sinh học đại cương thực vật

Trạng thái nước của tế bào thực vật Sự vận chuyển nước qua màng luôn là quá trình thụ động, xuống một khuynh độ thế nước.. Đi lên trong mạch: sức đẩy từ rễ , liên kết phân tử nước và sức

SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG II PHẦN THỰC VẬT tr29-74

NGUYỄN DU SANH

TB trong môi trường đẳng trương sự trương nước sự co nguyên sinh

(co nguyên sinh sơ khởi) môi trường ngoài môi trường ngoài

nhược trương ưu trương

IV KHÁI NIỆM VỀ THẾ NƯỚC

1 Lực dẫn

- Khuếch tán: khuynh độ nồng độ

- Dòng khối: khuynh độ áp suất

- Thẩm thấu (lực dẫn kép):

khuynh độ nồng độ + khuynh độ áp suất = khuynh độ thế nước

- Mao dẫn: rất thấp, không đáng kể

2 Trạng thái nước của tế bào thực vật

Sự vận chuyển nước qua màng luôn là quá trình thụ động,

xuống một khuynh độ thế nước.

Sự hấp thu nước gián tiếp lệ thuộc vào hoạt động biến

dưỡng tế bào vì quá trình này làm gia tăng hay giảm

đi thế nước, nhờ đó nước vào tế bào theo khuynh đọâ thế nước.

Dung dịch nhược trương

• Dung dịch ưu trương:

• Nồng độ S cao

• Thế nước thấp

• Thu nước

V HÀNH TRÌNH CỦA NƯỚC QUA CƠ THỂ THỰC VẬT

1 Dịch đất  mặt rễ: dòng khối (khuynh độ áp suất)

2 Bề mặt rễ  mạch mộc (ngang): qua 2 giai đoạn

- Từ biểu bì tới nội bì: cả 3 con đường

- Từ nội bì  Vào mạch mộc: symplast và con đường tế bào

(1): Ngoài tế bào chất (Apoplast)

(2): Trong tế bào chất (Symplast)

(3): Con đường xuyên qua màng.

2 3 1

Khi tiếp xúc với dịch đất, rễ hút nước làm cho áp suất bề mặt rễ giảm dẫn tới tạo một khuynh độ áp suất, do đó nước theo khe hở trong đất tới rễ theo nguyên tắc dòng khối.

3 Đi lên trong mạch: sức đẩy từ rễ , liên kết phân tử

nước và sức hút từ lá

* Sức đẩy của rễ phát triển nhờ sự hấp thu hoạt động ion, gây hiện tượng tiết nước giọt vào sớm mai, thông qua thuỷ

khẩu (lỗ nhỏ luôn mở ở tận cùng của mạch mộc trên lá)

Phiến có lỗ

Bong bóng nước (bóng khí)

Nước thoát qua lá ở dạng hơi

(qua khí khẩu)

* Người ta ước lượng rằng khoảng 10% hơi ẩm được tìm thấy trong khí quyển

được thoát ra từ thực vật thông qua sự

thoát hơi nước

* Một mẫu Anh ngũ cốc phát ra khoảng 3.000 – 4.000 gallon (11.400 – 15.100 lít) nước mỗi ngày và một cây sồi lớn có thể thoát ra 40.000 gallon (151.000 lít) nước mỗi năm.

* Sự thóat nước ở lá cây qua thủy khẩu & khí khẩu :

CƠ CHẾ ĐÓNG MỞ KHÍ KHẨU

Tế bào bảo vệ

Phân tử nước Lông rễ Hạt đất nước

ÍCH LỢI CỦA THOÁT NƯỚC :

Thực vật để mất lượng nước khổng lồ trong đời sống, nhất

là khi gió mạnh, khô và nắng gắt.

Đối với mỗi ha, 60 tấn chất tươi của cây bắp khi thu hoạch

chứa 50 tấn nước, tương ứng với 3.000 tấn nước đã tiêu thụ

 Tại sao để thoát hơi nước nhiều như vậy ?

- Trao đổi khí CO 2 / O 2

- Giúp vận chuyển nước + các chất khoáng hòa tan

- Làm mát lá

ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THIẾU NƯỚC

Khi thiếu nước  héo tạm thời  khô hạn  héo vĩnh viễn.

Điểm héo tàn vĩnh viễn chính là lượng nước tối thiểu để duy trì sự sống

Điểm héo tàn vĩnh viễn phụ thuộc: loài thực vật, giai đoạn phát triển

Khi bị thiếu nước, cây có các hiện tượng sau:

+ Giảm tăng trưởng vào chu trình phát triển sớm (đoản sinh thực

vật)

+ Thay đổi thành phần hóa học

+ Hoạt động sinh lý giảm

+ Có một sự cạnh tranh sử dụng nước giữa các cơ quan trong cơ thể

STRESS NƯỚC

1 Tác hại của stress nước

 Gây co nguyên sinh và héo

 Cản trở dòng nước trong mạch mộc

 Làm dày lớp cutin trên bề mặt lá

 Cản tăng trưởng thực vật

 Làm giảm quang hợp

2 Đáp ứng của thực vật đối với stress nước

 giảm bề mặt lá và sự thoát hơi nước

 kích thích sự phát triển của hệ thống rễ

 điều chỉnh áp suất thẩm thấu (điều hòa thế nước) để duy trì cân bằng thế nước

Phân loại

• * Có hai kiểu kháng hạn ở thực vật :

• - Tránh hạn : bằng cách hòan tất chu trình sống trong mùa ẩm ướt, trước khi bước bắt đầu giai đoạn hạn hán

• - Chịu hạn : bằng cách duy trì tình trạng thủy mô hóa, tức sự tránh

khô; hoặc cách phát triển họat động trong tình trạng khô tức sự chịu khô.

1) Vai trò của nước trong đời sống thực vật (tầm quan trọng của nước)

2) Cơ chế của sự vận chuyển nước từ đất vào hệ thống rễ

3) Nước hấp thu chủ yếu qua bộ phận nào? Vì sao?

4) Lực nào giúp nước vận chuyển lên các cây cao trên

20 m?

5) Vì sao khi bứng (dời) cây người ta phải bỏ bớt lá? 6) Vì sao không nên tưới cây khi trời nắng gắt (giữa trưa)?

7) Nước thoát ra ngoài qua bộ phận chuyên biệt nào ở lá?

8) Thực vật thoát nước nhằm mục đích gì?

9) Tại sao khí khổng (khẩu) chỉ tập trung ở mặt dưới lá?

B SỰ HẤP THU VÀ VẬN CHUYỂN CHẤT HOÀ TAN

I Nhu cầu về dinh dưỡng khoáng

1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu dinh dưỡng khoáng: tìm hiểu cách thu nhận và

đồng hóa các chất dinh dưỡng khoáng

- Chất khoáng: chất vô cơ có nguồn gốc từ đất, ở dạng ion,

sẵn sàng trong đất cho cây

3 Thành phần khoáng của thực vật

- C, O, H (trong mọi chất hữu cơ): > 90% TLK

- Các nguyên tố khác được gọi là “ nguyên tố khoáng ”:

* Đa lượng: vài ‰ – vài % Vd: N, P, K, Mg…

* Vi lượng: < 1‰ Vd: Mn, Cu, Co…

Thành phần khoáng thay đổi theo loài, cơ quan, tuổi thực vật và

các yếu tố môi trường

II Nguyên tố cần thiết và các triệu chứng thiếu khoáng :

1 Nguyên tố khoáng cần thiết của thực vật

Một nguyên tố thiết yếu phải có đủ 3 tiêu chuẩn:

(1) cần thiết cho sự phát triển của vài loài

(2) không thay thế được

(3) vai trò xác định, nếu thiếu sẽ gây triệu chứng thiếu

đặc biệt

16 nguyên tố cần thiết cho thực vật bậc cao

* 9 nguyên tố đa lượng: C, H, O, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe

* 7 nguyên tố vi lượng: Mo, Cu, Zn, Mn, B, Cl.

2 Triệu chứng thiếu khoáng nổi bật ở thực vật

- N , trong a.a., nucleotid, hormon

Thiếu N: lá hoàng hóa / màu đỏ

- P , trong ATP, phospholipid, acid nucleic…

Thiếu P: ngọn lá hoàng hóa

- K , tăng ASTT, mở khí khẩu, hoạt hóa vài kinaz

Thiếu K: lá có đốm vàng dẫn tới hoại mô

- Mg , trong diệp lục tố.

Thiếu Mg: hoàng hóa lá già, rụng lá non

- Cu , trong plastocyanin…

Thiếu Cu: lá lục sẫm, xoắn / biến dạng, lá non có vết hoại mô

3 Ý nghĩa của sự theo dõi các triệu chứng thiếu khoáng

* Cho biết nhu cầu dinh dưỡng cần bổ sung

* Cho biết tính linh động của nguyên tố

* Xác định giới hạn nồng độ

Sự tương tác giữa các chất dinh dưỡng khoáng

Tương tác: hỗ trợ / đối kháng giữa 2 nguyên tố

Hỗ trợ : hiệu ứng tăng nhờ sự hiện diện của nguyên tố khác.

Thí dụ: Cl - , NO 3 - làm dễ sự thấm K + , Ca 2+ (nguyên tắc trung hòa điện)

Đối kháng : hiệu ứng giảm do sự hiện diện của nguyên tố khác Thí dụ: Mg 2+ /Ca 2

III Sự cung cấp khoáng chất cho thực vật

* Nguồn khoáng hoà tan trong nước

* Các dạng phân bón: hữu cơ, vô cơ, phân bón gốc, phun lá…

* Sự đồng hóa của bản thân thực vật

Một số môi trường lỏng nhân tạo:

Muối khoáng MS (mg/l) White (mM) Heller (mM)

-IV Các kiểu vận chuyển chất hoà tan

1 Sự vận chuyển đến mạch mộc

- Tương tự sự vận chuyển nước, các khoáng thực vật hấp thu phải được hòa tan hoàn toàn trong nước.

- Để tới mộc, trước hết ion di chuyển xuyên tâm (ngang) theo 3 con đường căn bản: apoplast, symplast, và qua màng.

2 Sự vận chuyển ion qua màng

Sự vận chuyển qua màng có thể thực hiện nhờ kênh màng và

thể mang Đây là những phân tử protein vận chuyển trên màng.

- Sự khuếch tán dễ (vận chuyển thụ động)

(1) cần một protein màng (2) chuyên biệt

(3) rất nhanh so với sự khuếch tán (4) có mức bão hòa

(5) theo khuynh độ điện hóa (không cần ATP)

- Sự vận chuyển hoạt động

(1) cần một protein màng (2) chuyên biệt

(3) rất nhanh so với sự khuếch tán (4) có mức bão hòa

(5) ngược khuynh độ điện hóa (bơm), cần ATP

ADP ATP

chuyển

Khuyếch tán đơn giản Khuyếch tán dễ

Vận chuyển thụ động Vận chuyển chủ động

Các kiểu vận chuyển qua màng

- Vận chuyển hoạt động sơ cấp

Sự vận chuyển dùng năng lượng trực tiếp từ sự thủy giải

ATP nhờ ATPaz màng (thực chất là các bơm anion/cation)

- Vận chuyển hoạt động thứ cấp

Sự vận chuyển chất hòa tan ngược với khuynh độ điện

hóa của chất đó, nhưng năng lượng để vận chuyển không sinh ra trực tiếp từ sự thủy giải ATP mà gián tiếp qua lực dẫn ion từ hoạt động của bơm ATPase-H +

Sự vận chuyển hoạt động thứ cấp

V Cơ chế sự hấp thu và vận chuyển khoáng trong mạch mộc (như vận chuyển nước)

- Mạch mộc trưởng thành là thành phần của apoplast Ion từ

symplast phải trở ra apoplast nhờ sự thấm thụ động

hoặc hoạt động.

- Sự vận chuyển đi lên của nhựa nguyên: Dịch mộc chứa nhiều

nước và các chất khoáng, nhưng cũng chứa vài hợp chất hữu cơ do rễ tạo ra.

Các lực dẫn quan trọng:

- Lực đẩy của rễ (do áp suất thẩm thấu)

- Lực kéo từ lá do sự thoát hơi nước

- Liên kết của phân tử nước

Lực kéo quan trọng khi ion đã vào dịch mộc, nhưng không là

- Ion khoáng sau khi vào đến tế bào (nhận từ dịch mộc)

* giữ tạm thời trên vách hay màng (Ca 2+ ,Na + )

* qua màng để vào tế bào (K + , Cl - , NO 3 - , H 2 PO 4 - )

* theo symplast qua tế bào khác

- Bên trong tế bào, ion ít nhiều cố định trên những cấu trúc

khác nhau, thấm vào các bào quan, vào không bào, một phần được đồng hóa.

VI- Sự biến dưỡng nitơ

➢ Nhu cầu N

Hàm lượng nitơ khoảng 1-3% nhưng có ý nghĩa quan trọng bậc nhất.

Trừ các cây họ đậu lấy đạm từ không khí, thực vật lấy đạm từ đất ở dạng

NH4+, dạng các nitrat (NO3-)

Dạng nitơ cung cấp được bổ sung thường xuyên nhờ 5 nguồn:

-1) Quá trình tổng hợp hóa học: ít quan trọng (3-5 kg/ha/năm)

-2) Quá trình cố định nitơ của vi khuẩn , vi khuẩn lam sống tự do

(10-15 kg/ha/năm)

-3) Quá trình cố định nitơ của các vi khuẩn, tảo: cộng sinh (bèo hoa

dâu, các cây họ đậu) Nguồn này rất quan trọng ( 150 - 200kg/ha/năm)

cá biệt có thể đạt 400 kg/ha/năm

-4) Nguồn nitơ hữu cơ từ xác sinh vật được đất phân giải

-5) Nguồn nitơ do con người trả lại cho đất dạng phân bón

Ngòai ra có một số lòai Thực vật có thể lấy đạm trực tiếp từ côn

trùng hay sinh vật nhỏ (thực vật ăn thịt).

1) Thực vật cần những nguyên tố khóang nào ?

2) N, P, K có vai trò gì đối với tế bào TV?

3) Tại sao cây còn non cần bón nhiều N?

4) Tại sao phải bón phân kết hợp vừa vô cơ, vừa hữu cơ?

5) Ni tơ có ở đâu nhiều nhất? THực vật có lấy trực tiếp N từ không khí?

6) Tại sao cây trồng thu hoạch phải bón phân (cây ăn quả) trong khi cây rừng không cần bón phân?

7) Thực vật hấp thu chủ yếu Ni tơ (N) qua dạng nào?

8) Các chất khoáng đi qua màng bằng cách nào?

9) Vì sao nước biển có vị mặn? Nhưng khi ăn rong biển lại không có vị mặn?

SỰ QUANG HỢP

II- Cơ chế quang hợp

➢ Định nghĩa quang hợp

6 CO2 + 12 NADPH + H+ và 18ATP  C6H12O6 + 6 H2OQuang hợp có 2 giai đoạn chính:

Pha sáng: xảy ra dưới ánh sáng, tạo các hợp chất cao năng lượng là

NADPH và ATP qua quá trình quang giải nước

Pha tối: không cần ánh sáng, dùng các sản phẩm cao năng của pha sáng

để khử CO2 thành glucid

Hô hấp thực vật & sinh tổng hợp liên hệ

• 1 Sự lên men rượu ở thực vật

• 2 Hô hấp tế bào (glyco giải + Chu trình Krebs)

• 3 Con đường Pentose phosphat

• 4 Chu trình glyoxylat

4 Liên hệ hô hấp & sinh tổng hợp

Nhiên liệu của sự hô hấp tế bào

Tổng kết sự tạo ATP

Quang hợp & Hô hấp ( Trao đổi khí )

Sự vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ kết hợp với sườn carbon cùng năng lượng do quang hợp & hô hấp tạo ra (trao đổi khí ở lá) sẽ tạo nên các sản phẩm sơ cấp và thứ cấp giúp thực vật sinh trưởng, phát triển, sinh sản cũng như sống được trong môi trường

Phản ứng tổng quát

SỰ TĂNG TRƯỞNG VÀ PHÁT SINH HÌNH THÁI THỰC VẬT

SỰ TĂNG TRƯỞNG CẤP I VÀ CẤP II

BiẾN ĐỔI MÔ PHÂN SINH NGỌN TRONG SỰ RA HOA

CÁC HiỆN TƯỢNG TĂNG TRƯỞNG, PHÂN HÓA, PHÁT SINH HÌNH THÁI

SỰ PHÁT TRIỂN THỰC VẬT

I Chu trình phát triển của thực vật

Phát triển: Những thay đổi của cơ thể thực vật theo thời gian để hoàn thành chu trình phát triển.