Sinh 11 - BÀI 1 SỰ HẤP THỤ NƯỚC VÀ MUỐI KHOÁNG Ở RỂ

A- LÝ THUYẾT

I. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng

1. Hình thái của hệ rễ

    Tuỳ từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng.

    Rễ cây phát triển đâm sâu, lan toả hướng đến nguồn nước và dinh dưỡng trong đất.

    Rễ sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng và nước đạt hiệu quả cao nhất.

2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ

    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.

II. 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

a. Hấp thụ nước

Nước được hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển 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.

b. Hấp thụ ion khoáng

Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế:

+ Cơ chế thụ động: một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)

+ Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP.

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

- Theo 2 con đường: gian bào và tế bào chất.

Vai trò của đai Caspari:

• Đai Caspari chặn cuối con đường gian bào giúp điều chỉnh, chọn lọc các chất vào tế bào. Có thể coi đây là một vòng đai ngăn cản sự di chuyển của nước và muối theo chiều ngang trong thân cây.

• Chọn lọc các chất cần thiết, ngăn cản chất độc nói cách khác nó là cơ "quan kiểm dịch" các chất thấm vào mạch dẫn.

III. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TÁC NHÂN MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY

- 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.

• Nhiệt độ: ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp của hệ rễ → ảnh hưởng đến nồng độ các chất và lượng ATP tạo ra. Nhiệt độ tăng ở mức độ giới hạn làm tăng sự thoát hơi nước → tăng sự hấp thụ các chất khoáng.

• Ánh sáng: ảnh hưởng trực tiếp đến quang hợp của cây → ảnh hưởng đến nồng độ các chất hữu cơ được tổng hợp, ảnh hưởng đến hô hấp, tính thẩm thấu của nguyên sinh chất. Ví dụ cây để trong tối sẽ không có khả năng hấp thụ photpho.

• Độ ẩm của đất: đất có độ ẩm cao trong giới hạn giúp hệ rễ sinh trưởng tốt và tăng diện tích tiếp xúc của rễ với các hạt keo đất, lượng nước tự do trong đất cao hòa tan được nhiều muối khoáng → sự hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi.

• Độ pH của đất: ảnh hưởng đến sự hòa tan các chất khoáng trong đất → ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và muối khoáng. Đất có pH = 6 – 6,5 là phù hợp với việc hấp thụ phần lớn các chất khoáng. Đất quá axit hay quá kiềm đều không tốt cho việc hấp thụ các chất khoáng do các chất khoáng dễ bị rửa trôi hoặc gây ngộ độc cho cây.

• Đặc điểm lí hóa của đất: đất tơi xốp, thoáng khí giúp cho việc hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi hơn. Đất ngập úng tích lũy nhiều CO2, N2, H2S... thường ức chế sự hoạt động của hệ rễ.

• Nồng độ oxi trong đất giảm→ sự sinh trưởng của rễ giảm, đồng thời làm tiêu biến các TB lông hút → sự hút nước giảm. Ngoài ra khi thiếu oxi → quá trình hô hấp yếm khí tăng sinh ra chất độc với cây

 

VIDEO BÀI GIẢNG CHI TIẾT 

  

B- CÂU HỎI SAU SGK VÀ TRẢ LỜI

1.. Rễ thực vật trên cạn có đặc điểm hình thái gì thích nghi với chức năng tìm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng?

Trả lời:

Rễ thực vật trên cạn sinh trưởng nhanh, đâm sâu lan tỏa hướng tới nguồn nước, đặc biệt, hình thành liên tục với số lượng khổng lồ các lông hút, tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa rễ và đất. Nhờ vậy, sự hấp thụ nước và các ion khoáng được thuận lợi.

2. Hãy phân biệt cơ chế hấp thụ ion khoáng ở rễ cây?

Trả lời:

–   Nước được hấp thụ vào rễ theo cơ chế thụ động (theo cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường đất, nơi có nồng độ chất tan thấp (môi trường nhược trướng) vào tế bào rễ, nơi có nồng độ chât tan cao (dịch bào ưu trương, áp suất thẩm thâu cao).

–   Khác với sự hẩp thụ nước, các ion khoáng di chuyển từ đất vào tế bào rễ một cách chọn lọc theo hai cơ chế:

+ Cơ chế thụ động: Các ion khoáng di chuyển từ đất (hoặc môi trường dinh dưỡng) vào rễ theo građien nồng độ (đi từ môi trường, nơi nồng độ của ion cao vào rễ, nơi nồng độ của ion độ thấp).

+ Cơ chế chủ động: Đối với một số ion cây có nhu cầu cao, ví dụ, ion kali (K+). di chuyển ngược chiều građien nồng độ. Sự di chuyển ngược chiều građien nồng độ như vậy đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng sinh học ATP từ hô hẩp (phải dùng bơm ion, ví dụ, bơm natri: Na+- ATPaza, bơm kali: K+- ATPaza…).

3. Giải thích vì sao cây trên cạn bị ngập úng lâu sẽ chết?

Trả lời:

Đối với cây trên cạn, khi bị ngập úng rễ cây thiếu ôxi. Thiếu ôxi phá hoại tiến trình hô hấp bình thường của rễ, tích lũy các chất độc hại đối với tế bào và làm cho lông hút chết và không hình thành được lông hút mới. Không có lông hút cây không hấp thụ được nước, cân bằng nước trong cây bị phá hoại và cây bị chết.