- VAI TRÒ VÀ QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT. - Các dạng nước:. - Trong cây: Trong tế bào thực vật, nước tồn tại trong ba dạng là nước hydrat hoá, nước dự trữ và nước khe.. - Là một thành phần liên kết hoá học của chất nguyên sinh, nước hydrat hoá kết hợp với các ion, các chất hữu cơ hoà tan và các đại phân tử, choáng hết các kẽ hở giữa các siêu cấu trúc của chất nguyên sinh và thành tế bào. - Nước hydrat hoá chỉ chiếm từ 5-10% toàn bộ nước tế bào, nhưng lại rất cần cho sự sống của tế bào. - Việc làm giảm không đáng kể hàm lượng nước hydrat hoá sẽ gây nên các biến đổi nghiêm trọng về cấu trúc chất nguyên sinh và từ đó dẫn đến sự chết của tế bào.. - Nước khe có mặt trong các khoảng gian bào giữa các tế bào và trong các yếu tố dẫn truyền của hệ mạch (xylem) và hệ ống rây (phloem).. - Nước tự do và nước liên kết (liên kết chặt và không chặt). - Tuy nhiên dạng nước liên kết có vai trò rất quan trọng trong quá trình chống chịu của cơ thể trước các điều kiện bất lợi của môi trường như khô hạn, nóng, lạnh,…. - Đó là đại lượng có giá trị bằng hiệu số giữa năng lượng tự do trên đơn vị thể tích của nước liên kết cơ chất, nước điều hoà áp suất hoặc nước thẩm thấu và năng lượng tự do của nước nguyên chất. - Thế nào là thẩm thấu và áp suất thẩm thấu?. - Thẩm thấu là sự chuyển dịch của dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn qua màng. - Quá trình thẩm thấu giữa hai dung dịch sẽ tiếp tục cho đến khi nồng độ của hai dung dịch bằng nhau.. - Quá trình thẩm thấu là một đặc trưng rất quan trọng của các quá trình sinh học.. - Áp suất thẩm thấu là lực đẩy của các phân tử dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp đến dung dịch có nồng độ cao qua màng. - Trong vật lý áp suất thẩm thấu được tính bằng công thức P = RTC (P là áp suất thẩm thấu thường tính theo đơn vị atmôtphe-atm, R là hằng số = 0,082, T là nhiệt độ tuyệt đối = 273 + t 0 C, C là nồng độ dung dịch tính theo nồng độ phân tử gam/lít). - Trong quá trình thẩm thấu sự chuyển dịch của dung môi qua màng sẽ dừng lại khi hai dung dịch đạt được sự cân bằng nồng độ, tức là cân bằng áp suất thẩm thấu. - Tuy nhiên hiện tượng này thường không xảy ra ở tế bào thực vật.. - Trong quá trình thẩm thấu tế bào thực vật chỉ nhận nước đến mức bão hoà, vì khi đó thành tế bào thực vật sinh ra một lực chống lại sức trương nước gọi là áp suất trương nước có chiều ngược với áp suất thẩm. - thấu và khi hai áp suất này cân bằng thì nước dừng lại và tế bào chỉ ở mức bão hoà nước chứ không bị phá vỡ.. - Biểu thức tính sức hút nước của tế bào thực vật là: S = P – T. - Trong đó S là sức hút nước của tế bào, P là áp suất thẩm thấu, T là sức căng trương nước. - Khi cho một tế bào thực vật đã phát triển đầy đủ vào trong một dung dịch. - T xuất hiện khi nước bắt đầu đi vào tế bào.. - T tăng lên khi tế bào tiếp tục nhận nước. - T đạt cực đại khi tế bào đã bão hoà nước (no nước). - T giảm khi tế bào bắt đầu mất nước. - T đạt giá trị bằng 0 khi tế bào bắt đầu chớm co nguyên sinh.. - 0 khi tế bào mất nước đột ngột do nước bốc hơi qua bề mặt tế bào, làm cho chất nguyên sinh không tách khỏi thành và kéo thành tế bào lõm vào trong, khi đó S = P. - Cho một tế bào thực vật có áp suất thẩm thấu là 1,2 atm vào một dung dịch có áp suất thẩm thấu là 0,8 atm. - Thành phần cấu trúc nào đóng vai trò chính trong quá trình thẩm thấu của tế bào thực vật trên? Giải thích.. - S tế bào >. - nước đi vào tế bào - Nếu S = 1,2 – T <. - S tế bào<. - nước đi ra khỏi tế bào - Nếu S = 1,2 – T = 0,8 tức là T = 0,4 ->. - S tế bào = Sđ ->. - Cây trồng trong đất có áp suất thẩm thấu P = 0,3 atm, trong khi áp suất thẩm thấu của rễ cây này là 0,1 atm và sức căng trương nước T = 0,8 atm. - Cho biết: P: áp suất thẩm thấu. - Tính sức hút nước của tế bào trong các trường hợp sau:. - a) Tế bào bão hòa nước.. - b) Tế bào ở trạng thái thiếu nước.. - Hướng dẫn giải a) Khi tế bào bão hòa nước: P = T mà S = P - T =>. - b) Khi tế bào ở trạng thái thiếu nước thì P >. - Ý nghĩa của S: S biểu thị tình trạng thiếu nước trong tế bào do đó có ý nghĩa lớn trong việc sử dụng chỉ tiêu này để xây dựng chế độ tưới nước cho cây.. - Khi nghiên cứu áp suất thẩm thấu của dịch tế bào của một số loài cây người ta thu được số liệu sau:. - Áp suất thẩm thấu là một đại lượng biến đổi.. - Cây mọc ở đất khô cằn thì có áp suất thẩm thấu của dịch bào lớn, cây thủy sinh thì có áp suất thẩm thấu nhỏ.. - Áp suất thẩm thấu được xác định bằng công thức: P = RTCi trong đó. - T nhiệt độ dung dịch. - Ở những môi trường sinh thái khác nhau, thế nước trong đất khác nhau, cây muốn hút được nước thì phải tạo ra một tiềm năng thẩm thấu lớn hơn tiềm năng thẩm thấu trong đất (P dịch bào >. - Dựa vào áp suất thẩm thấu của dịch tế bào, ta có thể xếp các cây trên vào các nhóm theo chiều tăng dần của áp suất thẩm thấu:. - Con đường qua thành tế bào lông hút vào các khoảng trống gian bào, đến thành tế bào nội bì, gặp vòng đai Caspari, chuyển vào tế bào nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ.. - Con đường tế bào: nước vào tế bào chất, qua không bào, sợi liên bào. - Nói chung là nước đi qua các phần sống của tế bào, qua tế bào nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ.. - Con đường dọc thành tế bào và gian bào: hấp thụ nhanh và nhiều nước (lợi), nhưng lượng nước và các chất khoáng hoà tan không được kiểm tra (bất lợi).. - Con đường tế bào: lượng nước và các chất khoáng hoà tan được kiểm tra bằng tính thấm chọn lọc của tế bào sống (lợi), nhưng nước được hấp thụ chậm và ít (bất lợi).. - c) Sự khắc phục của hệ rễ: Đặt vòng đai Caspari trên thành tế bào nội bì. - Vì vậy nước và các chất khoáng hoà tan phải đi vào trong tế bào nội bì, ở đây lượng nước đi vào được điều chỉnh và các chất khoáng hoà tan được kiểm tra.. - Rễ thực vật trên cạn sinh trưởng nhanh, đâm sâu, lan toả hướng tới nguồn nước, đặc biệt hình thành liên tục các tế bào lông hút với số lượng khổng lồ đã tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa rễ với đất, nhờ vậy sự hấp thụ nước và các ion khoáng được thuận lợi.. - Nêu các đặc điểm của lông hút liên quan đế quá trình hấp thụ nước?. - Để hấp thụ nước, các tế bào lông hút có đặc điểm cấu tạo và sinh lí phù hợp với chức năng nhận nước từ đất:. - Thành tế bào mỏng, không thấm cutin.. - Chỉ có một không bào trung tâm lớn chứa nhiều chất hòa tan nên áp suất thẩm thấu rất cao.. - Vì vậy các dạng nước tự do và dạng nước liên kết không chặt từ đất được lông hút hấp thụ một cách dễ dàng nhờ sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu (từ thế nước cao đến thế nước thấp).. - Đối với cây trên cạn, khi bị ngập úng rễ cây thiếu ôxy nên phá hoại tiến trình hô hấp bình thường của rễ, tích luỹ các chất độc hại đối với tế bào làm cho lông hút chết và không hình thành được lông hút mới.. - Để sống được trên đất ngập mặn, tế bào của cây phải có áp suất thẩm thấu cao hơn (dịch bào phải ưu trương) so với môi trường đất mặn bao quanh rễ, cây mới hấp thụ được nước từ đất. - Cây ngập mặn thường có các đặc điểm thích nghi đảm bảo cung cấp ôxy cho quá trình hô hấp của các tế bào rễ như có các rễ hô hấp (các cây thuộc chi Bần, Vẹt, Mắm). - Làm giảm khả năng hút nước của rễ do nồng độ dung dịch đất cao.. - Quá trình vận chuyển nước trong thân đã diễn ra như thế nào?. - Con đường vận chuyển: theo dòng mạch gỗ là chính. - Tuy nhiên, nước cũng có thể vận chuyển theo chiều từ trên xuống ở mạch rây hay vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây hoặc ngược lại.. - Lực hút của lá do quá trình thoát hơi nước (quan trọng nhất).. - Lực đẩy của rễ do quá trình hấp thụ nước.. - Lực trung gian: lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ.. - Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng nhựa nguyên trong ống đó có thể tiếp tục đi lên được không?. - Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng nhựa nguyên trong ống đó vẫn có thể tiếp tục đi lên được bằng cách chuyển ngang qua các lỗ bên vào ống bên cạnh và tiếp tục đi lên trên.. - Thiết kế thí nghiệm chứng minh hiện tượng áp suất rễ.. - Nước bị đẩy từ rễ lên thân do một lực đẩy gọi là áp suất rễ, bằng chứng là hiện tượng rỉ nhựa và ứ giọt:. - Như vậy không khí trong chuông thuỷ tinh đã bão hoà hơi nước, nước bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên lá không thoát được thành hơi qua khí khổng đã ứ thành giọt ở mép lá.. - Khi không khí bão hoà hơi nước, sức hút nước của lá bằng không hiện tượng ứ giọt xảy ra do áp suất rễ.. - Những cây thân bụi thấp và thân thảo có chiều cao thấp, dễ bị tình trạng bão hoà hơi nước và áp suất rễ đủ mạnh để đẩy nước từ rễ lên lá gây ra hiện tượng ứ giọt.. - Vì sao tế bào lông hút của cây xanh có thể hút nước theo cách thẩm thấu?. - Màng tế bào lông hút có tính thấm chọn lọc (màng bán thấm tương đối).. - Không bào của cây chịu mặn (sú, vẹt) chứa dịch bào tạo áp suất thẩm thấu lớn, do tích trữ một lượng muối lớn lấy được nước của môi trường có nồng độ muối thấp hơn.. - Các cây khác có áp suất thẩm thấu thấp hơn không lấy được nước mà còn bị mất nước.. - Nêu động lực vận chuyển các chất trong mạch gỗ (xilem). - Mạch gỗ gồm các tế bào chết thích nghi với quá trình vận chuyển nước và muối khoáng như thế nào?. - Mạch gỗ gồm các tế bào chết nối kế tiếp nhau tạo thành ống rỗng giúp dòng nước, ion khoáng và các chất hữu cơ được tổng hợp ở rễ di chuyển bên trong. - Động lực vận chuyển nước và muối khoáng trong mạch gỗ gồm ba lực: lực đẩy (áp suất rễ), lực hút do thoát hơi nước ở lá (lực chủ yếu), lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành tế bào mạch gỗ.. - Sự vận chuyển trong mạch gỗ không phải là vận chuyển tích cực. - Do mạch gỗ là các tế bào chết, có tác dụng làm giảm sức cản của dòng nước được vận chuyển ngược chiều trọng lực trong cây. - Đồng thời thành của những tế bào chết dày giúp cho ống dẫn không bị phá huỷ bởi áp lực âm hình thành trong ống dẫn bởi lực hút do thoát hơi nước ở lá.. - Chứng minh cấu tạo của mạch gỗ thích nghi với chức năng vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ lên lá.. - Trong thân của thực vật có mạch gỗ gồm các tế bào chết. - Tế bào mạch gỗ gồm 2 loại quản bào và mạch ống nối kế tiếp với nhau tạo thành con đường vận chuyển nước và các ion khoáng. - Hệ thống quản bào gồm các tế bào hẹp và dài đã mất hẳn chất nguyên sinh và chết. - Chúng có thành tế bào dày, hoá gỗ và giữa các vách có nhiều lỗ cho nước đi từ tế bào này qua tế bào khác (vận chuyển. - Theo chiều thẳng đứng, giữa các tế bào cũng có vách ngăn nhưng có rất nhiều lỗ trên các vách ngăn đó tạo nên một hệ thống liên tục vận chuyển nước lên cao.. - Hệ thống mạch gỗ cũng giống như quản bào là những tế bào chết có thành tế bào dày và hoá gỗ. - Khác cơ bản với quản bào là giữa các tế bào không có vách ngăn nên tạo các ống mao quản liên tục suốt hệ thống dẫn, qua đó nước chảy trong mao quản thông suốt.