Chương I: SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT Giới thiệu: - Sinh lý học thực vật là khoa học sinh học nghiên cứu về các hoạt động sống của thực vật. Ðây là môn khoa học thực nghiệm và là khoa học cơ sở cho các ngành khoa học kỹ thuật nông nghiệp. Mục tiêu: - Mô tả được giải phẫu và chức năng sinh lý của từng tổ chức, từng cơ quan, từng hệ thống trong cơ thể ở điều kiện sống bình thường (cơ thể và môi trường có mối quan hệ thống nhất) - Phân biệt được vị trí, hình dạng, cấu tạo của các tổ chức, cơ quan và bộ máy trong cơ thể vật nuôi (trường hợp cơ thể vật nuôi hoàn toàn khỏe mạnh) để làm cơ sở phân biệt khi có quá trình bệnh lý xảy ra. - Áp dụng được những kiến thức của môn học vào thực tế, biết được một số cơ chế tính chống chịu của thực vật vào thực tế sản xuất.
Nội dung bài học 1. Đại cương về tế bào thực vật Ngày nay, ai cũng biết các cơ thể sống được xây dựng nên từ các tế bào. Tuy nhiên, cách đây vài thế kỉ, điều đó vẫn còn bí ẩn. Người đặt nền móng cho việc phát hiện và nghiên cứu về tế bào là Robert Hooke (1635-1763).
Ông là người đầu tiên phát hiện ra những cấu trúc nhỏ bé mà mắt thường không thể nhìn thấy nhờ kính hiển vi - dụng cụ cho phép nhìn một vật được phóng đại rất nhiều lần. Khi quan sát lát cắt mỏng lie dưới kính hiển vi, ông nhận thấy nó không đồng nhất mà được chia ra nhiều ngăn nhỏ mà ông gọi là "cell" - tức là tế bào. Sau phát minh của Robert Hooke, nhiều nhà khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc hiển vi của tế bào như phát hiện ra chất nguyên sinh, nhân của tế bào. Việc nghiên cứu tế bào học có bước nhảy vọt thực sự khi kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao vởi vật liệu sinh học có kích thước vô cùng nhỏ (0,0015—0,002pm), 2 gấp 100 lần so kính hiển vi thường ra đời.
Nhò kính hiển vi điện tử mà người ta có thể quan sát thế giới nội tế bào có cấu trúc rất tinh vi, phát hiện ra rất nhiều cấu trúc siêu hiển vi mà kính hiển vi thường không nhìn thấy được. Người ta phân ra hai mức độ tổ chức tế bào: các tế bào nhăn nguyên thủy gọi là các thể procariota (vi khuẩn, tảo lam.) chưa có nhăn định hình và các tế bào có nhân thực gọi là các thể eucariota (tế bào của thực vật, động vật và nấm). Học thuyết tế bào khẳng định rằng tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống. Sự sông của một cơ thể là sự kết hợp hài hòa giữa cấu trúc và chức năng của từng tế bào hợp thành.
Theo quan niệm về tính toàn năng của tế bào thì mỗi một tế bào chứa một lượng thông tin di truyền tương đương với một cơ thể hoàn chỉnh. Mỗi tẽ bào tương đương với một cơ thể và có khả năng phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh. Sự khác nhau ở tê bào động vật và thực vật ở chỗ khả năng tái sinh của tế bào thực vật lớn hơn rất nhiều so với tế bào động vật. Vì vậy, đôi với thực vật thì việc nuôi cấy tế bào in vitro để tái sinh cây, nhân bản chúng dễ dàng thành cống với hầu hết tất cả đối tượng thực vật.
Khái quát về cấu trúc và chức năng sinh lý của tế bào thực vật 2. Vỏ tế bào Đặc trưng khác nhau cơ bản giữa tế bào thực vật và động Vật là cấu trúc vỏ tế bào. Tế bào thực vật có cấu trúc thành tế bào khá vững chắc bao bọc xung quanh. a) Chức năng của vỏ tế bào - Làm nhiệm vụ bao bọc, bảo vệ cho cho hệ thống chất nguyên sinh bên trong.
- Chống lại áp lực của áp suất thẩm thấu do không bào trung tâm gây nên. Không bào chứa dịch bào và tạo nên một áp suất thẩm thấu. Tế bào hút nước vào không bào và tạo nên áp lực trương hướng lên trên thành tế bào. Nếu không có vỏ tế bào bảo vệ thì tế bào dễ bị vỡ tung.
b) Đặc trưng của võ tế bào Để đảm nhiệm hai chức năng đó, vỏ tê bào cần phải bền vững về cơ học nhưng cũng phải mềm dẻo để có thể sinh trưởng được. 3 - Tính bền vững về cơ học có được là nhờ vật liệu cấu trúc có tính đàn hồi và ổn định của các phân tử xenlulozơ. - Tính mềm dẻo của vỏ tế bào là do các vật liệu cấu trúc mềm mại dưới dạng khuôn vô định hình của các phân tử protopectin, hemixenlulozơ. Hai loại vật liệu đó cùng cấu trúc nên vỏ tế bào ở một tỉ lệ nhất định tùy theo giai đoạn phát triển của tế bào.
* Thành phần hóa học - Xenlulozơ Đây là thành phần cơ bản cấu trúc nên thành tế bào thực vật. Thành phần cấu trúc nên phân tử xenlulozơ là các phân tử glucozơ. Mỗi phân tử xenlulozơ có khoảng 10000 gốc glucozơ. Các phân tử xenlulozơ liên kết với nhau tạo nên các sợi xenlulozơ là đơn vị cấu trúc nên thành tế bào.
Cấu tạo cùa phán tử xenlulozơ Hemixenlulozơ Đây là các polisaccarit gồm các monosaccarit khác nhau liên kết với nhau tạo nên: galactozơ, manozd, xylozơ, arabinozd. Các chất pectin là thành phần quan trọng cấu trúc nên thành tế bào. Pectin kết dính các tê bào với nhau tạo nên một khôi vững chắc của các mô. Đặc biệt quan trọng là các protopectin.
Nó gồm chuỗi axit pectinic kết hợp vởi canxi tạo nên pectat canxi. 4 Khi thành tế bào phân hủy thì thành phần trưởc tiên bị phân giải là pectin. Các pectin bị phân giải làm cho các tẽ bào tách khỏi nhau, không dính kết với nhau, như khi quả chín, hoặc lúc xuất hiện tầng rời trưóc khi rụng. Cấu trúc của vỏ tế bào Vỏ tế bào có cấu trúc ba lớp chủ yếu: lớp giữa, lớp 1 và lớp 2.
Lớp giữa có nhiệm vụ gắn kết các tế bào với nhau nên có cấu trúc chủ yếu là pectin dưới dạng pectat canxi. Hai lớp còn lại rất quan trọng bảo đảm độ bền cơ học của vỏ tế bào. Thành phần cơ bản cấu trúc nên chúng là các sợi xenlulozd. Tùy theo từng loại mô và tuổi của tế bào mà tỉ lệ của xenlulozd khác nhau; càng nhiều xenlulozd thì vỏ tế bào càng bền vững (cứng).
Những biến đổi của vỏ tế bào Trong quá trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm mà vỏ tế bào có thể có những biến đổi sau: - Hóa gỗ: Một số mô như mô dẫn truyền có thành tế bào bị hóa gỗ do các lớp xenlulozd ngấm hợp chất lignin làm cho thành tế bào rất rắn chắc. Ở mô dẫn, các tế bào hóa gỗ bị chết tạo nên hệ thông ống dẫn làm nhiệm vụ vận chuyển nước đi trong cây. Hệ thông mạch gỗ này thông suốt từ rễ đến lá tạo nên "mạch máu" lưu thông trong toàn cơ thể. — Hóa bần:, Một số mô làm nhiệm vụ bảo vệ như mô bì, lởp vỏ củ.
thì các tế bào đều hóa bần. như lớp vỏ củ khoai tây, khoai lang. Vỏ tế bào của chúng bị ngấm các hợp chất suberin và sáp làm cho chúng nước và khí không thể thấm qua, ngăn cản Hình Sơ đồ các lớp khác nhau của vỏ tế bào quá trình trao đổi chất và vi sinh vật xâm nhập. Tạo lớp bần bao bọc cũng là một trong những nguyên nhân gây nên trạng thái ngủ nghỉ sâu của củ, hạt.
Các củ, hạt này cần có 5 thời gian ngủ nghỉ để làm tăng dần tính thấm của lốp bần của chúng thì mới nảy mầm được. Hóa cutin: Tế bào biểu bì của lá, quả, thân cây. thường được bao phủ bằng một lớp cutin mỏng. Vỏ tế bào của các tế bào biểu bì thấm thêm tổ hợp của cutin và sáp.
Lốp cutin này không thấm nước và khí nên có thể làm nhiệm vụ che chở, hạn chế thoát hơi nước và ngàn cản vi sinh vật xâm nhập. Tuy nhiên, khi tê bào còn non, lớp cutm còn mỏng thì một phần hơi nước có thể thoát qua lớp cutin mỏng, nhưng ở tế bào trưởng thành, khi lớp cutin đã hình thành đủ thì thoát hơi nước qua cutin là không đáng kể. Chất nguyên sinh tế bào Chất nguyên sinh giới hạn giữa không bào và vỏ tế bào, là thành phần sống cơ bản của tế bào. Chất nguyên sinh chứa các bào quan và mỗi bào quan thực hiện chức năng sinh lí đặc trưng của mình.
Có thể nói rằng chất nguyên sinh tế bào là nơi thực hiện tất cả các hoạt động sinh lí của cây. Chất nguyên sinh gồm ba bộ phận hợp thành là hệ thống màng, các bào quan và chất nền (khuôn tế bào chất). Hệ thống màng(membran) Membran trong tế bào có nghĩa là màng sinh học, là tổ chức có cấu trúc đặc trưng bao bọc chất nguyên sinh, khống bào, các bào quan và có thể xuyên sâu vào các cơ quan. + Chức năng của màng Bao bọc, bảo vệ cho tế bào chất, các bào quan, ngăn cách các bào quan và các phần cấu trúc của tế bào với nhau, định hình cho các bào quan để tránh sự trộn lẫn nhau.
Điêu chỉnh tính thấm của các chất đi ra hoặc đi vào tế bào và các bào quan. Sự xâm nhập các chất tan vào tế bào và các bào quan được kiểm tra rất chặt chẽ; mỗi một màng có tính đặc hiệu riêng của mình đối với từng chất tan riêng biệt. Khi sự điều chỉnh tính thấm bị rối loạn, gây nên sự rò rỉ chất tan và ion ra ngoài tế bào làm rối loạn quá trình trao đổi chất, câv có thể chết. Chẳng hạn, khi gặp điều kiện ngoại cảnh bất thuận hoặc độc tố nấm bệnh.
cấu trúc nguyên vẹn của màng bị ảnh hưởng và sẽ rối loạn tính thấm của màng. 6 Tiến hành quá trình trao đổi chất và năng lượng. Các màng ăn sâu vào trong lục lạp (màng quang hợp) làm nhiệm vụ biến quang năng thành hóa năng trong quang hợp và màng trong của ti thể làm nhiệm vụ tổng hợp ATP để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cơ thể. + Phân loại màng Người ta phân thành ba loại màng là màng bao bọc, màng trong và màng lưới nội chất.
Màng bao bọc: Vị trí của màng này là bao bọc các bào quan và tê bào chất. Chúng gồm: Màng sinh chất (plasmalem) bao bọc quanh chất nguyên sinh và nằm sát thành tế bào; màng không bào (tonoplast) ngăn cách chất nguyên sinh và khống bào và các màng bao bọc xung quanh các bào quần như màng nhân, lục lạp, ti thể và các bào quan siêu hiển vi.
