Giáo trình Sinh lý thực vật được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được cơ chế thực vật tạo ra và sử dụng năng lượng cho các hoạt động sống từ sản phẩm của quang hợp; Trình bày được cơ chế chống chịu với điều kiện bất lợi của cây trồng; Trình bày được vai trò, dạng hấp thu và đặc tính của các loại dinh dưỡng khoáng; Trình bày được các quá trình sinh trưởng, phát triển cũng như các yếu tố quyết định khả năng chống chịu ở thực vật. Mời các bạn cùng tham khảo!
SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
cứu sinh lý tế bào
Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
điểm lí hóa của tế bào
3 Sự hút nước vào tế bào
2 Chương 2: Sự trao đổi nước ở thực vật
1 Khái niệm chung và vai trò của nước trong đời sống thực vật
2 Các đặc tính của nước – thế năng nước
3 Sự hấp thu nước của thực vật
4 Quá trình vận chuyển nước trong cây
5 Quá trình thoát hơi nước ở lá
1 Khái niệm chung về quang hợp
3 Bản chất của quá trình quang hợp
4 Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quang hợp
Chương 4: Hô hấp ở thực vật
1 Khái niệm và vai trò của hô hấp
2 Cơ quan thực hiện – Ti thể
3 Cơ chế quá trình hô hấp
5 Cơ chế trao đổi lipid trong thực vật
Chương 5: Dinh dưỡng khoáng thực vật
1 Một số khái niệm về dinh dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
2 Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
4 Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
Chương 6: Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
2 Các yếu tố ảnh hưởng
3 Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là môn khoa học nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, cũng như sự vận chuyển nước và các chất hòa tan từ đất qua rễ, thân, cành tới lá và thoát ra ngoài không khí Quá trình quang hợp, diễn ra trong thực vật xanh, là quá trình tổng hợp carbohydrate từ nước và CO2 dưới tác dụng của ánh sáng Bên cạnh đó, sự sinh trưởng và phát triển của cây bao gồm hàng trăm phản ứng như hình thành hoa, trái và sự chín của trái, tất cả đều được nghiên cứu trong sinh lý thực vật.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là loại mô thực vật chứa vách tế bào được tẩm Lignin, với các tế bào trong mô libe được gọi là ống libe hay ống sàng Các ống sàng này kết nối với tế bào nhu mô, trong đó có các tế bào chất đậm đặc hơn được gọi là tế bào kém.
Cấu trúc của tế bào thực vật bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào, tạo nên tổ chức chung cho hàng triệu tế bào đa bào với các chức năng riêng biệt.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào tạo thành một khối có thể tích 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là yếu tố quan trọng giúp phân biệt tế bào thực vật và tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng cáp cho tế bào mà còn hỗ trợ khả năng sinh trưởng, với hai chức năng chính là bảo vệ và duy trì hình dạng cho tế bào.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa, hay còn gọi là Middle Lamella, được hình thành trong quá trình tế bào phân chia, đóng vai trò quan trọng trong việc phân cách ranh giới giữa các tế bào và kết nối chúng lại với nhau Thành phần chính của lớp giữa này là Pectin, một polysaccharide có khả năng bị phân hủy bởi các enzyme khi trái cây chín.
Lớp nhất (Primary cell wall) được hình thành trong quá trình sinh trưởng và dãn của tế bào, bao gồm khoảng 30% cellulose, với cấu trúc sợi dài từ 1-5 μm, được tạo thành từ 2000-25.000 phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết với nhau Các chuỗi cellulose này được kết chặt bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm OH, tạo thành cấu trúc tinh thể gọi là vi sợi với đường kính 3nm Cellulose có tính ổn định cao và hầu như không hòa tan Bên cạnh đó, lớp nhất còn chứa các thành phần vật liệu nền như pectin và hemicellulose, góp phần điều tiết sự sinh trưởng của tế bào.
Lớp hai (lớp thành tế bào thứ cấp) được hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, nhằm tăng cường độ bền vững cơ học cho thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất và chứa khoảng 60% cellulose, trong khi hàm lượng pectin thấp hơn, dẫn đến việc kết hợp ít nước và có tính đặc hơn Một thành phần quan trọng của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% trong lượng khô của mô gỗ, đóng vai trò thiết yếu trong việc giữ cho tế bào cứng chắc Lignin không hòa tan trong dung môi, có trọng lượng phân tử cao và mang hương thơm đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn có thành tế bào bị biến đổi do sự thẩm thấu của lignin vào cellulose, tạo nên cấu trúc rắn chắc cho thành tế bào Các tế bào hóa gỗ này hình thành nên hệ thống ống dẫn, có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào mô bảo vệ, như mô bì và lớp vỏ củ, bị ngấm các hợp chất suberin và sáp, khiến chúng trở nên không thấm nước và khí Ví dụ điển hình là lớp vỏ của củ khoai tây và khoai lang Quá trình này giúp ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật và hạn chế trao đổi chất, bảo vệ cây khỏi các tác nhân bên ngoài.
Hóa Cutin là một lớp mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, giúp bảo vệ thực vật Thành tế bào biểu bì chứa Cutin và sáp, tạo thành một lớp không thấm nước và khí Chức năng chính của lớp Cutin là hạn chế sự thoát hơi nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật, từ đó bảo vệ cây trồng khỏi các tác nhân gây hại.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ hai lớp lipid phân cực, gọi là phospholipid, với một đầu kị nước hướng vào nhau và đầu ưa nước hướng vào trong tế bào cũng như ra môi trường bên ngoài Chức năng chính của hai lớp lipid này là giúp vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào, đảm bảo sự hấp thu và duy trì cân bằng nước trong tế bào.
Màng tế bào là một cấu trúc chọn lọc, chứa các protein xen kẽ giữa các phân tử phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các kênh thông giữa môi trường bên trong tế bào và bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Protein trên màng tế bào đóng vai trò quan trọng như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp vận chuyển các chất tan từ môi trường bên ngoài vào trong tế bào Chúng có nhiệm vụ chọn lọc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn, đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của tế bào.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào chỉ là những giọt nhỏ rải rác trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết tạo thành các túi lớn, cuối cùng hình thành không bào trung tâm chiếm 80% thể tích tế bào Không bào trung tâm ngày càng lớn lên, đến khi tế bào già, nó chiếm gần hết thể tích, đẩy nhân và chất nguyên sinh thành lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
Thực hành
2 Chương 2: Sự trao đổi nước ở thực vật
1 Khái niệm chung và vai trò của nước trong đời sống thực vật
2 Các đặc tính của nước – thế năng nước
3 Sự hấp thu nước của thực vật
4 Quá trình vận chuyển nước trong cây
5 Quá trình thoát hơi nước ở lá
1 Khái niệm chung về quang hợp
3 Bản chất của quá trình quang hợp
4 Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quang hợp
Chương 4: Hô hấp ở thực vật
1 Khái niệm và vai trò của hô hấp
2 Cơ quan thực hiện – Ti thể
3 Cơ chế quá trình hô hấp
5 Cơ chế trao đổi lipid trong thực vật
Chương 5: Dinh dưỡng khoáng thực vật
1 Một số khái niệm về dinh dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
2 Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
4 Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
Chương 6: Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
2 Các yếu tố ảnh hưởng
3 Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là môn khoa học nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, cũng như sự vận chuyển nước và các chất hòa tan từ đất qua rễ, thân, cành tới lá và thoát ra ngoài không khí Một quá trình quan trọng trong thực vật xanh là quang hợp, trong đó Carbohydrate được tổng hợp từ nước và CO2 dưới tác dụng của ánh sáng Ngoài ra, sinh lý thực vật còn nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của cây, bao gồm hàng trăm phản ứng như sự hình thành hoa, trái và quá trình chín của trái.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là một loại mô thực vật có vách tế bào chứa lignin, bao gồm các tế bào gọi là ống libe hay ống sàng Những ống sàng này kết nối với các tế bào nhu mô, được gọi là tế bào kém, có thành tế bào dày đặc hơn.
Tế bào thực vật là đơn vị cơ bản cấu tạo nên sinh vật đa bào, với hàng triệu tế bào thực hiện những chức năng khác nhau Tất cả các tế bào thực vật đều chia sẻ một cấu trúc chung, bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào tạo thành một khối có thể tích 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là yếu tố quan trọng để phân biệt tế bào thực vật với tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng chắc cho tế bào mà còn hỗ trợ khả năng sinh trưởng, đảm nhận hai chức năng chính trong quá trình phát triển của thực vật.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa, hay còn gọi là Middle Lamella, là một cấu trúc hình thành trong quá trình tế bào phân chia, có vai trò quan trọng trong việc xác định ranh giới giữa các tế bào và gắn kết chúng lại với nhau Thành phần chủ yếu của lớp giữa là Pectin, một polysaccharide tự nhiên Pectin có thể bị phân hủy bởi các enzyme trong quá trình chín của trái cây.
Lớp nhất (Primary cell wall) được hình thành trong quá trình sinh trưởng của tế bào, bao gồm khoảng 30% cellulose, một cấu trúc dài từ 1-5 µm với 2000-25.000 phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết với nhau Các chuỗi cellulose được kết chặt bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm OH, tạo thành cấu trúc tinh thể gọi là vi sợi với đường kính 3nm Cellulose có tính ổn định cao và hầu như không hòa tan Ngoài cellulose, lớp nhất còn chứa pectin và hemicellulose, góp phần điều tiết sự sinh trưởng của tế bào.
Lớp hai (lớp thành tế bào thứ cấp) hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, nhằm tăng cường độ bền cơ học cho thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất, chứa khoảng 60% cellulose và ít pectin hơn, do đó kết hợp ít nước và có độ đặc hơn Thành phần quan trọng nhất của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% trọng lượng khô của mô gỗ, đóng vai trò then chốt trong việc giữ cho tế bào cứng chắc Lignin không hòa tan trong dung môi, có trọng lượng phân tử cao và có mùi thơm đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn có thành tế bào bị biến đổi nhờ sự thẩm thấu của hợp chất Lignin vào các lớp Cellulose, tạo ra thành tế bào cứng cáp Các tế bào hóa gỗ hình thành nên hệ thống ống dẫn, có chức năng vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào trong mô bì và lớp vỏ củ như khoai tây, khoai lang trở nên cứng cáp nhờ sự ngấm các hợp chất suberin và sáp Điều này giúp cho lớp vỏ củ không thấm nước và khí, từ đó ngăn chặn quá trình trao đổi chất và sự xâm nhập của vi sinh vật.
Hóa Cutin là một lớp mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, được cấu tạo từ Cutin và sáp Lớp Cutin này có đặc tính không thấm nước và khí, giúp bảo vệ thực vật bằng cách hạn chế thoát hơi nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ hai lớp lipid phân cực, gọi là phospholipid, với một đầu kị nước hướng vào nhau và đầu ưa nước hướng ra ngoài và vào trong tế bào Chức năng chính của hai lớp lipid này là vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào, giúp duy trì sự cân bằng môi trường nội bào.
Màng tế bào là một màng chọn lọc, trong đó các protein được xen kẽ giữa các phân tử phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các con đường thông giữa nội bào và môi trường bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Protein trên màng tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn từ môi trường ngoài vào trong tế bào Chúng hoạt động như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp quá trình này diễn ra một cách chọn lọc.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào chỉ là những giọt nhỏ nằm rải rác trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết lại tạo thành không bào trung tâm, chiếm tới 80% thể tích tế bào Khi tế bào già, không bào trung tâm ngày càng lớn, đẩy nhân và chất nguyên sinh thành một lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT
Khái niệm chung và vai trò của nước trong đời sống thực vật
trò của nước trong đời sống thực vật
Các đặc tính của nước - thế năng nước
3 Sự hấp thu nước của thực vật
4 Quá trình vận chuyển nước trong cây
5 Quá trình thoát hơi nước ở lá
1 Khái niệm chung về quang hợp
3 Bản chất của quá trình quang hợp
4 Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quang hợp
Chương 4: Hô hấp ở thực vật
1 Khái niệm và vai trò của hô hấp
2 Cơ quan thực hiện – Ti thể
3 Cơ chế quá trình hô hấp
5 Cơ chế trao đổi lipid trong thực vật
Chương 5: Dinh dưỡng khoáng thực vật
1 Một số khái niệm về dinh dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
2 Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
4 Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
Chương 6: Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
2 Các yếu tố ảnh hưởng
3 Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là môn khoa học nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, cũng như sự vận chuyển chúng từ đất qua rễ, thân, cành tới lá và thoát ra ngoài không khí Một quá trình quan trọng trong thực vật xanh là quang hợp, nơi carbohydrate được tổng hợp từ nước và CO2 dưới ánh sáng Sự sinh trưởng và phát triển của cây diễn ra qua hàng trăm phản ứng, như hình thành hoa, trái và sự chín của trái, tất cả đều nằm trong phạm vi nghiên cứu của sinh lý thực vật.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là một loại mô thực vật có chức năng vận chuyển, bao gồm các tế bào gọi là ống libe hay ống sàng Những ống này kết nối với tế bào nhu mô, trong đó có tế bào kém với chất đậm đặc hơn, giúp tăng cường khả năng vận chuyển chất dinh dưỡng trong cây.
Cấu trúc của tế bào thực vật bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào, tạo nên một tổ chức chung cho hàng triệu tế bào đa bào với các chức năng riêng biệt.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào mới tạo thành một khối có thể tích 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là yếu tố quan trọng để phân biệt tế bào thực vật và tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng chắc cho tế bào mà còn hỗ trợ quá trình sinh trưởng, với hai chức năng chính là bảo vệ và duy trì hình dạng tế bào.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa, hay còn gọi là Middle Lamella, là cấu trúc hình thành trong quá trình tế bào phân chia, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định ranh giới giữa các tế bào và kết nối chúng với nhau Thành phần chính của lớp giữa này là Pectin, một polysaccharide có chức năng hỗ trợ độ bền cho tế bào Tuy nhiên, Pectin có thể bị phân hủy bởi các enzyme khi trái cây chín, làm thay đổi tính chất của tế bào.
Lớp nhất (Primary cell wall) được hình thành trong quá trình sinh trưởng của tế bào, bao gồm khoảng 30% cellulose, với các phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết tạo thành cấu trúc sợi dài từ 1-5 nm Các chuỗi cellulose được kết chặt nhờ liên kết hydrogen giữa các nhóm OH của phân tử đường, hình thành cấu trúc tinh thể gọi là vi sợi có đường kính 3 nm Cellulose rất ổn định và hầu như không hòa tan Ngoài cellulose, lớp nhất còn chứa pectin và hemicellulose, tạo thành một cấu trúc mềm dẻo và đàn hồi, giúp điều tiết sự sinh trưởng của tế bào.
Lớp hai (Secondary cell wall) được hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, nhằm tăng cường độ bền vững cơ học cho thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất, với hàm lượng cellulose chiếm khoảng 60%, và ít pectin hơn, dẫn đến việc kết hợp nước kém hơn và có độ đặc hơn Một thành phần quan trọng của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% trọng lượng khô của mô gỗ, đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho lớp tế bào cứng chắc Lignin không hòa tan trong các dung môi, có trọng lượng phân tử cao và có hương thơm đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn có thành tế bào trở nên cứng chắc do sự thẩm thấu của lignin vào các lớp cellulose Quá trình này tạo ra các tế bào hóa gỗ, hình thành hệ thống ống dẫn có nhiệm vụ vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào thực vật, như lớp vỏ củ khoai tây và khoai lang, chuyển hóa thành mô bần nhằm bảo vệ cây Các tế bào này bị ngấm các hợp chất suberin và sáp, tạo thành lớp vỏ không thấm nước và khí, từ đó ngăn cản quá trình trao đổi chất và sự xâm nhập của vi sinh vật.
Cutin là một lớp bảo vệ mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, giúp hạn chế thoát hơi nước và ngăn ngừa vi sinh vật xâm nhập Thành tế bào biểu bì chứa Cutin và sáp, tạo nên một lớp không thấm nước và khí, đảm bảo an toàn cho cây trồng.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ hai lớp lipid phân cực (phospholipid), trong đó đầu kị nước hướng vào nhau và đầu ưa nước hướng ra ngoài tế bào Cấu trúc này cho phép màng phospholipid hấp thu và vận chuyển nước vào trong tế bào, đảm bảo quá trình trao đổi nước diễn ra hiệu quả Nhiệm vụ chính của hai lớp lipid này là kiểm soát sự di chuyển của nước vào và ra khỏi tế bào.
Màng tế bào là một màng chọn lọc, được cấu tạo từ các protein xen kẽ giữa các phân tử phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các kênh thông giữa bên trong tế bào và môi trường bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Màng tế bào chứa các protein đóng vai trò quan trọng như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp vận chuyển các chất tan từ môi trường bên ngoài vào trong tế bào Các protein này có nhiệm vụ chọn lọc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn, đảm bảo sự trao đổi chất hiệu quả trong tế bào.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào xuất hiện dưới dạng những giọt nhỏ rải rác trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết với nhau để tạo thành túi lớn, cuối cùng hình thành một không bào trung tâm chiếm tới 80% thể tích tế bào Khi tế bào già đi, không bào trung tâm ngày càng lớn hơn, đẩy nhân và chất nguyên sinh thành một lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
Quá trình vận chuyển nước trong cây
Quá trình thoát hơi nước ở lá
Thực hành
1 Khái niệm chung về quang hợp
3 Bản chất của quá trình quang hợp
4 Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quang hợp
Chương 4: Hô hấp ở thực vật
1 Khái niệm và vai trò của hô hấp
2 Cơ quan thực hiện – Ti thể
3 Cơ chế quá trình hô hấp
5 Cơ chế trao đổi lipid trong thực vật
Chương 5: Dinh dưỡng khoáng thực vật
1 Một số khái niệm về dinh dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
2 Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
4 Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
Chương 6: Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
2 Các yếu tố ảnh hưởng
3 Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là môn khoa học nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, cũng như sự vận chuyển nước và các chất hòa tan từ đất qua rễ, thân, cành tới lá và thoát ra ngoài không khí Quang hợp, quá trình tổng hợp Carbohydrate từ nước và CO2 dưới ánh sáng, là một quá trình quan trọng chỉ xảy ra ở thực vật xanh Ngoài ra, sinh lý thực vật còn nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của cây, bao gồm hàng trăm phản ứng như hình thành hoa, trái và sự chín của trái.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là một loại mô thực vật chứa vách tế bào có tẩm lignin Trong mô libe, tế bào được gọi là ống libe hoặc ống sàng, chúng kết nối với các tế bào nhu mô, trong đó có tế bào kém với chất đậm đặc hơn.
Cấu trúc của tế bào thực vật bao gồm hàng triệu tế bào đa bào với các chức năng riêng biệt Tất cả tế bào thực vật đều có tổ chức chung, bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào mới tạo thành một khối lượng 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là đặc điểm nổi bật giúp phân biệt tế bào thực vật với tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng chắc cho tế bào mà còn hỗ trợ quá trình sinh trưởng, đảm bảo hai chức năng chính cho sự phát triển của thực vật.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa (Middle Lamella) là cấu trúc hình thành trong quá trình tế bào phân chia, đóng vai trò phân cách và gắn kết các tế bào lại với nhau Thành phần chính của lớp giữa này là Pectin, một chất có thể bị phân hủy bởi các enzyme khi trái cây chín.
Lớp nhất (Primary cell wall) được hình thành trong quá trình sinh trưởng và dãn của tế bào, bao gồm khoảng 30% cellulose, với cấu trúc sợi dài từ 1-5 µm, được tạo thành từ 2000-25.000 phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết với nhau Các chuỗi cellulose được kết chặt bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm OH của phân tử đường, tạo thành cấu trúc tinh thể vi sợi có đường kính 3nm Cellulose có tính ổn định cao và gần như không hòa tan Bên cạnh đó, lớp nhất còn chứa các thành phần vật liệu nền như pectin và hemicellulose.
Lớp hai (lớp thành tế bào thứ cấp) được hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, giúp tăng cường độ bền cơ học cho thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất, với hàm lượng cellulose cao hơn (khoảng 60%) và ít pectin, dẫn đến khả năng kết hợp nước thấp hơn và độ đặc hơn Một thành phần quan trọng của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% khối lượng khô của mô gỗ, đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho tế bào cứng chắc Lignin không hòa tan trong dung môi, có trọng lượng phân tử cao và mùi hương đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn có thành tế bào bị biến đổi nhờ sự thẩm thấu của lignin vào cellulose, khiến cho thành tế bào trở nên rắn chắc hơn Những tế bào hóa gỗ này hình thành hệ thống ống dẫn có nhiệm vụ vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào thực vật, như lớp vỏ củ khoai tây và khoai lang, trở nên cứng cáp và không thấm nước do sự tích tụ của các hợp chất suberin và sáp Quá trình này giúp bảo vệ thực vật bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật và cản trở sự trao đổi chất, giữ cho cây trồng an toàn trước các yếu tố bên ngoài.
Hóa Cutin là một lớp mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, bao gồm thành phần Cutin và sáp Lớp Cutin này không thấm nước và khí, có vai trò bảo vệ cây khỏi sự thoát hơi nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ hai lớp lipid phân cực, gọi là phospholipid, với cấu trúc đặc biệt gồm hai đầu: một đầu kị nước hướng vào trong và một đầu ưa nước hướng ra ngoài Chức năng chính của màng phospholipid là kiểm soát quá trình hấp thu và vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào, đảm bảo sự cân bằng môi trường nội bào.
Màng tế bào là một màng chọn lọc, được cấu tạo bởi các protein xen kẽ giữa các phân tử phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các kênh thông giữa bên trong tế bào và môi trường bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Màng tế bào chứa các protein có vai trò quan trọng như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp vận chuyển các chất tan từ môi trường bên ngoài vào trong tế bào Các protein này có nhiệm vụ chọn lọc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn, đảm bảo quá trình trao đổi chất diễn ra hiệu quả.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào chỉ là những giọt nhỏ rải rác trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết lại tạo thành các túi lớn, hình thành không bào trung tâm chiếm 80% thể tích tế bào Khi tế bào già, không bào trung tâm phát triển lớn hơn, đẩy nhân và chất nguyên sinh thành một lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
QUANG HỢP
Khái niệm chung về quang hợp
Bản chất của quá trình quang hợp
Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quang hợp
kiện môi trường đến quang hợp
Thực hành
HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Cơ chế trao đổi lipid trong thực vật
DINH DƯỠNG KHOÁN THỰC VẬT
Một số khái niệm về dinh dưỡng khoáng cây trồng và nitơ ở thực vật
dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
2 Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
4 Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
Chương 6: Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
2 Các yếu tố ảnh hưởng
3 Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là khoa học nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, vận chuyển nước và các chất hòa tan từ đất qua rễ, thân, cành đến lá, và quá trình thoát hơi nước ra không khí Một trong những quá trình quan trọng trong thực vật xanh là quang hợp, nơi mà carbohydrate được tổng hợp từ nước và CO2 dưới tác động của ánh sáng tại diệp lục tố Bên cạnh đó, sinh lý thực vật cũng nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của cây, bao gồm hàng trăm phản ứng như hình thành hoa, trái và sự chín của trái.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là loại mô thực vật chứa vách tế bào được tẩm Lignin Trong mô libe, các tế bào được gọi là ống libe hoặc ống sàng, chúng có chức năng vận chuyển chất dinh dưỡng Ống sàng kết nối với các tế bào nhu mô, trong đó có tế bào kém với chất đậm đặc hơn, giúp tăng cường khả năng trao đổi chất trong cây.
Cấu trúc tế bào thực vật bao gồm hàng triệu tế bào đa bào với các chức năng riêng biệt Mỗi tế bào thực vật có tổ chức chung, bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào mới tạo thành một khối có thể tích 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là đặc điểm nổi bật giúp phân biệt tế bào thực vật với tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng chắc cho tế bào mà còn hỗ trợ khả năng sinh trưởng, với hai chức năng chính là bảo vệ và duy trì hình dạng tế bào.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa, hay còn gọi là Middle Lamella, là lớp ranh giới hình thành khi tế bào phân chia, giúp gắn kết các tế bào lại với nhau Thành phần chính của lớp này là Pectin, một polysaccharide quan trọng Khi trái cây chín, Pectin có thể bị phá vỡ bởi các enzyme, ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào.
Lớp nhất (tế bào) được hình thành trong quá trình sinh trưởng và dãn của tế bào, bao gồm khoảng 30% cellulose với các phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết tạo thành cấu trúc sợi dài Các chuỗi cellulose được kết chặt bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm OH của phân tử đường, hình thành cấu trúc tinh thể gọi là vi sợi với đường kính 3nm Cellulose rất ổn định và gần như không hòa tan Bên cạnh đó, lớp nhất còn chứa pectin và hemicellulose, góp phần vào tính chất mềm dẻo và đàn hồi của tế bào.
Lớp hai (lớp thành tế bào thứ cấp) được hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, nhằm tăng cường độ bền cho thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất và chứa khoảng 60% cellulose, ít pectin hơn, do đó có khả năng kết hợp nước thấp hơn và đậm đặc hơn Một thành phần quan trọng của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% trọng lượng khô của mô gỗ, đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì độ cứng cho tế bào Lignin không hòa tan trong dung môi, có trọng lượng phân tử cao và mang hương thơm đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn trong cây có thành tế bào bị biến đổi nhờ sự thẩm thấu của lignin vào các lớp cellulose, tạo nên sự cứng chắc cho thành tế bào Những tế bào hóa gỗ này hình thành hệ thống ống dẫn, có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào của mô bảo vệ, như mô bì và lớp vỏ củ, chuyển hóa thành bần Ví dụ, lớp vỏ của khoai tây và khoai lang chứa các hợp chất suberin và sáp, khiến cho chúng trở nên không thấm nước và khí Điều này giúp ngăn chặn quá trình trao đổi chất và bảo vệ cây khỏi sự xâm nhập của vi sinh vật.
Hóa Cutin là một lớp mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, giúp bảo vệ thực vật Thành tế bào biểu bì chứa Cutin và sáp, tạo thành lớp chắn không thấm nước và khí, có nhiệm vụ hạn chế thoát hơi nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ hai lớp lipid phân cực, gọi là phospholipid, với cấu trúc đặc biệt: đầu kị nước hướng vào nhau, trong khi đầu ưa nước tiếp xúc với môi trường bên ngoài và bên trong tế bào Chức năng chính của hai lớp lipid này là giúp vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào, đảm bảo sự cân bằng nước và các chất cần thiết cho hoạt động sống của tế bào.
Màng tế bào là một cấu trúc chọn lọc, bao gồm các protein xen kẽ giữa các phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các kênh thông giữa môi trường bên trong tế bào và bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Protein trên màng tế bào đóng vai trò quan trọng như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp vận chuyển các chất tan từ môi trường bên ngoài vào trong tế bào Chúng có khả năng chọn lọc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn, đảm bảo quá trình trao đổi chất diễn ra hiệu quả.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào chỉ xuất hiện dưới dạng những giọt nhỏ trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết lại thành các túi lớn, hình thành không bào trung tâm chiếm tới 80% thể tích tế bào Khi tế bào già đi, không bào trung tâm ngày càng lớn và chiếm gần hết thể tích tế bào, đẩy nhân và chất nguyên sinh vào một lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
sự hấp thu dinh dưỡng ở rễ
Vai trò sinh lý của các nguyên tố đa – vi lượng
nguyên tố đa – vi lượng
SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT
Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
Thi/kiểm tra kết thúc môn học
CHƯƠNG 1 SINH LÝ TẾ BÀO THỰC VẬT
Giới thiệu về cấu tạo, tổ chức của đơn vị cơ bản nhất tạo nên thực vật – tế bào thực vật
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong sinh lý tế bào, đặc tính lý, hoá của tế bào thực vật
+ Trình bày được cấu trúc và chức năng của các thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật
+ Sử dụng hiệu quả kính hiển vi
+ Có kỹ năng làm tiêu bản
+ Nhận biết được thành phần cấu tạo tế bào thực vật
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi
1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh lý tế bào
Sinh lý tế bào học là một lĩnh vực khoa học quan trọng nghiên cứu các quá trình sống của cây, bao gồm sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng, vận chuyển nước và các chất hòa tan từ đất qua rễ, thân, cành tới lá, và quá trình thoát hơi nước ra ngoài không khí Quang hợp, quá trình tổng hợp Carbohydrate từ nước và CO2 dưới ánh sáng, là một trong những quá trình thiết yếu chỉ có ở thực vật xanh Ngoài ra, sinh lý thực vật còn nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của cây, bao gồm hàng trăm phản ứng như hình thành hoa, trái và sự chín của trái.
2 Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lí hóa của tế bào
Sơ lược về cấu trúc của thực vật
Hình 1.1: Cấu tạo tổng quát của cơ thể thực vật Mặt cắt: (a) lá, (b) thân, (c) rễ
* Về mặt hình thái cây vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng gồm 3 cơ quan chính:
- Rễ: giúp cây đứng vững và hấp thu khoáng, nước
- Thân: liên kết lá – rễ, vận chuyển các chất dự trữ
- Lá: làm nhiệm vụ quang hợp và thoát hơi nước
Mô phân sinh là nơi phân cắt tế bào, có 3 vùng chính: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh rễ và mô phân sinh chồi non
Mô dinh dưỡng có 3 loại chính:
- Mô biểu bì: lông hút (rễ) và khí khẩu (lá) là cơ quan nằm trên những mô biểu bì
Nhu mô: thực hiện dự trữ, quang hợp,…
Giao mô: gần phía ngoài của thân, cuống lá, loại mô này có khả năng kéo dài
Cương mô: giúp cơ quan cứng cáp, chống đỡ Mô này không có khả năng kéo dài
- Mô mạch: có mô gỗ và mô libe
+Mô gỗ: tế bào mô gỗ có vách dày và chết đi khi già Nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng và các chất khác
Mô libe là loại mô thực vật có chức năng vận chuyển, với thành phần chính là vách tế bào chứa lignin Trong mô libe, các tế bào được gọi là ống libe hay ống sàng, và chúng liên kết với tế bào nhu mô, trong đó có tế bào kém với chất đậm đặc hơn.
Tế bào thực vật là đơn vị cấu trúc cơ bản của sinh vật đa bào, được hình thành từ hàng triệu tế bào với các chức năng riêng biệt Mỗi tế bào thực vật đều có một tổ chức chung, bao gồm thành tế bào, nguyên sinh chất và không bào, giúp duy trì sự sống và hoạt động của thực vật.
Tế bào thực vật trong các mô thường có hình dạng đa giác và kích thước rất nhỏ, với khoảng 1 triệu tế bào tạo thành một khối có thể tích 1 cm³.
Hình 1.2: Mô tả cấu trúc của một tế bào thực vật 2.1 Thành tế bào a/ Cấu trúc thành tế bào
Cấu trúc thành tế bào là yếu tố chính để phân biệt tế bào thực vật và tế bào động vật Thành tế bào không chỉ mang lại sự cứng chắc cho tế bào mà còn hỗ trợ khả năng sinh trưởng, với hai chức năng chính là bảo vệ và duy trì hình dạng cho tế bào.
- Bao bọc, bảo vệ tế bào chống lại các áp lực bên ngoài và bên trong do áp suất thủy tĩnh của không bào gây ra
- Ngăn cản sự thâm nhập tự do, giúp vận chuyển nước và các ion khoáng ra ngoài hay vào trong tế bào nhờ hiện tượng khuếch tán
Thành tế bào thực vật bào gồm vách sơ lập (lớp nhất), vách hậu lập (lớp hai) và lớp chung (lớp giữa)
Lớp giữa, hay còn gọi là Middle Lamella, được hình thành trong quá trình tế bào phân chia, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định ranh giới giữa các tế bào và kết nối chúng với nhau Thành phần chính của lớp giữa này là Pectin, một polysaccharide có khả năng bị phân hủy bởi các enzyme khi trái cây chín.
Lớp nhất (Primary cell wall) được hình thành trong quá trình sinh trưởng của tế bào, có cấu trúc từ các chất liệu mềm dẻo và đàn hồi, giúp điều tiết sự phát triển của tế bào Thành phần chính của lớp nhất bao gồm khoảng 30% cellulose, với 2000-25.000 phân tử 1-4 β-D-glucan liên kết tạo thành sợi dài từ 1-5 mm Các chuỗi cellulose được kết chặt bởi liên kết hydrogen giữa các nhóm OH của phân tử đường, hình thành cấu trúc tinh thể gọi là vi sợi có đường kính 3 nm Cellulose rất ổn định và hầu như không hòa tan, bên cạnh đó, lớp nhất còn chứa pectin và hemicellulose làm thành phần vật liệu nền.
Lớp hai (Secondary cell wall) được hình thành khi tế bào ngừng sinh trưởng, nhằm tăng cường độ bền vững cơ học của thành tế bào Lớp này thường dày hơn lớp nhất, với hàm lượng cellulose chiếm khoảng 60%, và ít pectin hơn, dẫn đến việc kết hợp nước kém hơn và có độ đặc hơn Một thành phần quan trọng của lớp hai là lignin, chiếm từ 15-30% trong lượng khô của mô gỗ, có vai trò quyết định trong việc giữ cho lớp tế bào cứng chắc Lignin không hòa tan trong các dung môi, có trọng lượng phân tử cao và mang hương thơm đặc trưng.
Hình 1.3: Cấu tạo vách tế bào
5 b/ Những biến đổi của thành tế bào
Trong qua trình phát triển của tế bào, tùy theo chức năng đảm nhiệm của tế bào mà thành tế bào có thể có những biến đối sau:
Hóa gỗ là quá trình mà các mô dẫn có thành tế bào trở nên cứng chắc nhờ sự thấm nhập của lignin vào các lớp cellulose Tế bào hóa gỗ hình thành hệ thống ống dẫn, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước trong cây.
Hóa bần là quá trình mà các tế bào thực vật, như lớp vỏ củ khoai tây và khoai lang, bị ngấm các hợp chất suberin và sáp, tạo thành lớp bảo vệ không thấm nước và khí Điều này giúp ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật và cản trở quá trình trao đổi chất, bảo vệ cây trồng khỏi những tác động bên ngoài.
Hóa Cutin là lớp bảo vệ mỏng bao phủ tế bào biểu bì của lá, quả và thân cây, giúp hạn chế thoát hơi nước và ngăn chặn vi sinh vật xâm nhập Thành tế bào biểu bì chứa Cutin và sáp, tạo nên lớp không thấm nước và khí, đảm bảo an toàn cho thực vật.
Hình 1.4: Những biến đổi của thành tế bào 2.2 Chất nguyên sinh a/ Màng tế bào (Plasma membrane)
Màng tế bào được cấu tạo từ 2 lớp lipid phân cực, gọi là phospholipid, với một đầu kị nước hướng vào nhau và đầu ưa nước hướng ra ngoài và vào trong tế bào Chức năng chính của lớp màng phospholipid này là điều chỉnh việc vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào, giúp duy trì sự cân bằng nội môi.
Màng tế bào là một màng chọn lọc, được cấu tạo từ các protein xen kẽ giữa các phân tử phospholipid Một số protein này xuyên qua lớp lipid, tạo ra các con đường thông suốt giữa môi trường bên trong tế bào và bên ngoài.
Số lượng protein trên màng khác nhau, có những màng có protein chiếm 50%
Màng tế bào chứa các protein đóng vai trò quan trọng như enzyme, chất nhận hoặc chất xúc tác, giúp vận chuyển các chất hòa tan từ môi trường bên ngoài vào trong tế bào Những protein này có nhiệm vụ chọn lọc vận chuyển các chất hòa tan có trọng lượng phân tử lớn, đảm bảo sự hoạt động và chức năng của tế bào.
Hình 1.5: Màng tế bào b/Tế bào chất
Tế bào chất bao gồm những thể (Ribosomes), hạt (lục lạp = Chloroplast), hệ thống ống (mạng lưới nội chất = Endoplasmic Reticulum, ER), không bào (Vacuole)
Khi tế bào còn non, không bào chỉ là những giọt nhỏ nằm rải rác trong nguyên sinh chất Khi tế bào trưởng thành, các giọt này liên kết lại tạo thành không bào trung tâm, chiếm tới 80% thể tích tế bào Khi tế bào già, không bào trung tâm ngày càng lớn lên, đẩy nhân và chất nguyên sinh thành một lớp mỏng sát thành tế bào Ngược lại, ở các mô dự trữ, không bào sẽ thu hẹp lại để chứa các chất dự trữ.
