SINH HỌC CƠ THỂ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG A. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT BÀI 1. SỰ HẤP THỤ NƯỚC VÀ MUỐI KHOÁNG Ở RỄ I. Các dạng nước trong cây và vai trò của nó 1/ Nước tự do: là dạng nước chứa trong các thành phần tế bào, trong khoảng gian bào, trong mạch dẫn.
Vẫn giữ tính chất vật lí, hóa học, sinh học. Vai trò đối với cây: Làm dung môi, điều hòa nhiệt độ trong cây khi thoát hơi nước, tham gia trao đổi chất. 2/ Nước liên kết: là dạng nước bị các phân tử tích điện hút bởi một lực nhất định hoặc trong các liên kết hóa học ở các thành phần tế bào. Vai trò: đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh của tế bào.
Nhu cầu nước đối với thực vật Cây cần một lượng nước rất lớn trong đời sống thực vật. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng Đặc điểm của bộ rễ liên quan đến quá trình hấp thụ nước • Bộ rễ phát triển rất mạnh về số lượng, kích thước và diện tích. • Tế bào lông hút hình thành từ tế bào biểu bì rễ. • Tế bào lông hút có 3 đặc điểm cấu tạo và sinh lí phù hợp với chức năng nhận nước và chất khoáng từ đất: - Thành tế bào mỏng, không thấm cutin.
- Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn. - Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây 1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút a/ Hấp thụ nước - Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thẩm thấu (thụ động): Nước xâm nhập từ môi trường đất, nơi có nồng độ chất tan thấp (nhược trương-thế nước cao) đến tế bào rễ (các tế bào lông hút) nơi có nồng độ chất tan cao (ưu trương-thế nước thấp hơn).
- Dịch của tế bào rễ (lông hút) là ưu trương (so với dung dịch đất) do 2 nguyên nhân: + Quá trình thoát hơi nước ở lá (cái bơm hút) hút nước lên phía trên, làm giảm lượng nước trong tế bào lông hút. + Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất. b/ Hấp thụ ion khoáng - Cơ chế thụ động: một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút đi theo gradien nồng độ: từ nơi có nồng độ ion cao (ngoài) sang nơi có nồng độ ion thấp (rễ). - Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (VD: ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP và phải dùng bơm.
Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ Theo 2 con đường: gian bào và tế bào chất - Con đường thành tế bào-gian bào: - Con đường chất nguyên sinh- không bào (tế bào chất): Vòng đai Caspari bao quanh tế bào nội bì, không thấm nước. Vai trò: điều chỉnh lượng nước và kiểm tra các chất khoáng hòa tan. Chỉ tiêu so sánh Con đường gian bào Con đường tế bào chất Con đường vận Lông hút →khoảng gian bào → đai Lông hút →Tế bào chất chuyển Caspari →Tế bào chất →Trung trụ →Trung trụ Lượng nước và các chất khoáng hòa tan được kiểm tra Ưu điểm Hấp thụ nhanh, nhiều nước bằng tính thấm chọn lọc của tế bào sống Lượng nước và các chất khoáng hòa tan Nhược điểm Hấp thụ chậm và ít không được kiểm tra TRANG 2 III. Ảnh hưởng của các tác nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion khoáng đối với rễ cây (giảm tải) Áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, pH, độ thoáng của đất ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ.
Chỉ tiêu so sánh Hấp thụ nước Hấp thụ ion khoáng Cơ chế hấp thụ Thụ động Thụ động và chủ động Điều kiện xảy ra Khi có sự chênh lệch thế nước giữa Khi có sự chênh lệch nồng độ ion sự hấp thụ đất (hoặc môi trường dinh dưỡng) và khoáng giữa đất và tế bào lông tế bào lông hút hút hoặc có sự chênh lệch nồng độ BÀI 2. VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY I. Dòng mạch gỗ 1. Cấu tạo của mạch gỗ (xilem) gồm các tế bào chết.
- Tế bào mạch gỗ gồm 2 loại: Quản bào và mạch ống. - Quản bào và mạch ống xếp sát vào nhau theo các lỗ bên => lối đi cho dòng vận chuyển ngang. - Thành của mạch gỗ được linhin hóa ➔ mạch gỗ có độ bền chắc và chịu nước. Thành phần của dịch mạch gỗ Nước, ion khoáng, các chất hữu cơ (aa, vitamin, hoocmôn như xitokinin, ancalôit…) được tổng hợp ở rễ.
Con đường vận chuyển Vận chuyển nước và ion khoáng từ đất → mạch gỗ của rễ → thân →lá và các thành phần khác của cây (ngược chiều trọng lực). Động lực đẩy dòng mạch gỗ a/ Lực đẩy (áp suất rễ) Áp suất rễ được thể hiện ở 2 hiện tượng: rỉ nhựa và ứ giọt b/ Lực hút do thoát hơi nước ở lá: chủ yếu c/ Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ II. Dòng mạch rây 4. Động lực của dòng mạch rây Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá) có áp suất thẩm thấu cao và các cơ quan chứa (sử dụng hay dự trữ) có áp suất thẩm thấu thấp.
Cấu tạo mạch rây Gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm. Thành phần của dịch mạch rây Saccarozơ, các axit amin, vitamin, hoocmon thực vật, một số chất hữu cơ khác, một số ion khoáng được sử dụng lại như nhiều ion kali làm cho dịch mạch rây có pH từ 8,0 đến 8,5. Con đường vận chuyển Vận chuyển sản phẩm đồng hóa ở lá (saccarozơ, các axit amin), cũng như một số ion khoáng được sử dụng lại như ion kali,… đến nơi sử dụng (đỉnh cành, rễ) và đến nơi dự trữ (hạt, quả, củ). Động lực của dòng mạch rây Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá) có áp suất thẩm thấu cao và các cơ quan chứa (sử dụng hay dự trữ) có áp suất thẩm thấu thấp.
Chỉ tiêu so sánh Dòng mạch gỗ Dòng mạch rây Cấu tạo Gồm các tế bào chết là quản bào Gồm các tế bào sống là ống rây và và mạch ống. tế bào kèm Thành phần của Nước, các ion khoáng, các chất hữu Saccarozơ, các axit amin, vitamin, dịch mạch cơ: axit amin, amit, vitamin, hoocmôn thực vật, 1 số hợp chất hữu hoocmôn như: xitokinin, ancaloit cơ khác (như ATP…), 1 số ion khoáng được tổng hợp ở rễ. được sử dụng trở lại đặc biệt là ion kali →pH cao (8 →8,5) Con đường vận vận chuyển nước và ion khoáng từ vận chuyển các chất hữu cơ từ lá → chuyển đất → mạch gỗ của rễ → thân →lá rễ, hạt, củ, quả (xuôi theo chiều trọng và các thành phần khác của cây lực). Động lực đẩy dòng - Lực đẩy (áp suất rễ) Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa mạch - Lực hút do thoát hơi nước ở lá cơ quan nguồn (lá) – có áp suất thẩm (động lực chính) thấu cao và cơ quan chứa (rễ, hạt, quả - Lực liên kết giữa các phân tử nước và những nơi có nhu cầu về chất đồng với nhau và với thành mạch gỗ (2 lực hóa) – có áp suất thẩm thấu thấp.
này thắng được trọng lực của cột nước, giữ cho cột nước liên tục và không bị tụt xuống). Dòng di chuyển nhanh Dòng di chuyển chậm TRANG 4 BÀI 3. THOÁT HƠI NƯỚC (Giảm tải: - Không trình bày và giải thích thí nghiệm của Garô và hình 3.3 mà chỉ giới thiệu cơ quan thoát hơi nước chủ yếu của cây là lá. - Không yêu cầu HS trả lời câu hỏi 2* trang 19 SGK) I.
Vai trò của quá trình thoát hơi nước 1. Lượng nước cây sử dụng - Khoảng 2% lượng nước cây hấp thụ được sử dụng để chuyển hóa vật chất, tạo chất hữu cơ của cơ thể. - Khoảng 98% lượng nước cây hấp thụ đi qua cây và thoát vào không khí nhờ quá trình thoát hơi nước. Vai trò của quá trình thoát hơi nước - Là động lực đầu trên của dòng mạch gỗ: + Giúp vận chuyển nước, các ion khoáng từ rễ đến mọi cơ quan của cây trên mặt đất.
+ Tạo môi trường liên kết các bộ phận của cây. + Tạo độ cứng cho thực vật thân thảo. - Tạo điều kiện để CO2 khuếch tán vào bên trong lá cần cho quá trình quang hợp. - Hạ nhiệt độ của lá cây vào những ngày nắng nóng, đảm bảo cho các quá trình sinh lý xảy ra bình thường.
Thoát hơi nước qua lá 1. Lá là cơ quan thoát hơi nước Cấu tạo lá thích nghi với chức năng thoát hơi nước: - Trên bề mặt của lá có các tế bào khí khổng, số lượng tế bào khí khổng liên quan đến sự thoát hơi nước của cây. - Ngoài ra, sự thoát hơi nước còn được thực hiện qua lớp cutin. Các tế bào biểu bì của lá tiết ra lớp cutin.
Lớp cutin phủ toàn bộ bề mặt của lá trừ khí khổng. Hai con đường thoát hơi nước : qua khí khổng và qua cutin a/ Qua khí khổng (chủ yếu): vận tốc lớn, được điều chỉnh. Sự điều tiết độ mở khí khổng là quan trọng nhất. Độ mở của khí khổng phụ thuộc vào hàm lượng nước trong tế bào khí khổng (tế bào hạt đậu) + Khi no nước: thành mỏng tế bào căng ra → thành dày cong theo thành mỏng => khí khổng mở ra.
+ Khi mất nước: thành mỏng hết căng → thành dày duỗi thẳng → khí khổng đóng lại. b/ Qua cutin: lớp cutin càng dày => thoát hơi nước càng giảm và ngược lại. Thoát hơi nước qua mặt dưới của lá mạnh hơn qua mặt trên của lá do khí khổng phân bố chủ yếu ở mặt dưới của lá. Các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước Độ mở của khí khổng càng rộng, thoát hơi nước càng nhanh.
Các tác nhân chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước là: - Nước: cung cấp nước và độ ẩm không khí ảnh hưởng nhiều đến sự thoát hơi nước thông qua điều tiết độ mở khí khổng. - Ánh sáng: tác nhân gây đóng mở khí khổng. Khí khổng mở khi lá cây được chiếu sáng. - Nhiệt độ, gió, một số ion khoáng,.
+ Nhiệt độ không khí tăng→ nhiệt độ nước tăng, mật độ hơi nước ở tế bào thịt lá tăng theo số mũ nên thoát hơi nước tăng đáng kể.