Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 1 - TS. Trần Thế Hùng

Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 1 Sinh lý tế bào thực vật, cung cấp cho người học những kiến thức như: Cấu trúc và thông tin tế bào; Không bào (Vacuole); Chất nguyên sinh; Mô tế bào;...Mời các bạn cùng tham khảo!

CẤU TRÚC MÔN HỌC

LÝ THUYẾT: 7 CHƯƠNG

- Chương 1: SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT

- Chương 2: SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở

THỰC VẬT

- Chương 3: DINH DƯỠNG KHOÁNG VÀ

NITƠ (NITROGEN) Ở THỰC VẬT

- Chương 4: QUANG HỢP

- Chương 5: HÔ HẤP CỦA THỰC VẬT

- Chương 6: SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT

TRIỂN CỦA THỰC VẬT

- Chương 7: SINH LÝ CHỐNG CHỊU CỦA

THỰC VẬT

Bài mở đầu: SINH LÝ HỌC

THỰC VẬT LÀ GÌ?

Nó là gì?

Nó phát triển như thế nào?

Nó liên quan đến cuộc sống như thế

nào?

Tiềm năng cho tương lai?

Nó phát triển như thế nào?

Khoa học về cây trồng (botany—from

three Greek words botanikos (botanical), botane (plant or herb), and boskein (to

feed), and the French word botanique

(botanical)): Stone Age

Microscope?

- 1590?

- Anton van Leeuwenhoek (1632–1723)?

- Ngày nay: 200,000 lần

các mô khác nhau trong thân và rễ

Plant geography: 19th century

Plant ecology: 19th century

Nó liên quan đến cuộc sống

như thế nào?

Tại sao, như thế nào tất cả cuộc sống

trên trái đất phụ thuộc vào thực vật?

- 98% của tổng số sinh khối của trái đất từ thực vật

- Chuyển đổi CO2 thành O2 (11 năm?)

Thực vật trong tương lai

Thực vật tương lai như thế nào?

Chúng ta phải làm gì?

Các ngành học về thực vật trong tương lai:

TÍNH CHẤT HÓA-LÝ CƠ BẢN CỦA SỰ SỐNG

1809, Jean Baptiste de Lamarck: sự sống được vấu tạo từ mô tế bào

1824, René J H Dutrochet: tất cả các

dạng thực vật và động vật được cấu tạo

từ các dạng khác nhau của tế bào

1831, Robert Brown: nucleus

Matthias Schleiden: nucleolus

1838 to 1839: Schleiden and Theodor

Schwann (German zoologist): lý thuyết tế bào

1858, German scientist, Rudolf Virchow: mọi tế bào đều bắt đầu từ tế bào có

trước và không có tế bào tự tạo

Louis Pasteur:

1897, German scientist Eduard Buchne:

During the first half

of the 20th century

Kính hiển vi hiện đại

microscope)

Gerd Binnig and Heinrich Rohrer:

1982: scanning tunneling microscope

EUKARYOTIC CELLS

PROKARYOTIC CELLS

Cấu trúc và thông tin tế bào

- TB sợi cây tầm ma: 20 cm chiều dài

như vậy?

Sơ đồ cấu trúc TB thực vật

TB thực vật Thành tế bào Chất nguyên sinh Không bào

Các bào quan (nhân, lục lạp, ti thể, các cấu trúc siêu hiển vi)

Hệ thống màng Chất nền (khuôn

tế bào chất

Anatomy of a young plant cell

Transmission electron micrograph of a young plant cell with cross sections of two chloroplasts visible ×20,000.

Có bao nhiêu TB trong cây?

- 1 lá trưởng thành: 50 triệu TB

- 1 cây lê trưởng thành: 15 nghìn tỷ

Scanning electron micrograph ×20,200

Diagram showing interpretation of structures in the micrograph.

2 Thành TB

Redwoods california: cao hơn 100m

- Khối lượng: hàng trăm tấn, làm sao đứng vững?

Sự đa dạng về thành TB: tạo nên cấu trúc

và chức năng khác nhau của TB

2.1.Chức năng:

Thành phần cấu trúc chính: cellulose, bao gồm 100 đến

15.000 mono glucose chuỗi dài

2.4 Cấu trúc

Lớp giữa (Middle lamella): chứa 1 lớp pectin, hình thành đầu tiên

- Nhiệm vụ: gắn kết các tế bào

Lớp sơ cấp: mạng lưới cellulose,

hemicellulose, pectin, and glycoproteins

Lớp thứ cấp: được tạo thành bên trong tường sơ cấp, làm thành TB dày lên, cấu tạo từ lignin và một phức hợp polimer

- Đảm bảo độ bền

a | Cell wall containing

cellulose microfibrils, hemicellulose, pectin, lignin and soluble

proteins

b | Cellulose synthase

enzymes are in the form

of rosette complexes, which float in the plasma membrane

c | Lignification occurs in

the S1, S2 and S3 layers

of the cell wall.

Trao đổi chất giữa các tế bào

A A diagram of two adjacent cells connected by a plasmodesma B A diagram of

adjacent cells depicting the relative locations of the nucleus, endoplasmic reticulum, and

a desmotubule (A © Biophoto Assoc/Photo Researchers, Inc.)

plasmodesmata : sugars, amino acids, ions và các chất khác

3 Không bào (Vacuole)

Chứa dịch bào (các muối vô cơ, đường, các loại acid hữu cơ (malic, citric,

succinic…), pectin, tanin, amide, protein hoà tan), enzym, các chất xúc tác và các chất có hoạt tính sinh lý cao

Cấu trúc: màng không bào bao ngoài và khối dịch bào ở giữa

Chức năng:

- chứa dịch bào áp suất thẩm thấu

là cơ sở để tiến hành trao đổi nước và

muối khoáng với môi trường bên ngoài

Thực vật trưởng thành: > 90% thể tích

Vì sao tên là không bào? Hiện tượng lá màu đỏ, héo, khô, có bao nhiêu không

bào trong TB?

4 Chất nguyên sinh

Thực hiện các hoạt động sinh lý của cây

Hệ thống màng Các bào quan Chất nền

+ Xuyên màng: nhận biết thông tin

+ Ngoài màng: trao đổi chất

Dày: 8 nanometer

Ưa nước

Kỵ nước

4.3 Vận chuyển chất

Cần bổ sung thêm

4.2 Nhân

Là trung tâm điều khiển, lưu giữ, di

truyền thông tin

Hình cầu hoặc elip, 2-12 micrometer

đường kính, có màu hơi xám

Nhân được bao bọc bởi một lớp màng

kép gọi là màng nhân (nuclear envelope), bên trong có:

– Nhiễm sắc chất (chromatin)

– Dịch nhân = chất nhân (nucleoplasm)

– Hạch nhân (nucleolus)

Màng nhân (nuclear envelope):

- Có nhiều lỗ cách nhau 50-75 nanometers,

- Có đường kính từ 10-20 nanometers,

chiếm 1/3 diện tích bề mặt màng

Dịch nhân = chất nhân (nucleoplasm):

chứa các sợi nhỏ (đk: 10nm), một số cơ quan lớn hơn, trong đó có hạch nhân

Hạch nhân (nucleolus), nhiều hạch nhân (nucleoli): ARN, ADN và các protein liên quan

Nhiễm sắc thể: bao gồm protein và DNA,

số lượng tùy thuộc vào loài

Theo Birnstiel (1963): 73,8% protein, 14% AND, 12,1%ARN trọng lượng khô

Dịch nhân

4.4 Ribosome

Có hình elip, bề mặt cấu tạo phức tạp

Có hai tiểu đơn vị: gồm các RNA và

protein

Đường kính: 20nm

Khoảng 55 protein trong tế bào không

nhân và cao hơn trong tế bào có nhân

Ribosome có thể nằm tự do trong tế bào chất hay bám trên màng của mạng lưới nội chất

Chức năng: quá trình sinh tổng hợp

protein của tế bào

A small portion of the endoplasmic reticulum and ribosomes in a young leaf cell of corn (Zea mays) ×100,000.

4.5 Phức hợp Golgi (Dictyosomes)

1898: Camilo Golgi phát hiện ở TB động vật

Thành phần hóa học: protein, lipit nghèo enzim

Cấu trúc: thể lưới, các bóng và túi xếp liền nhau thành bó

Chức năng:

- Tham gia chế biến protein được vận

chuyển từ mạng nội sinh chất tới

- Thu nhận chất thải của tế bào để bào tiết

4.6 Lục lạp (chloroplasts)

- Grana: có khoảng 40-60 mỗi lục lạp

- Granum: từ 2 đến 3 hoặc hơn 100

thylakoids chồng xếp lên nhau

- Màng thylakoid có chứa chất diệp

lục màu xanh lá cây và các sắc tố khác

- Sự quan trọng của các thylakoid?

4.7 Ti thể (Mitochondria)

 Chức năng:

bào thông qua quá trình hô hấp

béo, một số hệ enzyme như cytochrome.

theo tế bào và tùy thuộc vào thời kỳ sinh trưởng

trình trao đổi chất mạnh.

Thành phần: protein chiếm 65- 75%,

lipide 20- 30%, ARN 1%, ADN 0,5%,

Glucide 1%, Fe, Cu nhiều hệ enzyme

Cấu trúc: rất phức tạp

- Màng cơ sở có 2 lớp: lớp ngoài trơn,

lớp trong cuộn gờ (hình răng lược)

Giữa hai lớp màng: khối cơ chất dày 8-

10 nm, chứa nhiều loại enzyme

Trên hình răng lược : nhiều hệ enzyme tham gia vào trao đổi chất và năng lượng

4.8 Các bào quan có cấu

Lysosome: chứa các enzym thủy phân

thực hiện chức năng tiêu hóa

dài khác nhau, đường kính từ 15-25 nm.

- Chức năng: nâng đở tế bào, tham gia quá trình phân chia tế bào

Microfilaments:

- Cấu tạo: mỏng hơn 3-4 lần so với

microtubules và có đường kính 6nm

- Chức năng: truyền tế bào chất

A small portion of a plant cell wall with microtubules more or less

perpendicular to it ×100,000 (Electron micrograph courtesy John Z Kiss)

Các loại tế bào của thực vật

Đỉnh mô: ở gần hoặc đỉnh của chồi, rễ

(mô sơ cấp), tăng trưởng chiều cao, sâu

Mô ngang: tăng trưởng chu vi rễ và thân cây (mô thứ cấp)

Intercalary Meristems: ở các loại cỏ

Mô: gồm 1 hoặc nhiều loại tế bào

Mô đơn giản:

Parenchyma (Nhu mô): những tế bào

có vách mỏng celluloz, tế bào mềm dẻo nhất , có khả năng phân chia và chuyên hóa thành các loại tế bào khác

Chứa nhiều lục lạp (chlorenchyma):

trong lá cây-quang hợp

Hầu hết trái cây, rau, lớp biểu bì

Collenchyma: có tế bào sống và có thể sống thời gian dài

Thành tế bào thường dày hơn nhu mô

ở phía dưới lớp biểu bì

Tế bào có tường thứ cấp, dày, thấm

lignin

Là tế bào chết, có chức năng chống đở

Hai dạng: sclereids and fibers

Sclereids: phân phối ngẫu nhiên trong

các mô khác (ví dụ vỏ hạt)

Fibers: kết hợp với một số mô khác

trong rễ, thân, lá, và trái cây

Sợi được sử dụng trong công nghiệp: 40 loại sợi cho hàng dệt may, dây thừng,

dây dù, và các sản phẩm khác

Sclereids (stone cells) of a pear in cross section ×1,000.

Mô phức tạp

Chứa 2 loại tế bào trở lên

Xylem (chât gỗ)

Phloem (libe): vỏ cây

Chức năng: vận chuyển nước, ions, các chất hòa tan

Periderm (chu bì): lớp vỏ bên ngoài thân gỗ, tế bào hóa bần