11/8/2013
Tích điện (-)
Tích điện (+)
• Dung môi lý tưởng, hòa tan được nhiều chất.
H2O H+ + OH-
• Có tính lưỡng cực hình thành màng thủy hoá
• Tham gia vào các phản ứng hóa sinh, các biến đổi chất
CHƢƠNG II – SỰ TRAO ĐỔI NƢỚC Ở THỰC VẬT
trong tế bào, trao đổi chất
• Nước là chất điều chỉnh nhiệt trong cây
Các phân tử nước liên kết
Các phân tử nước không liên kết
2.1. Các dạng nước trong đất
• Nước trọng lực: Rễ cây có thể hấp thu một phần khi nước
này chảy qua.
• Nước mao dẫn: rất có ý nghĩa sinh học đối với cây và cây
có khả năng lấy dễ dàng.
• Nước màng: cây có thể hút lớp nước ở xa trung tâm mang
điện
• Nước ngậm: cây không thể sử dụng
BÊN NGOÀI TẾ BÀO
Phân tử nước
2.2. Các dạng nước trong cây
Lỗ màng (chỉ
• Nước liên kết (4-5%) và nước tự do
cho nước qua)
• Nước liên kết thường kết hợp với nhóm ưa nước của
protein bằng cầu nối hydrogen.
• Hàm lượng nước liên kết lớn khả năng chống chịu của chất nguyên sinh đối với ngoại cảnh bất lợi cao.
Lớp màng kép
TẾ BÀO CHẤT
Sự trao đổi nước ở cấp độ tế bào
1
11/8/2013
Lông hút
(A) DÒNG NƢỚC TRONG CÂY
(C) MẶT CẮT DỌC KHU VỰC ĐỈNH RỄ
Nước thoát hơi qua lá (nhờ các khí khổng)
Lông hút
h n à h t
g n ở ư r t
g n ù V
Nhu mô vỏ
Động lực chính của dòng nước đi từ đất qua cây và thoát ra không khí là: lực mao dẫn, áp suất rễ và sức kéo của thoát hơi
Mạch gỗ
Mạch libe
nước
i à d
Nội bì với vành đai Caspar
o é k
Biểu bì
Các tế bào phân sinh nằm gần đầu rễ, hình thành chóp rễ và các mô rễ. Ở vùng kéo dài, các tế bào phân hóa để hình thành mô gỗ, libe và nhu mô vỏ. Lông hút được tạo ra trong tế bào biểu bì, xuất hiện tiên ở trước vùng trưởng thành
g n ù V
Khu vục phân chia tế bào
Mặt đất
ô m
Nước đi lên nhờ mạch gỗ (lực mao dẫn)
h n i s
Trung tâm rễ
g n ù V
n â h p
(B) MẶT CẮT NGANG RỄ
Chóp rễ
Ngoại bì
Chất nhầy
Nhu mô vỏ Trụ bì
Nội bì
Đỉnh rễ
Mạch gỗ (xylem)
Mạch libe (phloem) Lông hút
Mạch gỗ cắt ngang Thượng tầng
Rễ hút nước từ đất
Nước
Rễ
Không khí
3.2. Đường đi của nước vào cây và trong các tế bào sống
Lông hút
Hạt cát
Hạt sét
Đường đi của nước vào mạch dẫn:
Sức hút nước của rễ > Sức giữ nước của đất nước đi qua
lông hút các tế bào biểu bì rễ nhu mô vỏ
lớp tế bào nội bì có vách tế bào hóa bần 4 mặt (vòng đai
caspar) hệ thống chất nguyên sinh
nhu mô ruột mạch dẫn
Lông hút tiếp xúc trực tiếp với các hạt đất và làm tăng đáng kể bề mặt tiếp xúc để hút nước. Đất là sự pha trộn các hạt (cát, sét, bùn và chất hữu cơ), nước, các chất hòa tan và không khí. Nước bị hút bám ở bề mặt các hạt đất. Khi cây hút nước, dung dịch đất rút xuống các lỗ, rãnh, kẽ hở nhỏ hơn giữa các hạt đất. Ở bề mặt chung của nước – không khí, sự rút nước làm bề mặt dung dịch đất tạo các mặt lõm (mũi tên trong hình ngay các vị trí lõm), làm dung dịch bị nén do sự nén bề mặt. Khi nhiều nước bị lấy đi khỏi đất, càng nhiều mặt lõm nhọn được hình thành, dẫn đến dung dịch bị nén nhiều hơn (càng nhiều áp suất âm)
Lớp giữa
Màng sinh chất
Thành tế bào
Nội bì Vòng đai
caspar
Màng không bào
Tế bào chất
Sợi liên bào
Không bào Sợi liên bào
Con đường Symplast
Trụ bì
(mạch gỗ) (mạch libe)
Nhu mô vỏ
Biểu bì
Con đường Apoplast
Con đường hút nước và chất khoáng của rễ
2
11/8/2013
6. Sự vận chuyển nước đi trong cây
Nhựa cây Tế bào thịt lá Ψ không khí Khí khổng Phân tử nước Ψ khoảng gian bào lá Không khí Thoát hơi nƣớc dậu Ψ thành tế bào lá Phân tử nước bám vào thành mạch dẫn nhờ liên kết hydro Tế bào mạch gỗ Thành tế bào
c ớ ƣ n
ế h T
Mô khuyết (mô xốp)
Ψ mạch gỗ Các phân tử nước dính nhau nhờ liên kết hydro Sự bám dính nhau của phân tử nƣớc trong mạch gỗ Phân tử nước Lông hút Ψ mạch gỗ Hạt đất Nước Ψ rễ
CẤU TẠO LÁ C3
Hút nƣớc từ đất 1 atm = 0.1013 Mpa
* Cấu trúc của hệ thống vận chuyển nước (hệ thống mạch gỗ) (xylem)
• Các tế bào hẹp và dài (hình ống) đã chết, mất hẵn chất
nguyên sinh.
• Thành tế bào dày và hóa gỗ, nhưng không có vách ngăn
các ống mao quản liên tục suốt hệ thống dẫn nước chảy trong mao quản thông suốt mà không có vật cản.
• Là hệ thống vận chuyển nước hoàn hảo nhất và tiến hóa
nhất.
3
11/8/2013
Lỗ bên
Cặp lỗ nhỏ Thành thứ cấp
Lỗ đơn
Thành thứ cấp
Lignin
Lignin
Màng lỗ Đế Hốc
(loại phức tạp)
Mạch ống Quản bào
(D)
Đĩa có nhiều lỗ li ti (loại đơn giản)
Thành sơ cấp
Vách ngăn có nhiều lỗ
Quản bào
Mạch ống
Thành sơ cấp
Quản bào
Mạch ống
Lỗ bên
(Mạch gỗ)
Các loại tế bào trong mạch gỗ và sự nối kết của chúng. (A) Cấu trúc của quản bào và mạch ống. Quản bào là các tế bào kéo dài, rỗng và chết với thành tế bào hóa gỗ ở mức độ cao. Thành tế bào chứa vô số các lỗ nhỏ - các vùng chỉ có thành sơ cấp, không có thành thứ cấp. Hình dạng và kiểu lỗ nhỏ khác nhau ở loại cơ quan và giữa loài cây. Quản bào hiện diện ở tất cả loài cây có mạch dẫn. Mạch ống cũng là các tế bào chết và nối liền với các mạch ống bên cạnh nhờ các vách ngăn có nhiều lỗ - các vùng
Đĩa có nhiều lỗ li ti
Bong bóng khí Quản bào lắp đầy bong bóng khí Mạch ống lắp đầy bong bóng khí Đĩa bậc thang Lỗ Nước
6. Sự thoát hơi nước của cây
Màng tế bào
Thành tế bào
Không bào
• Bay hơi nước (bốc hơi nước) chủ yếu qua bề mặt lá
• Thoát hơi nước: hơi nước trong cây qua các lỗ khí
Lớp H2O
Lục lạp
Bốc hơi
Tế bào chất
khổng trên bề mặt lá hoặc qua lớp cutin (phủ trên bề mặt lá) thoát ra ngoài.
Bán kính đường cong (μm)
Áp lực nước (MPa)
• Thông thường cây hút 1000 phần nước thì chỉ có trung
bình 1 phần đi vào tạo ra chất khô
Không khí
Màng tế bào
Vi sợi cellulose (mặc cắt)
Bốc hơi
Bốc hơi
Bốc hơi
Bề mặt nước – không khí
Tế bào chất
Nước trong thành tế bào
Thành tế bào
4
11/8/2013
Nhu mô dậu
Gân lá
Biểu bì
Lớp cutin
Lớp không khí mép lá
Mạch libe
Lục lạp
Biểu bì trên
Mạch gỗ
Nhu mô khuyết
Biểu bì dưới
Lớp cutin
Lớp không khí mép lá
Hơi nước
Tế bào khí khổng Lỗ khí khổng
Bó mạch
Lớp cutin
Nhu mô khuyết
Nhu mô dậu
Lục mô
Biểu bì
Khí khổng
Tế bào khí khổng
Sự thoát hơi nước qua lá
Tế bào biểu bì Các vi sợi cellulose được xếp tỏa tròn
Tế bào khí khổng Tế bào biểu bì Lỗ Các vi sợi cellulose được xếp tỏa tròn
Phức hợp khí khổng
Tế bào khí khổng Lỗ Tế bào phụ
Sự sắp xếp tỏa tròn của các vi sợi trong tế bào khí khổng
5
11/8/2013
Tích lũy đường từ thủy phân tinh bột
TẾ BÀO CHẤT
LỤC LẠP
Tinh bột Tinh bột
TẾ BÀO CHẤT
LỤC LẠP
Tinh bột
KHÔNG BÀO
KHÔNG BÀO
3 con đƣờng thẩm thấu của tế bào khí khổng
3 con đƣờng thẩm thấu của tế bào khí khổng
Mũi tên đậm là các bước trao đổi chất chính dẫn đến sự tích lũy chất tan thẩm thấu chủ động trong tế bào khí khổng
Malate được hình thành từ thủy phân tinh bột K+ và Cl- vào tế bào theo gradient nồng độ
Mũi tên đậm là các bước trao đổi chất chính dẫn đến sự tích lũy chất tan thẩm thấu chủ động trong tế bào khí khổng
Tích lũy đường từ cố định Carbon
Arabidopsis hoang dại
TẾ BÀO CHẤT
LỤC LẠP
Tinh bột Tinh bột
npq1 (Thể đột biến thiếu zeaxanthin)
g n ổ h k í h k ở m ộ Đ
KHÔNG BÀO
Nền ánh sáng đỏ
3 con đƣờng thẩm thấu của tế bào khí khổng
Mũi tên đậm là các bước trao đổi chất chính dẫn đến sự tích lũy chất tan thẩm thấu chủ động trong tế bào khí khổng
Năng lượng ánh sáng
LỤC LẠP
Thụ cảm ánh sáng xanh
dậu
TẾ BÀO CHẤT
Mô khuyết (mô xốp)
CẤU TẠO LÁ C3
Dòng tín hiệu từ ánh sáng xanh kích thích khí khổng mở
6
11/8/2013
Nhu mô dậu
Gân lá
Lớp cutin
Lớp không khí mép lá
Biểu bì trên
Nhu mô khuyết
Biểu bì dưới
Lớp cutin
Lớp không khí mép lá
Hơi nước
Tế bào khí khổng Lỗ khí khổng
Sự thoát hơi nước qua lá
