SINH LÝ HỌC THỰC VẬT
2 TC: - 23 TIẾT LÝ THUYẾT -7 TIẾT THỰC HÀNH
GV: TS. TRẦN THẾ HÙNG TEL: 0912.223.773 E-MAIL:
TRANHUNGQBU@GMAIL.CO
M
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
THỰC HÀNH: 7 BÀI
- Bài 1:
- Bài 2:
- Bài 3:
- Bài 4:
- Bài 5:
- Bài 6:
- Bài 7:
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 là gì?
Bắt nguồn từ sinh học
Sinh lý học: Là khoa học nghiên cứu về
các hoạt động sống của sinh vật (sinh lý).
Là môn khoa học:
- Tính lý thuyết,
- Tính thực nghiệm.
Các đặc điểm:
Một định nghĩa?
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
Plant physiology:
- J. B. van Helmont (1577–1644): (thí
nghiệm kinh điển?) thực vật không có nhu cầu dinh dưỡng như động vật.
- Sinh lý học thực vật hiện đại: làm gì??
Plant anatomy:
- Marcello Malpighi (1628-1694) người Ý:
phát hiện ra các mô khác nhau trong thân và rễ
- Nehemiah Grew (1628-1711) người Anh:
đã mô tả cấu trúc gỗ chính xác hơn so với bất kỳ người nào trước ông
Plant taxonomy: Carolus Linnaeus
(1707–1778)
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?)
- Dân số thế giới:
+ 20 tr 6000 năm BC,
+1850: 1tỷ,
+1980: 4,48 tỷ,
+2011: 7 tỷ,
+2025: 7,8 tỷ
- Sự phụ thuộc của con người và động vật
vào thực vật?
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:
- Plant anatomy
- Plant physiology
- Plant ecology
- Plant taxonomy
- Plant geography
- Genetics
- Cell biology
- Economic botany and ethnobotany
CUỘC SỐNG TỰ NHIÊN
NHỮNG TÍNH NĂNG CỦA DẠNG SỐNG:
CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN
SINH TRƯỞNG
SINH SẢN
PHẢN XẠ KÍCH THÍCH
TRAO ĐỔI CHẤT
CẤU TẠO PHỨC TẠP
THÍCH NGHI VỚI MÔI TRƯỜNG
TÍNH CHẤT HÓA-LÝ CƠ BẢN CỦA SỰ SỐNG
Chương I: TẾ BÀO
I. LỊCH SỬ:
1665: Robert Hooke:
Cellulae
Thập niên 1670:
Animalcules
Marcello Malpighi
Nehemiah Grew
Anton van Leeuwenhoek
Đến 1800: phát triển
chậm
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
Kính hiển vi nhẹ:
- compound microscopes: 1,500,
- dissecting microscopes
(stereomicroscopes): 30A compound
light microscope.
A stereomicroscope (dissecting microscope).
Electron microscopes:
- Transmission electron microscopes:
300.000
- Scanning electron microscopes: 30 to
10,000
Scanning electron microscopes
Gerd Binnig and Heinrich Rohrer:
1982: scanning tunneling microscope.
EUKARYOTIC CELLS
PROKARYOTIC CELLS
Cấu trúc và thông tin tế bào
Cấu trúc:
-
Kích thước:
- nhỏ, không thấy bằng mắt thường
- TB thực vật bậc cao: 10-100
micrometers
- 1 inch: khoảng 500 TB có kích thước
trung bình
- Prokaryotic (bacterial) cells: nhỏ hơn 0,5
micrometers
- TB tảo xanh (Acetabularia) : 2 and 5 cm
chiều dài
- TB sợi cây tầm ma: 20 cm chiều dài
Câu hỏi: vì sao TB có kích thước nhỏ
như vậy?
Sơ đồ cấu trúc TB thực vật
TB thực vật
Thành tế bào
Chất nguyên sinh
Không bào
Hệ thống màng
Chất nền (khuôn tế bào chất
Các bào quan (nhân, lục lạp, ti thể, các cấu trúc siêu hiển vi)
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
Diagram showing interpretation of structures in the micrograph.
Scanning electron micrograph. ×20,200
- 1 cây lê trưởng thành: 15 nghìn tỷ
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
2.2. đặc trưng cơ bản
Bền vững về cơ học: cellulose
Tính mềm dẻo, linh hoạt:
hemicellulose
2.3. thành phần hóa học
Cellulose Hemicellulose
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 plasmodesmata : sugars, amino acids, ions và các chất khác.
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.)
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
Hệ thống màng
Các bào quan
Chất nền
Thực hiện các hoạt động sinh lý của cây
4.1. Màng sinh chất (Plasma membrane) 4.1.1. Chức năng:
- Bao bọc, bảo vệ, định hình
- Điều chỉnh trao đổi chất
4.1.2. Cấu tạo:
- Lớp kép phospholipids: vùng
hydrophilic (đẩy nước) và hydropholic (hút nước)
- Proteins:
+ Trong màng: giá đở
+ 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
4.3. Mạng nội chất- ER (Endoplasmic Reticulum)
Một hệ thống các
xoang và túi màng
bao quanh nhân
Chức năng: biến đổi protein hình thành các phân tử lipid, vận chuyển các chất bên trong tê bào.
Có hai loại mạng
lưới nội chất là loại
có hạt (do có
gắn riboxsome) và
loại trơn (không có
ribosome).
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)
Cấu tao:
- Bào quan đặc trưng của thực vật, có màu xanh
- Hình dạng, kích thước đa dạng
- Thực vật bậc cao: hình bầu dục, dài 5-10,
dày 2-3 micrometers
- Số lượng: có thể một (ở một số tảo), hoặc
75-125 ở thực vật bậc cao
- Thành phần hóa học phức tạp: protein (30-45%), lipit (20-40%), các nguyên tố khoáng, vitamin, hơn 30 loại enzim, AND (0,5%), ARN (2-3%) khối lượng khô
-
Cấu trúc lục lạp:
Lớp màng kép ở ngoài.
Bên trong:
- Stroma: chất hữu cơ không màu gồm
nhiều protein chứa các enzim tham gia quang hợp
- 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:
Sản xuất năng lượng cho các hoạt động của tế
bào thông qua quá trình hô hấp
Khả năng tổng hợp protein, phosphorlipide, acid
béo, một số hệ enzyme như cytochrome.
Cấu tạo:
- Hình dạng kích thước và số lượng thay đổi tùy
theo tế bào và tùy thuộc vào thời kỳ sinh trưởng
- Có thể di chuyển trong tế bào đến vùng có quá
trình trao đổi chất mạnh.
- Tế bào trưởng thành: 500-2000 ti thể
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 trúc siêu hiển vi (microbodies)
Peroxisomes: chứa các enzym cho quá
trình quang hô hấp (chương hô hấp)
Glyoxisomes: chuyển hóa chất béo thành
đường phục vụ cho quá trình nảy mầm
của hạt
Lysosome: chứa các enzym thủy phân
thực hiện chức năng tiêu hóa
4.9. Khung tế bào
Cấu tạo từ 2 dạng sợi: microtubules and
microfilaments.
Microtubules:
- Cấu tao: dạng ống mỏng, rỗng bao gồm
các protein gọi là tubulins, độ 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.
A small portion of a plant cell wall with microtubules more or less perpendicular to it. ×100,000. (Electron micrograph courtesy John Z. Kiss)
- Chức năng: truyền tế bào chất
Các loại tế bào của thực vật
5. MÔ TẾ BÀO (MERISTEMATIC TISSUES) Thực vật có khu vực tăng trưởng thường xuyên gọi là meristems, nơi các tế bào chủ động phân chia
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
Sclerenchyma
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
