Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành PHẦN SINH HỌC CƠ THỂ Sau khi nghiên cứu Sinh học tế bào, ta sẽ tìm hiểu những kiến thức sinh học ở cấp độ cao hơn, đó là Sinh học cơ thể Trong sinh học, đặc biệt là[.]
Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành PHẦN SINH HỌC CƠ THỂ Sau nghiên cứu Sinh học tế bào, ta tìm hiểu kiến thức sinh học cấp độ cao hơn, Sinh học thể Trong sinh học, đặc biệt lĩnh vực nghiên cứu sinh học thể, đạt thành tựu khơng có tầm quan trọng mặt lí luận mà cịn có giá trị thực tiễn lớn lao\ CHƯƠNG I: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG A – CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT I SỰ HẤP THỤ NƯỚC VÀ MUỐI KHOÁNG Ở RỄ Rễ quan hấp thụ nước muối khống a Hình thái rễ Trồng chậu chậm lớn so với trồng đất vườn chậu ngăn cản phát triển hệ rễ - Rễ gồm rễ rễ bên - Rễ phát triển đâm sâu lan tỏa hướng đến nguồn nước - Rễ phát triển liên tục, có nhiều lơng hút từ làm tăng diện tích tiếp xúc rễ đất - Lơng hút có khơng bào lớn, tế bào biểu bì kéo dài, thành tế bào mỏng không thấm cutin, áp suất thẩm thấu cao hoạt động hô hấp rễ mạnh Chú ý: Các phân tử nước tế bào tồn dạng tự dạng liên kết Vì vậy, nước vừa thành phần cấu tạo vừa dung mơi hịa tan nhiều chất cần thiết muối khoáng cho hoạt động sống tế bào, đồng thời nước cịn mơi trường phản ứng sinh hóa Nước chiếm tỉ lệ lớn tế bào Nếu khơng có nước, tế bào khơng thể tiến hành chuyển hóa vật chất để trì sống b Rễ phát triển nhanh bề mặt hấp thụ - Rễ cạn hấp thụ nước ion khống chủ yếu qua miền lơng hút - Rễ sinh trưởng nhanh chiều sâu, phân nhánh chiếm chiều rộng đặc biệt tăng nhanh số lượng lông hút - Lông hút tạo bề mặt tiếp xúc rễ đất đến hàng chục, chí hàng trăm , đảm bảo rễ hấp thụ nước ion khoáng đạt hiệu cao *** Lông hút dễ gãy tiêu biến môi trường ưu trương, axit hay thiếu oxi Cơ chế hấp thụ nước ion khoáng rễ a Hấp thụ nước ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút * Hấp thụ nước: Sự xâm nhập nước từ đất vào tế bào lông hút theo chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): Nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khống, nhiều nước) sang mơi trường ưu trương (nhiều ion khống, nước) - Dịch tế bào rễ ưu trương so với dung dịch đất nguyên nhân Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành Q trình nước đóng vai trị bơm hút, hút nước lên phía trên, làm giảm hàm lượng nước tế bào lông hút Nồng độ chất tan cao (các axit hữu cơ, đường saccarozo…) sinh trình chuyển hóa vật chất * Hấp thụ ion khoáng: Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ theo chế Cơ chế thụ động: Một số ion khống từ đất vào tế bào lơng hút theo chế thụ động (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp) Cơ chế chủ động: Một số ion khống mà có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn lượng ATP từ hô hấp MỞ RỘNG Trong nông nghiệp cần tưới nước, bón phân thời kì, xới đất sục bùn để đất thơng thống tạo điều kiện rễ dễ hơ hấp b Dịng nước ion khống từ đất vào mạch gỗ rễ Hình 3.3 Con đường xâm nhập nước ion khoáng vào rễ A - Mặt cắt ngang rễ; B – Hai đường xâm nhập nước ion khoáng vào rễ - Theo đường: Gian bào tế bào chất Con đường gian bào Con đường tế bào chất Đường Nước ion khống theo khơng gian Nước ion khoáng qua hệ thống bó sợi xenllulozo thành TB đến khơng bào từ TB sang TB khác qua nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sợi liên bào nối không bào, qua sang đường TB chất để vào mạch gỗ rễ TB nội bì vào mạch gỗ rễ Đặc điểm Nhanh, khơng chọn lọc Chậm, chọn lọc Vai trị đai Caspari: Chặn cuối đường gian bào không chọn lọc giúp điều chỉnh, chọn lọc chất vào tế bào, Có thể coi vòng đai ngăn cản di chuyển nước muối theo chiều ngang thân Ảnh hưởng tác nhân mơi trường q trình hấp thụ nước ion khoáng rễ Các yếu tố ngoại cảnh như: Áp suất thẩm thấu dung dịch đất, độ pH, độ thoáng đất… ảnh hưởng đến hấp thụ nước ion khoáng rễ II VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY Dòng mạch gỗ (Xilem) Dòng mạch rây (Phlolem) Dòng lên Dòng xuống Vận chuyển nước ion khoáng từ đất vào mạch Vận chuyển chất hữu ion khoáng di gỗ rễ tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ động , … quang hợp từ đến Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành thân để lan tỏa đến phần khác Dòng mạch gỗ a Cấu tạo mạch gỗ nơi cần sử dụng dự trữ rễ, hạt, củ, quả… - Tế bào mạch gỗ gồm tế bào chết, có loại là: quản bào mạch ống - Chúng khơng có màng bào quan - Các tế bào loại nối với theo cách đầu tế bào nối với đầu tế bào thành ống dài từ rễ lên để dòng mạch gỗ di chuyển bên - Quản bào mạch ống nối với theo cách: đầu tế bào nối với đầu tế bào thành ống dài từ rễ đến cho dòng mạch gỗ di chuyển bên - Quản bào mạch ống xếp sát vào theo cách lỗ bên tế bào sít khớp với lỗ bên tế bào khác tạo lối cho dòng vận chuyển ngang - Thành mạch gỗ linhin hóa tạo cho mạch gỗ có độ bền chịu áp suất nước b Thành phần dịch mạch gỗ Dịch mạch gỗ chủ yếu nước ion khống Ngồi cịn có chất hữu tổng hợp từ rễ (axit amin, amit, vitamin, hoocmon xitokinin, ancaloit…) tổng hợp rễ c Động lực đẩy dòng mạch gỗ - Lực đẩy (áp suất rễ): Do áp suất thẩm thấu rễ tạo Chẳng hạn: tượng ứ giọt, rỉ nhựa - Lực hút thoát nước lá: Tế bào bị nước hút nước từ tế bào nhu mơ bên cạnh, sau tế bào nhu mô hút nước từ mạch gỗ từ tạo lực hút kéo nước từ rễ lên - Lực liên kết phân tử nước với với thành mạch gỗ thành dòng nước liên tục Chú ý: - Hiện tượng rỉ nhựa tượng mặt cắt thân tiết chất dịch ẩm ướt Khi thân bị cắt ngang làm gián đoạn hệ thống mạch gỗ mạch rây, lực đẩy áp suất rễ tiếp tục đẩy dòng mạch gỗ lên tạo tượng rỉ nhựa bề mặt - Hiện tượng ứ giọt tượng bụi, thân thảo thường có giọt nước đọng mép vào buổi sáng sớm Nguyên nhân nước bị đẩy theo mạch gỗ từ rễ lên lá, khơng thành độ ẩm khơng khí cao đọng lại thành giọt mép Dòng mạch rây a Cấu tạo mạch rây Mạch rây gồm tế bào sống ống rây tế bào kèm Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành Tế bào ống rây tế bào chuyển hóa cao cho vận chuyển chất với đặc điểm không nhân, bào quan, chất nguyên sinh lại sợi mảnh Nhiệm vụ: Tham gia trực tiếp vận chuyển dịch mạch rây Tế bào kèm: Là tế bào nằm cạnh tế bào ống rây với đặc điểm nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ Nhiệm vụ: Cung cấp lượng cho tế bào ống rây - Cách xếp tế bào ống rây tế bào kèm: + Các tế bào ống rây nối với qua rây tạo thành ống xuyên suất từ tế bào quang hợp tới quan dự trữ + Các tế bào kèm nằm sát, xung quanh tế bào ống rây Mạch rây nối tế bào quan nguồn với tế bào quan chứa giúp dòng mạch rây chảy từ nơi có áp suất thẩm thấu cao đến nơi có áp suất thẩm thấu thấp b Thành phần dịch mạch rây Chủ yếu đường saccarozo, axit amin, hoocmon thực vật, số hợp chất hữu khác (như ATP), số ion khoáng sử dụng lại, đặc biệt nhiều kali làm cho dịch mạch rây có pH từ – 8,5 c Động lực dòng mạch rây Là chênh lệch áp suất thẩm thấu quan nguồn (lá) quan chứa (rễ, củ, quả…) Mối quan hệ dòng mạch gỗ dòng mạch rây Nước từ mạch gỗ sang mạch rây từ mạch rây sang mạch gỗ theo đường vận chuyển ngang Hình 3.6 Sự lưu thơng mạch gỗ mạch rây III THỐT HƠI NƯỚC Vai trị q trình nước - Khoảng 98% lượng nước mà rễ hấp thụ bị qua đường nước Chỉ có khoảng 2% lượng nước qua sử dụng để tạo mt hoạt động sống, có chuyển hóa vật chất, tạo vật chất hữu cho thể - Nhờ có thoát nước lá, nước cung cấp đến tế bào - Thoát nước động lực đầu dịng mạch gỗ có vai trị: Giúp vận chuyển nước, ion khống chất tan từ rễ đến quan mặt đất, tạo môi trường liên kết phận cây, tạo độ cứng cho thực vật thân thảo - Nhờ có THN, khí khổng mở cho khí khuếch tán vào cung cấp cho trình quang hợp Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành H Q trình nước H Cấu tạo *** Thoát nước giúp hạ nhiệt độ vào ngày nắng nóng, đảm bảo cho trình sinh lý xảy bình thường Nhiệt độ nước mạnh thấp nhiệt độ héo đến Thoát nước qua a Lá quan thoát nước - Các tế bào biểu bì tiết lớp cutin Lớp cutin phủ tồn bề mặt trừ khí khổng - Cây thường xuân nhiều loài gỗ khác lồi sa mạc biểu bì khơng có khí khổng có lớp cutin dày khơng nước qua mặt *** Mặt đoạn khơng có khí khổng có nước thoát nước diễn qua lớp cutin biểu bì lá, lớp cutin dày, nước giảm ngược lại b Hai đường thoát nước: qua khí khổng qua cutin * Thốt nước qua khí khổng: Cấu tạo khí khổng: Mỗi khí khổng gồm hai tế bào hình hạt đậu úp vào Đó tế bào sống, chứa nhiều lục lạp, tế bào có vách dày khơng đồng đều, phần vách dày, phần mỏng Do tế bào trương nước, vách phía ngồi giãn nở nhiều vách phía trong, làm độ cong tế bào tăng khe mở rộng Ngược lại, lúc tế bào không trương nước, khe nhỏ đóng lại Hình 3.9 Cấu tạo khí khổng - Thốt nước chủ yếu qua khí khổng, điều tiết độ mở khí khổng quan trọng - Độ mở khí khổng phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước khí khổng gọi tế bào hạt đậu Khi no nước, thành mỏng tế bào khí khổng căng làm cho thành dày cong theo thành mỏng khí khổng mở Khi nước, thành mỏng hết căng thành dày duỗi thẳng, khí khổng đóng lại Tuy nhiên, khí khổng khơng đóng hồn tồn * Thốt nước qua cutin biểu bì lá: - Lớp cutin dày, thoát nước giảm ngược lại - So sánh hai đường thoát nước Con đường qua khí khổng Con đường qua cutin - Vận tốc lớn, điều chỉnh việc đóng, mở khí khổng - Vận tốc nhỏ, không điều chỉnh Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành - Vận tốc thoát nước khơng phụ thuộc vào diện tích mà phụ thuộc chặt chẽ vào chu vi diện tích - Con đường chủ yếu xảy cịn Vì hàng trăm khí khổng có tổng chu non Ở già, lớp cutin dày, thoát nước vi lớn nhiều so với chu vi lí lượng chủ yếu xảy khí khổng nước qua khí khổng chủ yếu Các tác nhân ảnh hưởng đến q trình hình thành nước Nước, ánh sáng, nhiệt độ, gió ion khoáng ảnh hưởng đến thoát nước Nước: Điều kiện cung cấp nước độ ẩm khơng khí ảnh hưởng nhiều đến nước thơng qua việc điều tiết độ mở khí khổng Ánh sáng: Khí khổng mở chiếu sáng Độ mở khí khổng tăng từ sáng đến trưa nhỏ lúc chiều tối, ban đêm khí khổng mở Nhiệt độ, gió, số ion khống…: Cũng ảnh hưởng đến thoát nước ảnh hưởng đến tốc độ thoát phân tử nước Cân nước tưới tiêu hợp lí cho trồng Cân nước tính so sánh lượng nước rễ hút vào (A) lượng nước (B) - Khi A = B: Mơ đủ nước phát triển bình thường - Khi A > B: Mô thừa nước phát triển bình thường - Khi A < B: Mất cân nước, héo, lâu ngày bị hư hại chết IV VAI TRÒ CỦA NGUN TỐ KHỐNG Ngun tố dinh dưỡng khống thiết yếu - Là nguyên tố mà thiếu khơng hồn thành chu trình sống Nguyễn Thị Ngọc Lê – THPT Kim Thành - Không thể thay nguyên tố khác - Phải trực tiếp tham gia vào trình chuyển hóa vật chất thể Phân loại: - Nguyên tố đại lượng(> 100mg/kg chất khô) gồm: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg - Nguyên tố vi lượng (