Bài giảng Sinh lý tế bào thực vật - Chương 5: Sự vận chuyển và phân phối các chất hữu cơ trong cây

11/8/2013<br /> <br /> CHƢƠNG 5 – SỰ VẬN CHUYỂN VÀ<br /> PHÂN PHỐI CÁC CHẤT HỮU CƠ<br /> TRONG CÂY<br /> <br /> Mất nước do thoát hơi<br /> <br /> Hướng đi của<br /> nước trong và<br /> chất khoáng<br /> trong mạch gỗ<br /> <br /> Di chuyển của<br /> đường và nước<br /> trong tế bào libe<br /> <br /> • Như mạch máu lưu thông trong<br /> cơ thể thực vật<br /> • Hình thành năng suất<br /> • Giúp cho việc sử dụng thuốc BVTV<br /> <br /> 1<br /> <br /> 11/8/2013<br /> <br /> Mạch libe<br /> Thượng tầng<br /> <br /> Libe<br /> Bó mạch<br /> <br /> Bó mạch<br /> <br /> Mạch gỗ<br /> <br /> Gỗ<br /> <br /> Lõi xốp<br /> <br /> Cỏ 3 lá<br /> <br /> Cây gỗ<br /> <br /> Lỗ<br /> Lignin<br /> <br /> Thành<br /> thứ<br /> cấp<br /> <br /> Lignin<br /> <br /> Lỗ<br /> <br /> Bản rây<br /> <br /> Nhân<br /> Tế bào<br /> kèm<br /> <br /> Khu<br /> vực<br /> rây<br /> <br /> Bản rây<br /> <br /> Thành<br /> sơ cấp<br /> <br /> Vách ngang có lỗ<br /> <br /> Quản bào<br /> <br /> Mạch ống<br /> <br /> Tế bào gỗ<br /> <br /> Tế bào rây<br /> (TV hạt trần)<br /> <br /> Tế bào rây<br /> (TV hạt kín)<br /> <br /> Tế bào libe<br /> <br /> 2. Cấu trúc của mạch libe<br /> • Tế bào rây (vai trò chủ yếu)<br /> • Tế bào kèm: đảm bảo năng lượng cho tế bào rây, ngăn chặn<br /> sự tiêu hao chất hữu cơ trong quá trình vận chuyển<br /> • Tế bào nhu mô libe: là nơi chuyển tiếp của các chất đồng<br /> hóa trước khi đi vào mạch dẫn…<br /> <br /> 2<br /> <br /> 11/8/2013<br /> <br /> Mặt cắt ngang<br /> của lỗ rây<br /> <br /> Bản rây<br /> <br /> Lỗ rây<br /> Lỗ bên<br /> <br /> Lỗ rây<br /> mở<br /> <br /> Tế bào<br /> kèm<br /> <br /> Tế bào rây<br /> Thể hạt đã<br /> biến đổi<br /> <br /> Tế bào<br /> nhu mô<br /> <br /> Tế bào<br /> rây<br /> <br /> Tế bào<br /> rây<br /> <br /> Tế bào<br /> nhu mô<br /> <br /> Tế bào rây<br /> Mạng lưới<br /> nội chất<br /> <br /> Thành<br /> tế bào rây<br /> <br /> Tế bào kèm<br /> Sợi liên bào phân nhánh<br /> <br /> Màng sinh chất<br /> <br /> Tế bào rây<br /> <br /> Không bào<br /> <br /> Tế bào chất<br /> <br /> Tế bào kèm<br /> <br /> Lục lạp<br /> <br /> Thành tế bào dày<br /> <br /> Nhân<br /> <br /> Lỗ rây<br /> <br /> Mặt cắt dọc<br /> <br /> Mặt cắt ngang<br /> <br /> Ty thể<br /> <br /> Bản rây<br /> <br /> tb rây tiếp giáp với 2 tb trung gian và tb kèm<br /> <br /> tb rây nằm kế bên tb vận chuyển<br /> <br /> Tế bào rây<br /> Phát triển<br /> từ trong<br /> vách tb<br /> <br /> Tb vận<br /> chuyển<br /> <br /> Sợi liên bào<br /> <br /> Tb rây<br /> <br /> Tế bào rây<br /> <br /> Nhu mô<br /> <br /> tb kèm<br /> <br /> tb trung<br /> gian<br /> <br /> tb rây<br /> <br /> Nhu mô<br /> mạch<br /> dẫn<br /> <br /> Tế bào rây dƣới kính hiển vi điện tử<br /> sa (sieve area): khu vực rây nối 2 tế bào rây với nhau<br /> SER (Smooth endoplasmic reticulum): mạng lưới nội chất trơn<br /> P (Plastids): bào quan nhỏ (lục lạp, vô sắc lạp, sắc lạp…) nằm gần SER<br /> <br /> Các tế bào kèm trong gân lá.<br /> <br /> tb trung gian điển hình có vô số sợi<br /> liên bào nối với tb bó mạch<br /> tb rây<br /> <br /> tb trung<br /> gian<br /> <br /> tb bó<br /> mạch<br /> <br /> Lá<br /> dậu<br /> <br /> Thân<br /> <br /> Rễ<br /> <br /> Mô khuyết (xốp)<br /> <br /> 3<br /> <br /> 11/8/2013<br /> <br /> Gỗ<br /> Libe<br /> <br /> tb bó mạch<br /> <br /> tb trung gian<br /> <br /> tb rây<br /> <br /> Gân lá<br /> <br /> Con đường<br /> Apoplast<br /> Sợi liên bào<br /> Tế bào<br /> kèm<br /> Vận chuyển<br /> chủ động<br /> <br /> Tế bào<br /> rây<br /> <br /> Con đường<br /> Symplast<br /> <br /> Sợi liên bào<br /> Sucrose được tổng<br /> hợp trong tb thịt lá,<br /> khuyếch tán từ tb bó<br /> mạch vào trong tb<br /> trung gian nhờ sợi<br /> liên bào<br /> <br /> Tế bào nhu mô libe<br /> Tế bào bó mạch<br /> Tế bào thịt lá<br /> <br /> Màng sinh chất<br /> <br /> Trong tb trung gian<br /> raffinose và stachyose<br /> được tổng hợp từ<br /> sucrose và galactose <br /> duy trì gradient khuyếch<br /> tán cho sucrose. Do kích<br /> thước lớn hơn, chúng<br /> không thể khuyến tán<br /> ngược lại vào tb thịt lá<br /> <br /> Raffinose và stachyose<br /> có khả năng khuyếch<br /> tán vào tb rây. Dẫn đến<br /> nồng độ đường tăng<br /> cao trong tb trung gian<br /> và tế bào rây<br /> <br /> Mô hình bẫy polyme (hợp chất cao ptử) trong mạch libe (van Bel 1992).<br /> Để đơn giản, Stachyose đã không được trình bày<br /> <br /> Phức hợp tb rây và tb kèm<br /> <br /> Sự vận chuyển đƣờng phụ<br /> thuộc ATP trong tb rây.<br /> + Trong mô hình vận chuyển<br /> sucrose vào “con đường<br /> symplast” của phức hợp tb rây<br /> – tb kèm, các bơm ATPase bơm<br /> proton ra ngoài tb vào “con<br /> đường apoplast”  tạo nồng<br /> độ proton cao.<br /> <br /> Nồng độ H+ cao<br /> <br /> Nồng độ H+ thấp<br /> <br /> + Năng lượng của gradient<br /> proton này sẽ được sử dụng để<br /> vận chuyển sucrose vào con<br /> đường symplast của phức hợp<br /> tb rây – tb kèm nhờ symporter<br /> H+ - sucrose<br /> <br /> Nước và<br /> chất hữu cơ<br /> <br /> 1 chiều<br /> Nước và<br /> chất khoáng<br /> <br /> Có vách ngăn<br /> ngang giữa<br /> các tế bào<br /> Lỗ bên<br /> <br /> Không có<br /> vách ngang<br /> <br /> Nhân<br /> Tế bào kèm<br /> <br /> Thành tế<br /> bào dày,<br /> ngấm<br /> lignin<br /> <br /> 2 chiều<br /> <br /> Mạch gỗ (xylem)<br /> <br /> Tế<br /> bào<br /> rây<br /> <br /> Bản<br /> rây<br /> <br /> Mạch libe (phloem)<br /> <br /> 4<br /> <br /> 11/8/2013<br /> <br /> 4. Cơ chế vận chuyển trong mạch libe<br /> <br /> 4.1. Cơ chế vận chuyển thụ động<br /> Dòng áp suất<br /> <br /> 4.1. Cơ chế thụ động (dòng áp suất)<br /> 4.2. Cơ chế chủ động<br /> <br /> Màng bán thấm<br /> Dung dịch<br /> đậm đặc<br /> <br /> Dung dịch<br /> loãng<br /> <br /> Do chênh lệch nồng độ<br /> <br /> Mạch gỗ (xylem)<br /> <br /> Thuyết “dòng áp suất”<br /> Tế bào “source” (nguồn)<br /> <br /> H2O<br /> <br /> Mạch libe (phloem)<br /> Tế bào<br /> kèm<br /> <br /> Tế bào lá<br /> (Nguồn)<br /> <br /> Dòng áp suất<br /> <br /> Mạch gỗ<br /> <br /> Tế bào rây trong mạch libe<br /> <br /> Thoát hơi nước<br /> <br /> Sucrose trong các tế bào<br /> rây ở “source” (nguồn)<br /> Dòng áp suất<br /> Mạch gỗ và mạch libe tạo thành<br /> một hệ thống thẩm thấu – vận<br /> chuyển sucrose và luân chuyển<br /> nước<br /> <br /> Tế bào rây<br /> <br /> Tế bào “sink” (đích)<br /> <br /> Sucrose trong các tế bào rây<br /> ở “sink” (đích)<br /> <br /> H2O<br /> <br /> Tế bào<br /> kèm<br /> <br /> Mạch gỗ<br /> <br /> Mạch libe<br /> <br /> Mạch libe chủ<br /> động vận<br /> chuyển sucrose<br /> từ “source” <br /> giảm tiềm năng<br /> hòa tan, tạo áp<br /> suất trương cao<br /> <br /> Tế bào kèm<br /> Tế bào nguồn<br /> Đường sucrose<br /> (chấm màu đỏ) ở<br /> “nguồn” được<br /> vận chuyển chủ<br /> động vào phức<br /> hợp tb rây-tb kèm<br /> <br /> Mạch libe<br /> C đường cao<br /> p nước cao<br /> <br /> Mạch libe chủ<br /> động vận<br /> chuyển sucrose<br /> vào “sink” <br /> tăng tiềm năng<br /> hòa tan, nước bị<br /> đẩy ra và tạo áp<br /> suất trương thấp<br /> hơn<br /> <br /> Mạch gỗ<br /> <br /> • Hệ thống diễn ra<br /> liên tục<br /> • Không cần năng<br /> lượng<br /> <br /> Dòng chảy<br /> nước và chất tan<br /> từ “nguồn” tới<br /> “đích” do chênh<br /> lệch áp suất<br /> Dòng thoát hơi<br /> nước<br /> <br /> (Nơi chứa)<br /> Tế bào rễ<br /> <br /> Tế bào đích<br /> <br /> • Do sự chênh lệch<br /> đường giữa source<br /> và sink  dòng áp<br /> suất<br /> <br /> Ở “đích”, đường<br /> được vận chuyển<br /> tới<br /> <br /> C đường thấp<br /> p nước thấp<br /> <br /> 5<br /> <br />