Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng. Trong môi trường nước, muối khoáng phân li thành các ion. Sự hấp thụ các ion khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.
RỄ LÀ CƠ QUAN HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG:
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 nhanh bề mặt hấp thụ:
– Rễ cây phát triển đâm sâu, lan toả hướng đến nguồn nước trong đất.
– Rễ sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng và nước đạt hiệu quả cao nhất.
– Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.
– Lông hút rất dễ gãy và tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu oxi.
CƠ CHẾ HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY:
Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút:
Hấp thụ nước
– Sự xâm nhập của nước 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)
– 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
+ Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất
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 (đi 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, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng.
Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ:
– Theo 2 con đường:gian bào và tế bào chất.
+ Con đường gian bào: đi theo không gian giữa các tế bào và các bó sợi xenlulôzơ bên trong thành tề bào. Con đường này đi đến nội bì đai Caspari (đai này điều chỉnh dòng vận chuyển vào trung trụ)
+ Con đường tế bào chất : đi xuyên qua tế bào chất của các tế bào
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.
PHẦN II – HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI
Câu 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 đến 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 thu nước và các ion khoáng được thuận lợi.
Câu 2. 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 làm lông hút chết và không hình thành được lông hút mới. Do đó cây không hấp thu được nước dẫn đến mất cân bằng nước và cây bị chết.
Câu 3. Nước được vận chuyển từ đất vào mạch gỗ của rễ bằng con đường nào?
TRẢ LỜI
Dòng nước và ion khoáng từ đất đi vào mạch gỗ theo hai con đường:
– Con đường thứ nhất đi theo không gian giữa các tế bào và không gian giữa các bó sợi xenlulôzơ bên trong thành tế bào, đó là con đường gian bào. Khi đi vào nội bì bị đai Caspari chặn lại nên phải chuyển vào con đường tế bào chất. Đai Caspari điều chỉnh dòng vận chuyển vào trung trụ
– Con đường thứ hai xuyên qua tế bào chất của các tế bào (con đường tế bào chất)
Câu 4. Hãy phân biệt cơ chế hấp thụ nước với cơ chế hấp thụ ion khoáng ở rễ cây?
TRẢ LỜI:
– Cơ chế hấp thụ nước: Nước được hấp thụ vào rễ theo cơ chế chủ động (hiện tượng thẩm thấu); nước di chuyển từ nơi môi trường có nồng độ chất tan thấp (đất – môi trường nhược trương) vào môi trường có nồng độ chất tan cao (tế bào rễ)
– Các ion khoáng di chuyển từ đất vào tế bào rễ theo 2 cơ chế:
à Thụ động: theo chiều nồng độ từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp
à Chủ động: đối với một số ion cây có nhu cầu cao như (K+) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ và phải cần cung cấp năng lượng ATP của quá trình hô hấp.
Câu 5. Tại sao quá trình hấp thụ nước và chất khoáng lại liên quan chặt chẽ với quá trình hô hấp của rễ?
TRẢ LỜI:
Trong quá trình hô hấp của rễ đã tạo ra các sản phẩm trung gian. Sản phẩm này góp phần làm tăng áp suất thẩm thấu của lông hút và tạo động lực hấp thụ nước và khoáng từ môi trường
Hô hấp tạo ra năng lượng ATP, nhờ đó mới vận chuyển chủ động các ion khoáng đi ngược gradien nồng độ.
Câu 6. Trình bày vai trò của nước đối với tế bào và cơ thể thực vật?
TRẢ LỜI:
– Nước tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào
– Nước là môi trường thuận lợi cho các phản ứng trao đổi chất và tham gia các phản ứng sinh hóa trong cơ thể
– Nước đảm bảo độ nhớt chất nguyên sinh, độ bền vững của hệ thống keo
– Nước là dung môi hòa tan các chất trong cơ thể
– Nước điều hòa nhiệt độ cơ thể
Câu 7. Cho biết vị trí và vai trò của đai Caspari trong cơ chế hấp thu nước?
TRẢ LỜI:
– Vị trí vòng đai Caspari: Bao quanh tế bào nội bì.
– Vai trò: Điều chỉnh lượng nước và kiểm soát các chất khoáng hòa tan đi vào
Câu 8. Làm thế nào để những cây gỗ lâu năm có thể vận chuyển được nước từ rễ lên lá?
TRẢ LỜI:
Những cây thân gỗ sống lâu năm có thể cao hàng chục thậm chí hàng trăm mét, nhưng rễ cây vẫn phải đáp ứng đầy đủ nhu cầu nước cho toàn bộ phần thân bên trên. Cây có thể vận chuyển nước lên cao như vậy là nhờ sự phối hợp của 3 lực:
+ Lực hút của lá do quá trình thoát hơi nước tạo ra, lực này đóng vai trò chính trong quá trình vận chuyển nước.
+ Áp suất rễ tạo ra lực đẩy do cơ chế hấp thu nước ở rễ tạo ra
+ Lực liên kết giữa các phân tử nước và giữa các phân tử nước với thành mạch gỗ.
