D- H+ A→ H A
4. Sự hấp thụ khoáng ở thực vật
4.1.2. Cơ chế hút khoáng chủ động
Là sự vận chuyển các ion ngược chiều gradient nồng độ, đòi hỏi cung cấp năng lượng ATP từ hô hấp, hấp thu có tính chọn lọc.
* Thuyết chất mang
Trên màng sinh chất có nhiều phân tử, hợp chất đặc biệt được tạo ra trong quá trình trao đổi chất. Chúng đóng vai trò quan trọng là chất mang, có khả năng liên kết với các ion tạo thành các phức chất có tính linh động cao, dễ dàng chuyển vào trong tế bào. Tới mặt trong của màng, liên kết không bền bị phá vỡ, các ion được giải phóng, chất mang quay trở ra bề mặt màng để tiếp tục vận chuyển các nguyên tố khoáng. Về bản chất, chất mang có tính chuyên hoá cao chỉ mang một ion nào đó hoặc mang chung cho nhiều loại ion (mang các ion có hoá trị gần nhau). Chất mang có bản chât là các protein lưỡng tính, các protein co duỗi, có thể là sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi gluxit, protein, ATP-ase, các enzym oxy hoá-khử, các cytocrom. Gần đây, có ý kiến cho rằng, chất mang có thể là các nucleoproteit.
+ Học thuyết Vander Hovert (1937):
+ Học thuyết Benet Clark (1956): Các photpholipit có thể đóng vai trò quan trọng trong
sự vận chuyển các ion qua màng. Chúng sẽ lấy các ion ở phía ngoài và tách chúng vào phía không gian bên trong khi thuỷ phân.
+ Học thuyết Lundergardh (cơ chế bơm Cytocrom – 1960): Hệ cytocromidase có thể
đóng vai trò chất mang đối với các anion. Trên màng sinh chất có điện thế oxy hoá khử nhất định khiến hệ cytocrom bị oxy hoá ở mặt ngoài có chứa Fe3+ liên kết được với 3
anion hoá trị 1 và lại bị khử ở phía trong của màng (trở thành dạng Fe2+) liên kết được với 2 anion, giải phóng 1 anion vào trong chất sống.
Quan điểm hiện đại: Quan điểm của Anthon, Spansmek (1986) về cơ chế bơm proton.
Màng sinh học không chỉ là màng ngăn mà còn tham gia vào quá trình trao đổi chất, trên màng có nhiều enzym quan trọng, đặc biệt là ATP- photphohydrolase có nhiệm vụ thuỷ phân ATP theo phương trình phản ứng:
ATP + nH2O ADP + Pi + (n-1)H+ + (n-1)OH-
H+ được đẩy ra ngoài, OH- bị đẩy vào trong, màng tế bào phân cực hình thành một điện thế khoảng 200 mV, tạo lực hút các cation từ bên ngoài vào trong. Còn các anion được hút vào với sự tham gia của năng lượng.
Về cơ chế vận chuyển phức hệ ion- chất mang hiện đang còn nhiều quan điểm khác nhau. Nhiều tác giả cho rằng, ion và chất mang tạo thành một phức chất tan trong nước và có thể khuếch tán qua màng sinh chất một cách dễ dàng theo gradient nồng độ (chất mang khuếch tán), quay (chất mang quay) hoặc chúng trượt dọc theo các lỗ đẩy nước của màng (chất mang trượt). Năng lượng sinh ra trong quá trình hô hấp được sử dụng vào việc hình thành phức hệ ion - chất mang, quá trình vận chuyển phức hệ và giải phóng ion.
* Thuyết chất nhận: Xabinhin cho rằng chất nhận là những sản phẩm tạo ra trong quá
trình trao đổi chất, có thể liên kết với các ion đặc trưng. Chất nhận không quay trở lại như chất mang mà hình thành và đi vào các con đường chuyển hoá vật chất. NH4+ liên kết một cách nhanh chóng trên màng tế bào, tổng hợp axit amin tương ứng. Các ion có thể phản ứng với các chất ngay trên màng sinh chất và đi vào các con đường trao đổi chất đặc trưng của nó. Sự đối khoáng ion là một biểu hiện của sự có mặt chất nhận đặc trưng, NH4+ là chất nhận đặc trưng của PO43-
* Thuyết túi uống: Túi uống là hình thức phổ biến ở động - thực vật bậc thấp. Khi có 1 ion
hay 1 chất nào đó, màng tế bào lõm dần vào và bao quanh lấy ion và chuyển dần vào trong. Khi vào sinh chất, các túi bắt đầu mất nước, teo lại, màng túi bị phân huỷ, các chất được giải phóng. Glucosa là chất được hấp thụ nhanh bằng con đường này. Màng nguyên sinh là một túi uống chủ động, đặc biệt khi nồng độ chất khoáng cao.
Tóm lại: Hút khoáng là một quá trình phức tạp, cho đến nay chưa có thuyết nào giải thích đầy đủ, trọn vẹn. Trong hai cơ chế hút khoáng, cây hút khoáng theo cơ chế chủ động là chủ yếu, bị động là thứ yếu. Múc độ của từng cơ chế phụ thuộc vào bản chất, vai trò và trạng thái sinh lý của tế bào.
Về đầu trang