Giáo trình Sinh học đại cương - Phần 3: Thực vật - Chương 18: Sự trao đổi chất ở thực vật - Võ Thanh Phúc

Chương 18. SỰ TRAO ĐỔI CHẤT Ở THỰC VẬT 1. Nguyên tắc của sự hút nước Áp suất thẩm thấu: nồng độ các chất hoà tan trong tế bào cao hơn bên ngoài nước di chuyển từ ngoài vào trong. 1 2. Sự vận chuyển nước và muối khoáng trong mạch mộc 2 • Sự vận chuyển các chất nối liền giữa rễ đến lá nhờ hệ thống mạch. • Nước và các chất khoáng (nhựa nguyên) di chuyển từ rễ lên lá qua mạch mộc. • Trong nhựa nguyên còn có các amine do sự khử nitrate xảy ra ở rễ. 2.1. Các con đường di chuyển của nước vào mạch mộc rễ 3 Nước thường ở trạng thái là một lớp nước lỏng lẻo bao quanh các hạt rắn của đất: nước mao quản. • Hệ thống lông hút tiếp xúc trực tiếp với lớp nước này • Biểu bì của lông rễ không có cutin bao bọc Nước dễ dàng đi vào trong cây. Rễ Lông hút Figure 36.5 a. Con đường thẩm thấu/ xuyên màng Nước đi từ không bào sang không bào xuyên qua vách, màng tế bào và tế bào chất. b. Con đường tế bào chất (symplast) Nước di chuyển từ tế bào sang tế bào qua: • Dãy tế bào chất • Cầu liên bào c. Con đường ngoài tế bào chất /(apoplast) Nước di chuyển qua vách tế bào nhờ cellulose trên vách- hút nước rất mạnh. • Sự di chuyển của nước bị cản ở tế bào nội bì 4 5 Cell wall Cytosol Plasmodesma Plasma membrane Apoplastic route Symplastic route Transmembrane route Key Apoplast Symplast • Lông rễ hút nước từ đất • Nước được đưa lên ngọn của cây cao đến 30m. 2.2. Sự di chuyển của nước trong mạch mộc 6 a. Sức đẩy của rễ 7 Hiện tượng tiết nước giọt Sức đẩy của rễ có vai trò quan trọng đối với: • Sự đi lên của nhựa nguyên trong mạch mộc. • Sự thoát hơi nước yếu (ban đêm). b. Sự thoát hơi nước ( Transpiration) 8 9 Nhựa nguyên trong mạch mộc được đẩy lên một phần bởi sức đẩy của rễ. Sự thoát hơi nước của lá (qua khí khẩu) tạo ra một lực kéo nước từ dưới di lên. Sự di chuyển lên của nước (trong mạch mộc) • Mạnh khi cường độ ánh sáng mặt trời lớn. • Yếu vào ban đêm. 10 • Do hai tế bào hình hạt đậu hay hình thận có hai mặt lõm úp vào nhau (tế bào khẩu). • Hai đầu tế bào gần chạm sát vào nhau tạo thành một khe hở ở giữa (lỗ khí). Khí khẩu • Tế bào khí khẩu chứa nhiều lục lạp nên có thể quang hợp. • Khí khẩu có kích thước rất nhỏ và có rất nhiều ở lá (19.000 khí khẩu)/1cm2 Sự thóat hơi nước và sự trao đổi khí qua khí khẩu là rất lớn. • Sự thoát hơi nước và sự dịch chuyển của nước trong mạch mộc phụ thuộc vào tính chất của các phân tử nước. Lực kết dính của các phân tử nước 13 Sự di chuyển của nước từ rễ lên đến lá trong mạch mộc cần sự phối hợp giữa sức đẩy của rễ và sự thoát hơi nước ở lá 14 Giữa các phân tử nước có một lực kết dính với nhau cột nước. Một phân tử nước ở lá chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí và thoát ra ngoài toàn bộ cột nước được kéo lên một phân tử nước từ đất sẽ đi vào trong rễ. 3. Sự vận chuyển các chất hữu cơ Bóc vòng vỏ cây (bao gồm cả libe, mộc vẫn giữ nguyên) • Sự cung cấp các chất hữu cơ cho phần bên dưới bị cắt đứt. • Các phần bên dưới bị chết khi cạn nguồn dinh dưỡng. Thí nghiệm bóc vòng vỏ Sự di chuyển của nhựa luyện đi xuống qua libe Chất dinh dưỡng trên đường di chuyển xuống sẽ tích tụ ngay ở phía trên vết thương • Phần vỏ phía trên vết thương phù to ra và đôi khi tạo rễ. • Đường được tổng hợp từ CO2 đánh dấu xuất hiện trong mô libe. Thí nghiệm 2 • Sử dụng đồng vị phóng xạ C14 với CO2 16 4. Sự hấp thu chất dinh dưỡng từ đất Các chất khoáng hoà tan trong đất được cây thu nhận theo hai cách: • Thụ động (Passive). • Tích cực, chủ động (Active). Sự thu nhận theo cách tích cực (chủ động) tích lũy các chất cao hơn cách thụ động. 4.1. Sự hấp thu chất khoáng của cây 18 Sự vận chuyển qua màng Sự khuếch tán (Simple diffusion) Sự khuếch tán được tạo điều kiện (Facilitated diffusion) Sự vận chuyển chủ động (Active transport) Passive transport Active transport • Đối tượng được vận chuyển: các chất hoà tan (không ở dạng ion). • Di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. • Tốc độ khuếch tán tỷ lệ với sự sai biệt nồng độ ở hai bên màng. • Sự khuếch tán ngừng lại khi nồng độ hai bên bằng nhau. Sự khuếch tán (Simple diffusion) 20 • Xảy ra nhanh hơn khuếch tán thụ động. • Nhờ vào một cấu tử của màng (thường là một protein). • Protein nhận biết và cố định các chất tan, sau đó đưa sang bên kia màng. Sự khuếch tán được tạo điều kiện (Facilitated diffusion) 21 • Thu nhận một chất dù nồng độ của chất đó trong cây cao hơn trong dịch đất. • Có sự hoạt động của «bơm». • Sử dụng ATP. Sự vận chuyển chủ động (Active transport) 22