Vai trò của nước đối với tế bào

- Là thành phần cấu tạo nên tế bào.

- Là dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết cho các hoạt động sống của tế bào.

- Là môi trường của các phản ứng sinh hoá trong tế bào, giúp cho quá trình trao đổi chất trong tế bào diễn ra bình thường, đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh.

Đặc điểm hình thái của rễ thực vật trên cạn thích nghi với chức năng tìm kiếm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng:

- Rễ cây sống trên cạn có 2 loại chính: rễ cọc và rễ chùm. Cả hai loại rễ đều thích nghi với việc tìm kiếm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng.

     + Rễ cọc: có 1 rễ chính, xung quanh mọc các rễ bên.

     + Rễ chùm: sau giai đoạn rễ mầm, rễ chính tiêu biến, từ vị trí rễ chính mọc ra các rễ con.

- Hình thái của rễ thích nghi với chức năng:

     + Rễ có dạng hình trụ, đầu cùng có bao đầu rễ để bảo vệ: dễ dàng đâm sâu len lỏi vào các lớp đất để tìm nguồn nước.

     + Phần chóp rễ là đỉnh sinh trưởng: phân chia hình thành các tế bào mới=> rễ tăng trưởng về chiều sâu

     + Miền sinh trưởng dãn dài: tăng kích thước tế bào, kéo dài rễ, chuyên hóa chức năng cho các tế bào.

     + Miền lông hút: có các lông hút, giúp tăng diện tích tiếp xúc của rễ với môi trường, tăng khả năng hấp thụ nước và muối khoáng.

Rễ cây sinh trưởng nhanh về chiều sâu, phân nhanh chiếm chiều rộng, tăng nhanh số lượng lông hút, số lượng lông hút của mọt cây có thể đạt được 14 tỉ cái => tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa rễ và đất => nhờ vậy cây hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng

- Cấu tạo tế bào lông hút thích nghi với chức năng hấp thụ nước:

    + Thành tế bào mỏng, không phủ lớp cutin, để nước thấm vào dễ dàng.

    + Chỉ có một không bào trung tâm lớn, tạo áp suất thẩm thấu.

    + Áp suất thẩm thấu rất cao, tạo lực hút nước.

Các tác nhân ngoại cảnh ảnh hưởng đến lông hút là: áp suất thẩm thấu của dịch đất, độ axit (pH) và độ thoáng của đất 

- Sự ảnh hưởng của các nhân tố đó đến quá trình hấp thu nước và ion khoáng:  

+ Áp suất thẩm thấu của dịch đất: Nếu áp suất thẩm thấu của dịch đất cao hơn áp suất thẩm thấu của dịch tế bào => Lông hút không hấp thụ được nước và ion khoáng

+ pH của đất: (quá axit hoặc quá kiềm) tế bào lông hút bị chết => ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ nước và ion khoáng

+ Độ thoáng của đất: Đất thiếu ôxi ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của rễ cây => ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của rễ => ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ nước và ion khoáng.

+ Nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm thì các phân tử chuyển động càng yếu → khả năng tạo gel tăng → sức cản của chất nguyên sinh tăng → Rễ cây hút nước giảm.

I. CÁC DẠNG NƯỚC TRONG CÂY VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ THỰC VẬT

Cấu trúc của phân tử nước

Nước trong cây có 2 dạng chính: nước liên kết và nước tự do.

→ Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng. Trong môi trường nước, muối khoáng phân li thành các ion. Sự hấp thụ các ion khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.

II. RỄ LÀ CƠ QUAN HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG

Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.

Cấu tạo của tế bào lông hút:

- Bản chất: lông hút do các tế bào biểu bì kéo dài ra.

- Thành tế bào mỏng không thấm cutin → Nước có thể thẩm thấu vào lông hút.

- Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn → chứa các chất khoáng, chất tan để tạo ra áp suất thẩm thấu giúp tế bào hút được chất khoáng và nước.

- Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh → chênh lệch về áp suất thẩm thấu (nước di chuyển từ nơi có áp suất thẩm thấu thấp đến nới có áp suất thẩm thấu cao) → hấp thụ nước một cách dễ dàng.

Tế bào lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu ôxi.

CƠ CHẾ HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY

1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút

Hấp thụ nước

Nước được hấp thụ liên tục từ đất => tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (thẩm thấu): từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) sang môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước) nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.

 

Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:

+ Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút, hút nước lên phía trên, làm giảm lượng nước trong tế bào lông hút.

+ Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất trong cây.

Hấp thụ ion khoáng

Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế là cơ chế thụ động và cơ chế chủ động

Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ

Sự xâm nhập của nước và các ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút, rồi xuyên qua các tế bào vỏ rễ vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường là con đường gian bào và con đường tế bào chất.

	Con đường gian bào(đường màu đỏ)	Con đường tế bào chất (đường màu xanh)
Đường đi	- Nước và các ion khoáng đi theo không gian giữa các bó sợi xenllulozo trong thành TB đi đến nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sang con đường tế bào chất. - Từ lông hút – khoảng gian bào – đai Caspari – mạch gỗ	- Nước và các ion khoáng đi qua hệ thống không bào từ TB này sang TB khác qua các sợi liên bào nối các không bào, qua TB nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ. - Từ lông hút – tế bào chất của tế bào – mạch gỗ
Đặc điểm	- Nhanh, không được chọn lọc	- Chậm, được chọn lọc

 

II. Ảnh hưởng của môi trường đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ

Các yếu tố ngoại cảnh như: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, độ pH, độ thoáng của đất …ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ.