Bài 1: Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ

Nước được cấu tạo bởi 1 nguyê tử oxi liên kết với 2 nguyên tử hidro bằng liên kết cộng hòa trị (dùng chung đôi electron). Do oxi có độ âm điện lớn nên nó có xu hướng kéo lệch đôi electron dùng chung về phía mình làm cho phân tử nước có tính chất phân cực: đầu oxi mang điện tích âm, đầu hidro mang điện tích dương. Do tính phân cực của mình, nước có vai trò rất quan trọng đối với tế bào:

- Nước là dung môi hòa tan nên nước là môi trường phản ứng trong mọi tế bào.

- Nước bảo vệ cho các cấu trúc sống của tế bào.

- Nước là chất phản ứng: tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa sinh trong tế bào như phản ứng thủy phân.

- Nước có vai trò suy trì hình thái của tế bào, mô.

Đặc điểm hình thái của hệ rễ cây trên cạn thích nghi với chức năng hấp thụ nước và ion khoáng:

* Hình thái của hệ rễ cây:

Quan sát hình 1.1. ta thấy:

- Rễ có dạng rễ cọc gồm một rễ chính, từ rễ chính phân nhánh ra nhiều rễ con, đâm sâu lan tỏa rộng.

- Rễ cây cấu tạo gồm các miền:

    + Miền phân chia (đỉnh sinh trưởng): gồm các tế bào non, có khả năng phân chia kéo dài rễ.

    + Miền sinh trưởng dãn dài: các tế bào tăng trưởng, dãn dài.

    + Miền lông hút: gồm các lông hút giúp hấp thụ nước và muối khoáng.

    + Chóp rễ: che chở cho đầu rễ.

* Đặc điểm của rễ thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng.

- Rễ cây sinh trưởng nhanh, đâm sâu lan tỏa rộng hướng tới tìm nguồn nước.

- Số lượng tế bào lông hút trên rễ lớn tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa rễ cây và đất đến hàng chục, thậm chí hàng trăm m2, đảm bảo cho rễ cây hấp thụ nước và các ion khoáng đạt hiệu quả cao nhất.

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

    + Thành tế bào mỏng, không phủ lớp cutin.

    + Chỉ có một không bào trung tâm lớn.

    + Áp suất thẩm thấu rất cao.

Các nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến lông hút: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, pH, độ thoáng của đất, nhiệt độ, …

    * Áp suất dung dịch đất

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch là lực gây ra sự chuyển dịch của dung môi qua màng

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch được tính theo công thức: P = RTCi.

Trong đó:

R: hằng số khí.

T: nhiệt độ tuyệt đối = t°C + 273

C: nồng độ dung dịch (M)

i: hệ số Vanhop biểu thị độ ion khóa của dung dịch = 1 + α(n -1); trong đó α là hệ số phân li, n là số ion mà phân tử phân li.

- Nước sẽ di chuyển từ nơi có áp suất dung dịch thấp đến nơi có áp suất dung dịch cao nên áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng thì tốc độ hấp thụ nước giảm và ngược lại.

- Chất tan sẽ được vận chuyển thụ động từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp.

    * Ảnh hưởng của pH

- Công thức tính pH: pH = - log[H+]

- Dựa vào pH chia thành môi trường:

    + pH < 7: Môi trường axit.

    + pH = 7: Môi trường trung tính.

    + pH > 7: Môi trường bazo.

Khi môi trường quá axit lông hút rất dễ bị tiêu biến, đồng thời pH ảnh hưởng đến khả năng hidrat hóa phụ thuộc vào [H+]. Quá trình hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ thuận lợi nhất khi môi trường pH trung tính.

    *Độ thoáng của đất:

- Khi đất thoáng, rễ cây đủ oxi, đồng thời tránh ngộ độc CO2 → Rễ cây hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi.

- Khi ngập nước, hàm lượng O2 giảm, hoạt động hô hấp của rễ cây giảm → Rễ cây hút nước và muối khoáng giảm.

    * 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.

   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

     + 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.