Bài 1. Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ - Sinh học 11

I. Các dạng nước trong cây và vai trò của nước đối với thực vật 

- Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng. Trong môi trường nước, muối khoáng phân li thành các ion.
Ví dụ: muối KCl phân li thành K+ và Cl-.
- Sự hấp thụ các ion khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.
- Nước trong cây có 2 dạng chính:
+ Nước liên kết:
* Đặc điểm: + Tồn tại trong các liên kết hóa học
            + Bị hút bởi các phân tử tích điện 
=> Vai trò: Đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh.
+ Nước tự do: 
* Đặc điểm: + Có trong thành thành phần TB, khoảng gian bào, mạch dẫn.
            + Không bị hút bởi các phân tử tích điện hay các dạng liên kết hóa học.
=> Vai trò: + Làm dung môi hòa tan các chất
            + Giảm nhiệt độ bằng thoát hơi nước ở lá 
            + Tham gia vào quá trình trao đổi chất 
            + Đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh 

II. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng

1. Hình thái của hệ rễ 

- Tùy 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 đâm sâu, lan tỏa hướng đến nguồn nước và dinh dưỡng trong đất.
- Rễ sinh trưởng liên tục hình thành số lượng lông hút khổng lồ 
=> tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng, nước đạt hiệu quả cao nhất.
2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ 
- Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.
- Bản chất: lông hút do các tế bào biểu bì kéo dài ra.
- Thành tế bào mỏng không thấm cutin -> Nước có thể thẩm thấu vào lông hút 
- Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn -> chứa các chất khoáng, chất tan để tạo ra áp suất thẩm thấu giúp tế bào hút được chất khoáng và nước.
- Tuy nhiên tế bào lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu oxi.

III. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây 

1. Hấp thụ ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút.
a) Hấp thụ nước 
- Nước được hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động ( cư 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) nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.
- Dịch của tế bào biểu bì rễ là ưu trương so với dung dịch đất do:
+ Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút, hút nước lên phía trên, làm giảm lượng nước trong tế bào lông hút.
+ Nồng độ các chất tan cao do dduwwocj sinh ra trong quá trình chuyển hóa vật chất.
b) 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 ( 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, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP.
2. Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ.

- Có 2 con đường: gian bào và tế bào chất
+ Con đường gian bào:- Theo không gian giữa các bó sợi xenlulozo trong thành tế bào.
                     - Từ lông hút -> khoảng gian bào -> đến nội bì gặp đai Caspari chặn lại -> chuyển sang con đường tế bào chất -> mạch gỗ của rễ.
                     => Nhanh, không được chọn lọc 
+ Con đường tế bào chất: Xuyên qua tế bào chất của tế bào
                      - Từ lông hút -> tế bào chất của tế bào ( từ không bào của TB này sang TB khá qua các sợi liên bào ) -> mạch gỗ của rễ. 
                      => Chậm, được chọn lọc
                      
* Đai Caspari: Chặn cuối con đường gian bào giúp điều chỉnh, chọn lọc các chất và tế bào. Có thể coi đây là một vòng đai ngăn cản sự di chuyển của nước và muối theo chiều ngang trong thân cây. 
Ngoài ra đai caspari chọn lọc các chất cần thiết, ngăn cản chất độc vào mạch dẫn.