzən yandan basıq olur. Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrə nüvəlidir. Ancaq göy-yaşıl yosunların istər çoxhüceyrəli, istərsə də təkhüceyrəli nümayəndələrinin hüceyrələrində nüvə olmur. İbtidai bitkilərdən bakteriyalarda, viruslarda və bakteriofaqlarda hələ nüvə tapılmamışdır. Örtülütoxumlu bitkilərin canlı hüceyrələrində ələkvari borular (orqanizmdə üzvi qida yeyən hüceyrələrdir), ali heyvanların isə əksərinin qırmızı qan kürəciklərinin hüceyrələri nüvəsizdir. İbtidai bitkilərin bəzilərində hüceyrələr çoxnüvəli olur, məsələn, axar şirin sularda yaşayan yaşıl yosun kladoforanın hüceyrələri çoxnüvəlidir.

Deməli, canlı hüceyrələr nüvəsiz, əksər hallarda birnüvəli və bəzən çoxnüvəli ola bilər. Bu hər hansı bir bitki növünün səciyyəvi əlamətidir. Bir çox göbələklərin müəyyən inkişaf fazalarında hüceyrələr ikinüvəli olub dikarion adlanır. Qeyri-hüceyrəvi quruluşlu yosunlardan kaulerpa, botridium, vaşeriya kimi sifonlu orqanizmlərin plazmaları çoxnüvəlidir.

Müxtəlif bitkilərin hüceyrələrində nüvələrin iriliyi müxtəlifdir. İbtidai

bitkilərdə onlar çox xırda olmaqla diametrləri ancaq 1-2 mikrona bərabərdir. Ali bitkilərin nüvələri nisbətən iri, 6-8 mikrona çatır. Bəzi hüceyrələrdə nüvə çox iri olur, məsələn, qədim çılpaqtoxumlu saqovnik bitkisinin yumurta hüceyrəsində nüvənin diametri 500-600 mikrona çatır.

Nüvənin də əsasını sitoplazmada olduğu kimi canlı zülal təşkil edir, ancaq onun tərkibində mütləq nüvə turşuları – nuklein turşuları vardır. Bunlar ribonuklein RNT (ribonuklein turşusu), dezoksiribonuklein – DNT (dezoksiribonuklein turşusu), yaxud timonuklein turşularından ibarətdir. Nuklein kəlməsi latın sözü “Nucleus” nüvədən götürülmüşdür. Adları qeyd olunan turşulardan ribonuklein turşusuna sitoplazmada da rast gəlirik. Ümumiyyətlə, nüvəsiz hüceyrələrdə bu turşular sitoplazmaya toplanır.

Nuklein turşuları zülalların sintezində mühüm rol oynayır. İsbat edilmişdir ki, RNT zülalların sintezində, DNT isə RNT-nin sintezində iştirak edir. Bundan başqa DNT hüceyrə fermentlərinin sintezində müəyyən rol oynamaqla irsi xassələrin nəslə keçirilməsində informator rolunu ifa edir.

Tərkibindəki maddələrdən asılı olaraq nüvəni təşkil edən maddə kütləsi nukleoproteid, nuklein-zülal adlanır.

Fiziki cəhətcə nüvə də kolloid quruluşludur. Onun sitoplazmaya qarışmamasının səbəbi hər ikisinin müxtəlif dispers mühitdən və fazadan ibarət olmalarıdır. Bir çox tədqiqatçıların göstərişləri əsasında nüvənin müxtəlif hüceyrələrdə ən duru məhluldan, çox qatı məhlula kimi olmasını müşahidə etmək mümkündür. Hətta nüvə bəzən o qədər qatılaşır ki, onu xəmir kimi bıçaqla da (şübhəsiz mikrobıçaqla) kəsmək mümkün olur. Nüvə maddəsinin qatılıq dərəcəsi hər hansı bir hüceyrənin səciyyəvi əlamətini təşkil edir. Mübadilə reaksiyalarının gedişi və mühit amilləri də nüvə maddəsinin qatılığına təsir edir. Nüvənin sitoplazmaya nisbətən özlülüyü də yüksəkdir.

Nüvə üç hissədən ibarətdir: 1. Nüvə pərdəciyi və ya nüvə qılafıdır. O nüvəni xaricdən, yəni sitoplazma ilə təmas etdiyi tərəfdən əhatə edir; 2.Karioplazma, yaxud nüvə plazmasıdır; 3. Nüvəciklərdir. Bunlar yarımmaye, özlülüyü daha da yüksək kütlədən ibarət, nüvənin içərisində yerləşən kiçik, bir və yaxud bir neçə kürəşəkilli çanlı çisimciklərdir. Onların da əsasını nüvə maddəsi təşkil edir. Ancaq içərisində yerləşdiyi nüvədən tərkibinə və qatılığına görə fərqli olur (istər molekulyar quruluşu, istərsə də qatılığına görə). Nüvəciklərin nüvədəki sayı hətta eyni toxumanın hüceyrələrində müxtəlif ola bilər.

Çoxalma canlı hüceyrənin əsas xassələrindən biridir. Çox zaman hüceyrə bölünmə yolu ilə çoxalır. Hüceyrənin başqa üsullarla da (sərbəst, tumurcuqlanma və s.) çoxalması müəyyən edilmişdir.

İstər təkhüceyrəli, istərsə də çoxhüceyrəli orqanizmin hüceyrələri aşağıdakı qaydalar üzrə bölünür:

1. Amitoz, yaxud düzünə sadə bölünmə;

2. Mitoz və ya mürəkkəb bölünmə;

3. Meyoz və reduksion bölünmə.

Amitoz bölünmə - hüceyrənin nüvəsinin və bütün protoplastının ortadan nazilərək 8 rəqəmi şəklində iki yerə bölünməsindən ibarətdir. Amitoz bölünməyə bəzi yosunlarda və bakteriyalarda rast gəlirik.

Mitoz və ya kariokinez bölünmə - somatik (bədən) hüceyrələrinin çoxalma qaydasıdır. Bu bölünmənin gedişi amitoza nisbətən çox mürəkkəbdir. Mitoz bölünmədə nüvə müxtəlif dəyişkənliyə uğrayır. Belə ki, ana hüceyrənin nüvəsindən yeni nüvələr əmələ gələnə qədər, nüvə maddəsi tellərə (saplara) bənzər şəkildə hissələr kütləsindən təşkil olunmağa başlayır. Bu parçalar xromosom adlanır. Mitoz bölünmədə xromosomlar əmələ gəldikdən sonra hər xromosom boyu uzunu iki hissəyə bölünür və nəticədə onların sayı iki dəfə artır, sonra onların yarı qrupu hüceyrənin bir qütbünə, o biri yarısı isə digər qütbünə çəkilir (tam bərabər sayda). Bu səbəbə görə mitoz bölünmə çox zaman ekvasion bölünmə də adlanır (aequus –yunanca bərabər, eyni deməkdir).

Hər qütbdə toplanmış xromosom sayı ana hüceyrənin xromosom sayına bərabər olur. Qütblərə çəkilmiş xromosom kütlələrindən yeni iki nüvə əmələ gəlir, sonra isə nüvələr arasında təzə qılaf –aralıq pərdə əmələ gəlir və bununla hüceyrə tam iki yerə bölünmüş olur. Yeni yaranmış hər iki hüceyrə bir-birinə çox bənzəyir. Yeni hüceyrələrdən bu qayda üzrə yenə də hüceyrələr törəyir, onlardan da yenisi və i.a. Nəticədə, hüceyrələri çoxalmaqda olan orqan hüceyrələrin sayı artıdığından böyüyür.

Meyoz və reduksion bölünmə. Mürəkkəb bölünmənin ikinci tipidir. İstər mitoz, istərsə də meyoz bölünməyə həm bitki aləminin, həm də heyvanlar aləminin nümayəndələrində rast gəlinir. O həm ibtidai, həm də ali quruluşlu orqanizmlərə xasdır. Mitoz bölünmə yuxarıda göstərildiyi kimi somatik (bədən) hüceyrələrinin bölünmə qaydasıdır. Mitoz bölünmədən fərqli olaraq, meyoz bölünmə orqanizmin ancaq müəyyən inkişaf fazasında baş verir.

Meyoz bölünməyə orqanizmin büyün hüceyrələri uğramır. Bu qayda ilə cinsi hüceyrələrə və sporlara başlanğıc verən hüceyrələr bölünür. Heyvan və insan orqanizmində, eləcə də bəzi ibtidai bitkilərdə meyoz qaydası ilə bölünmə hüceyrədən cinsi hüceyrələr əmələ gəlir. Ali bitkilərdə və bir çox ibtidai bitkilərdə meyoz bölünmə o hüceyrələrdə baş verir ki, onlardan spor deyilən, qeyri-cinsi çoxalma üçün uyğunlaşmış birhüceyrəli törəmələr əmələ gəlir. İbtidai bitkilərin bir çoxunda, bəzi yosunlarda və göbələklərdə meyoz, heyvan və insanda olduğu kimi, cinsi hüceyrələrin əmələ gəlməsindən qabaq baş verir.

Meyoz biologiya elminin çox maraqlı məsələlərindəndir və sitologiya elminin mərkəz problemlərindəndir. Dünyanın ən müxtəlif ölkələrində görkəmli sitoloqlar öz işlərini bu problemə həsr etmişlər.