Chương 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT 1. SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC CỦA THỰC VẬT Trước khi nghiên cứu chi tiết về cấu trúc của tế bào thực vật, chúng ta hãy tóm tắt lại các cấu trúc của thực vật để có một cách nhìn tổng quát về cấu tạo của cơ thể thực vật, sự liên hệ giữa các tế bào với nhau, sự liên hệ giữa các mô và cơ quan, sự tương tác qua lại giúp cho thực vật tồn tại và phát triển (Hình 1. Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật. Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ.
Về mặt hình thái học, cơ thể thực vật ở giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm ba cơ quan chính: lá, thân và rễ. Chức năng chủ yếu của lá là quang hợp và thoát hơi nước; Chức năng của thân là hỗ trợ và liên kết giữa rễ và lá; Rễ giúp cho cây đứng vững, hấp thu khoáng và nước. Lá dính vào thân ở một vị trí gọi là mắt. Khoảng cách giữa hai mắt là lóng.
Vị trí phát sinh cơ quan mới gọi là chồi. Vị trí phát sinh phân sinh mô chồi và rễ. Về mặt giải phẫu, thực vật định vị những vùng phân chia tế bào được gọi là phân sinh mô. Tất cả sự phân chia nhân và tế bào đều xảy ra ở những vùng phân sinh mô nầy.
Phân sinh mô phát triển chồi gọi là phân sinh mô chồi (Hình 1. Phân sinh mô chồi là trung tâm phân chia chuyên hoá chức năng tế bào. Mọi biểu hiện của cấu trúc thân từ thân lá hoa trái thường do phân sinh mô chồi quyết định. Phân sinh mô phát triển rễ gọi là phân sinh mô rễ (Hình 1.
Ngoài ra, sự phát triển chồi bên cũng xuất phát từ các phân sinh mô bên. Thực vật bao gồm ba nhóm mô chính: mô biểu bì, mô bao quanh, mô dẫn truyền (mô mạch). Mô biểu bì là những mô bên ngoài, bao gồm các tế bào nhiều cạnh dẹp và có chức năng đặc biệt là hiện diện trên tất cả bề mặt ngoài của thực vật. Bề mặt lá thường được che phủ bởi lớp cutin có sáp để ngăn cản sự mất nước và đôi khi nó được phủ một lớp lông do sự kéo dài của tế bào biểu bì lá.
Ngoài ra, trên bề mặt lá còn có các cặp tế bào biểu bì đặc biệt được gọi là tế bào khẩu. Các tế bào nầy bao quanh các lỗ nhỏ ở các bề mặt lá. Các tế bào khẩu và các lỗ nhỏ được gọi là khí khẩu. Khí khẩu cho phép sự trao đổi khí giữa không khí với các phần bên trong lá và sự thoát hơi nước của lá.
Ở rễ, biểu bì rễ thích hợp cho sự hấp thu nước và muối khoáng. Ở bề mặt ngoài của biểu bì rễ không có lớp cutin và sáp. Lông hút là sự kéo dài của các tế bào biểu bì rễ, lông hút làm tăng diện tích bề mặt của rễ, vì vậy làm tăng sự hấp thu khoáng. Mô bao quanh là những tế bào cấu tạo nên cơ thể thực vật, mô bao quanh có ba kiểu mô là nhu mô, giao mô và cương mô (Hình 1.
Nhu mô là mô nhiều nhất, bao gồm các tế bào hoạt động biến dưỡng, có vách mỏng và thực hiện các chức năng khác nhau như quang hợp và dự trữ. Giao mô là những tế bào dài, hẹp với vách sơ lập dày và không bị lignin hoá, chúng có thể giãn ra khi cơ quan kéo dài. Các tế bào giao mô được sắp xếp thành những bó và những lớp gần phía ngoài của thân và cuống lá. Cương mô bao gồm cả dạng cương bào (sclereids) lẫn các sợi.
Cả hai có vách thứ cấp dày và thường chết khi già. Cương bào có sự thay đổi về hình dáng từ dạng cầu thô đến phân nhánh và được phân bố khắp cây. Trái lại, các sợi là những tế bào 2 hẹp và dài liên hệ với các mô mạch. Chức năng chủ yếu của cương mô là hỗ trợ đặc biệt với các phần của thực vật mà không còn khả năng kéo dài ra được nữa.
Các kiểu tế bào biểu bì và tế bào của mô bao quanh. Ở thân, lõi và vỏ làm thành các mô bao quanh. Lõi được định vị bên trong của mô mạch, nơi mà nó thường có một kết cấu mềm xốp do sự hiện diện các khoảng trống của các tế bào trung gian lớn. Nếu sự sinh trưởng của lõi gặp trở ngại, lõi có thể phân huỷ tạo ra thân rỗng.
Phần bìa giữa mô bao quanh và mô mạch của rễ và thường ở thân có một lớp đặc biệt của vỏ gọi là nội bì. Đó là lớp tế bào đơn có nguồn gốc từ nhu mô vỏ ở lớp bên trong của phần vỏ rễ và thành lập một ống bao quanh các mô mạch trung tâm. Trong quá trình phát triển rễ có một dãi sáp hẹp suberin được thành lập ở vách tế bào bao quanh tế bào nội bì các suberin nầy được gọi là các vòng Caspary. Đó là một màng ngăn ở phần vách của nội bì để ngăn cản sự di chuyển nước, ion và những dung dịch khác đến các tế bào mạch qua ngã gian bào.
Ở lá có hai lớp trong của mô bao quanh được gọi là tế bào thịt lá. Nhu mô hàng rào (nhu mô giậu) bao gồm các tế bào sắp xếp theo chiều thẳng đứng có khoảng trống được định vị bên dưới của biểu bì trên. Thông thường có một lớp nhu mô hàng rào ở lá. Các tế bào nhu mô hàng rào chứa nhiều lục lạp là nơi diễn ra sự quang hợp ở lá.
Bên dưới nhu mô hàng rào là những tế bào thịt lá mềm chứa những khoảng không có hình dáng thất thường. Các tế bào thịt lá nầy cũng quang hợp và các khoảng trống giữa những tế bào này cho phép khuếch tán khí carbonic. Tế bào thịt lá góp phần vào sự uyển chuyển của lá dưới gió, sự uyển chuyển này làm cho sự di chuyển các khí vào trong lá dễ dàng. Các mô mạch bao gồm gỗ và libe là hai hệ thống dẫn truyền kín.
Gỗ vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ đến các phần còn lại của cây. Libe phân phối sản phẩm quang hợp và các chất hoà tan khác từ lá đi khắp cây. Gỗ: Các tế bào ống (sợi gỗ) và ống mạch (mạch gỗ) là những tế bào dẫn truyền của gỗ (Hình 1. Cả hai kiểu tế bào này có vách hậu lập dày và không còn tế bào chất ở giai đoạn già, có nghĩa chúng có thể là những tế bào chết.
Các thành phần gỗ được sắp xếp từ điểm cuối này đến điểm cuối khác. Các kiểu tế bào khác hiện diện trong gỗ 3 bao gồm nhu mô quan trọng trong việc trữ những phân tử giàu năng lượng và các hỗn hợp phenol. Các tế bào của hệ thống dẫn truyền trong thân cây. Libe: Khác với mô gỗ do nhiều tế bào tẩm lignin, libe là do các tế bào mà vách vẫn còn cellulose.
Các cấu thể của libe là các ống sàng hay ống libe (Hình 1. Các yếu tố ống sàng và tế bào sàng thì tương ứng cho sự vận chuyển đường trong libe. Dạng đầu được tìm thấy ở cây hiển hoa bí tử, dạng sau được biểu hiện ở cây hiển hoa khoả tử. Cũng như các thành phần của mạch gỗ, các yếu tố sàng được xếp chồng theo hàng đứng, thành lập các đơn vị lớn hơn gọi là ống sàng.
Cả hai tế bào dẫn truyền trên là những tế bào sống. Yếu tố ống sàng liên kết với các tế bào nhu mô có tế bào chất đậm đặc được gọi là các tế bào kèm. Các tế bào tương tự kế cận đối với các tế bào sàng của hiển hoa khoả tử thường là những tế bào albumin. Ngoài ra, libe thường chứa nhu mô dự trữ và sợi hỗ trợ cơ học.
Nói chung, thực vật có tất cả các mô đã được mô tả trên .Tuy nhiên có sự sắp xếp khác nhau giữa cây một lá mầm và cây hai lá mầm (Hình 1. Ở thân cây một lá mầm có các bó mạch rãi rác. Trong khi đó thân cây hai lá mầm có bó mạch sắp xếp theo vòng. Thân cây một lá mầm có hầu hết các bó mạch gần bìa ngòai của thân, bó mạch được bao quanh bởi nhu mô lớn ở vùng vỏ, không có vùng lõi ở cây một lá mầm.
Thân cây hai lá mầm có bó mạch ở các tế bào nhu mô bao quanh thành vòng trong vùng lõi. Giữa bó mạch và biểu bì là các tế bào nhu mô nhỏ hơn khi so sánh với lõi làm nên vùng vỏ. Rễ của cây một lá mầm có các bó mạch sắp xếp thành vòng. Trong khi đó rễ của cây hai lá mầm có gỗ ở trung tâm của rễ và libe bên ngòai gỗ.
Trên đây là một số nét chính của cấu tạo cơ thể thực vật, sự liên hệ giữa tế bào, mô và cơ quan giúp ta có cái nhìn tổng thể về các hoạt động sống của thực vật, sự liên hệ giữa chúng với tế bào, cũng như sự tương tác giữa chúng với nhau. Cấu trúc giải phẫu rễ cây một và hai lá mầm. THÀNH PHẦN CỦA TẾ BÀO THỰC VẬT Thực vật là những sinh vật đa bào được cấu tạo bởi hàng triệu tế bào với những chức năng chuyên biệt. Tất cả các tế bào thực vật đều có một tổ chức chung bao gồm vách tế bào, màng tế bào, nguyên sinh chất, nhân và các thể.
Cấu tạo tế bào thực vật. Vách tế bào Một trong những sự khác nhau giữa tế bào động vật và thực vật là sự cấu tạo của vách tế bào thực vật. Vách tế bào thực vật tạo nên sự cứng chắc cho tế bào, có chức năng bảo vệ cho tế bào và như là một hàng rào chắn của tế bào. Tuy nhiên, nước và các ion có thể khuếch tán ra vào trong vách tế bào.
Để tìm hiểu của sự phát triển tế bào thực vật, trước hết cần biết về đặc tính hóa học, đặc tính vật lý và sự sinh tổng hợp của vách tế bào. Các nhà giải phẩu thực vật đã công nhận rằng có hai loại vách tế bào thực vật. Vách sơ lập, vách hậu lập và lớp chung (Hình 1. Vách tế bào thực vật bao gồm vách sơ lập, vách hậu lập và lớp chung.
Vách sơ lập được thành lập trong quá trình phát triển trong khi vách hậu lập được tích lũy sau khi tế bào ngừng sinh trưởng. Cấu tạo của vách sơ lập gồm hai pha: một pha gồm các vi sợi cellulose và một pha khác gồm các vật liệu nền (matrix materials). Pha vi sợi gắn chặt vào một khối vô định hình. Cellulose bao gồm một chuỗi thẳng của các phân tử -D-glucose (từ 2.
