Bài 2: Vận chuyển các chất trong cây

1. Trong cây có các dòng vận chuyển vật chất sau:

• Dòng mạch gỗ (dòng đi lên): vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào mạch gỗ của rễ và tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây.
• Dòng mạch rây (dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ được quang hợp từ lá đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ trong rễ, hạt, củ, quả…

2.1. Khái niệm dòng mạch gỗ

• Khái niệm: Dòng mạch gỗ (còn gọi là Xilem hay dòng đi lên): vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào mạch gỗ của rễ và tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây.

• Đặc điểm: vận chuyển ngược chiều trọng lực và có lực cản thấp

2.2. Cấu tạo của mạch gỗ:

Tế bào mạch gỗ gồm các tế bào chết, có 2 loại là: quản bào và mạch ống.

• Hình thái cấu tạo: 

  • Quản bào là các tế bào dài hình con chỉ suốt, xếp thành hàng thẳng đứng và gối đầu lên nhau

  • Tế bào mạch ống: chỉ có ở thực vật hạt kín và một số hạt trần, là các tế bào ngắn, có vách 2 đầu đục lỗ

• Đặc điểm cấu tạo

  • Tế bào không có màng và bào quan tạo nên các tế bào rỗng → làm cho lực cản dòng chất thấp.

  • Vách thứ cấp được linhin hóa bền vững chắc → giúp chịu được áp suất nước

  • Vách sơ cấp mỏng và thủng lỗ → giúp dòng chất được vậ chuyển qua các tế bào

  • Các tế bào cùng loại nối với nhau thành những ống dài từ rễ lên lá để dòng mạch gỗ di chuyển bên trong.

• Cách sắp xếp của quản bào và mạch ống:

  • Các tế bào cùng loại nối với nhau theo cách đầu của tế bào này gắn vào đầu của tế bào kia tạo thành những ống dài từ rễ lên lá

  • Các tế bào khác loại nối với nhau theo cách: lỗ bên của tế bào này ghép sít vào lỗ bên của tế bào khác tạo nên các cặp lỗ là con đường vận chuyển ngang

2.3. Thành phần dịch mạch gỗ

Chủ yếu là nước và ion khoáng. Ngoài ra còn có các chất hữu cơ được tổng hợp từ rễ (axit amin, amit, vitamin, hoocmon...)

2.4. Động lực đẩy dòng mạch gỗ

Là sự phối hợp của 3 lực:

• Lực đẩy (áp suất rễ).

⇒ Áp lực sinh ra do hoạt động trao đổi chất ở rễ đẩy nước lên cao

• Hiện tượng: ứ giọt ở lá cây, chảy nhựa ở cao su

• Lực hút do thoát hơi nước ở lá.  

⇒ Tế bào khí khổng thoát hơi nước vào không khí dẫn tới các tế bào này bị mất nước do đó nó sẽ hút nước của các tế bào lân cận để bù đắp vào, dần suất hiện lực hút nước từ lá đến tận rễ

• Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ.

Do giữa các phân tử nước tồn lại 1 lực liên kết hidro yếu → tạo thành 1 chuỗi liên tục các phân tử nước kéo theo nhau đi lên

3.1. Khái niệm dòng mạch rây

• Dòng mạch rây (còn gọi là Prolem hay dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di động như K⁺, Mg²⁺,… từ các tế bào quang hợp trong phiến lá rồi đến các nơi cần sử dụng hoặc dự trữ (rễ, thân, củ…)
• Đặc điểm: vận chuyển xuôi theo chiều trọng lực và có lực cản.

3.2. Cấu tạo của mạch rây

Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm.

- Hình thái cấu tạo:

• Tế bào ống rây: là các tế bào chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất với đặc điểm không nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh còn lại là các sợi mảnh

• Nhiệm vụ: tham gia trực tiếp vận chuyển dịch mạch rây

• Tế bào kèm: là các tế bào nằm cạnh tế bào ống rây với đặc điêm nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ

• Nhiệm vụ: cung cấp năng lượng cho các tế bào ống rây

- Cách sắp xếp của các tế bào ống rây và tế bào kèm:

• Các tế bào ống rây nối với nhau qua các bản rây tạo thành ống xuyên suất từ các tế bào quang hợp tới cơ quan dự trữ

• Các tế bào kèm nằm sát, xung quanh các tế bào ống rây

3.3. Thành phần của dịch mạch rây

 Chủ yếu là đường saccarozơ (chiếm 95%) và các chất khác như: các axít amin, hoocmon thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác (như ATP), một số ion khoáng được sử dụng lại, đặc biệt rất nhiều kali.

3.4. Động lực của dòng mạch rây

 Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá- nơi saccarozo được tạo thành) có áp suất thẩm thấu cao và cơ quan chứa (rễ, củ, quả - nơi saccarozo được dự trữ hoặc sử dụng) có áp suất thẩm thấu thấp

1. Trong cây có các dòng vận chuyển vật chất sau:

• Dòng mạch gỗ (dòng đi lên): vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào mạch gỗ của rễ và tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây.
• Dòng mạch rây (dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ được quang hợp từ lá đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ trong rễ, hạt, củ, quả…

2.1. Khái niệm dòng mạch gỗ

• Khái niệm: Dòng mạch gỗ (còn gọi là Xilem hay dòng đi lên): vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào mạch gỗ của rễ và tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây.

• Đặc điểm: vận chuyển ngược chiều trọng lực và có lực cản thấp

2.2. Cấu tạo của mạch gỗ:

Tế bào mạch gỗ gồm các tế bào chết, có 2 loại là: quản bào và mạch ống.

• Hình thái cấu tạo: 

  • Quản bào là các tế bào dài hình con chỉ suốt, xếp thành hàng thẳng đứng và gối đầu lên nhau

  • Tế bào mạch ống: chỉ có ở thực vật hạt kín và một số hạt trần, là các tế bào ngắn, có vách 2 đầu đục lỗ

• Đặc điểm cấu tạo

  • Tế bào không có màng và bào quan tạo nên các tế bào rỗng → làm cho lực cản dòng chất thấp.

  • Vách thứ cấp được linhin hóa bền vững chắc → giúp chịu được áp suất nước

  • Vách sơ cấp mỏng và thủng lỗ → giúp dòng chất được vậ chuyển qua các tế bào

  • Các tế bào cùng loại nối với nhau thành những ống dài từ rễ lên lá để dòng mạch gỗ di chuyển bên trong.

• Cách sắp xếp của quản bào và mạch ống:

  • Các tế bào cùng loại nối với nhau theo cách đầu của tế bào này gắn vào đầu của tế bào kia tạo thành những ống dài từ rễ lên lá

  • Các tế bào khác loại nối với nhau theo cách: lỗ bên của tế bào này ghép sít vào lỗ bên của tế bào khác tạo nên các cặp lỗ là con đường vận chuyển ngang

2.3. Thành phần dịch mạch gỗ

Chủ yếu là nước và ion khoáng. Ngoài ra còn có các chất hữu cơ được tổng hợp từ rễ (axit amin, amit, vitamin, hoocmon...)

2.4. Động lực đẩy dòng mạch gỗ

Là sự phối hợp của 3 lực:

• Lực đẩy (áp suất rễ).

⇒ Áp lực sinh ra do hoạt động trao đổi chất ở rễ đẩy nước lên cao

• Hiện tượng: ứ giọt ở lá cây, chảy nhựa ở cao su

• Lực hút do thoát hơi nước ở lá.  

⇒ Tế bào khí khổng thoát hơi nước vào không khí dẫn tới các tế bào này bị mất nước do đó nó sẽ hút nước của các tế bào lân cận để bù đắp vào, dần suất hiện lực hút nước từ lá đến tận rễ

• Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ.

Do giữa các phân tử nước tồn lại 1 lực liên kết hidro yếu → tạo thành 1 chuỗi liên tục các phân tử nước kéo theo nhau đi lên

3.1. Khái niệm dòng mạch rây

• Dòng mạch rây (còn gọi là Prolem hay dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di động như K⁺, Mg²⁺,… từ các tế bào quang hợp trong phiến lá rồi đến các nơi cần sử dụng hoặc dự trữ (rễ, thân, củ…)
• Đặc điểm: vận chuyển xuôi theo chiều trọng lực và có lực cản.

3.2. Cấu tạo của mạch rây

Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm.

- Hình thái cấu tạo:

• Tế bào ống rây: là các tế bào chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất với đặc điểm không nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh còn lại là các sợi mảnh

• Nhiệm vụ: tham gia trực tiếp vận chuyển dịch mạch rây

• Tế bào kèm: là các tế bào nằm cạnh tế bào ống rây với đặc điêm nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ

• Nhiệm vụ: cung cấp năng lượng cho các tế bào ống rây

- Cách sắp xếp của các tế bào ống rây và tế bào kèm:

• Các tế bào ống rây nối với nhau qua các bản rây tạo thành ống xuyên suất từ các tế bào quang hợp tới cơ quan dự trữ

• Các tế bào kèm nằm sát, xung quanh các tế bào ống rây

3.3. Thành phần của dịch mạch rây

 Chủ yếu là đường saccarozơ (chiếm 95%) và các chất khác như: các axít amin, hoocmon thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác (như ATP), một số ion khoáng được sử dụng lại, đặc biệt rất nhiều kali.

3.4. Động lực của dòng mạch rây

 Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá- nơi saccarozo được tạo thành) có áp suất thẩm thấu cao và cơ quan chứa (rễ, củ, quả - nơi saccarozo được dự trữ hoặc sử dụng) có áp suất thẩm thấu thấp