I. CÁC DẠNG NƯỚC TRONG CÂY VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ THỰC VẬT
Cấu trúc của phân tử nước
Nước trong cây có 2 dạng chính: nước liên kết và nước tự do.
→ 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.
II. RỄ LÀ CƠ QUAN HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG
1. 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 đâm sâu, lan toả hướng đến nguồn nước và dinh dưỡng trong đất.
Rễ sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng và 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.
Cấu tạo của tế bào 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.
- Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh → chênh lệch về áp suất thẩm thấu [nước di chuyển từ nơi có áp suất thẩm thấu thấp đến nới có áp suất thẩm thấu cao] → hấp thụ nước một cách dễ dàng.
- Tế bào lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu ôxi.
15:52:5413/06/2022
Vậy Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ diễn ra như thế nào? Thực vật hấp thụ nước và muối khoáng bằng cách nào? Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng như thế nào? Cách nhân tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng? Tất cả sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.
• Rễ là cơ quan hút nước của cây. Rễ hút được nước là nhờ hệ thống lông hút.
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.
2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ
- Rễ thực vật trên cạn sinh trưởng nhanh, đâm sâu, lan tỏa hướng đến nguồn nước.
- Rễ đâm sâu, lan rộng và sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất giúp cây hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng nhất.
* Ví dụ: Cây lúa sau khi cấy 4 tuần đã có hệ rễ với tổng chiều dài gần 625km và tổng diện tích bề mặt xấp xỉ 285m2 , chủ yếu do tăng số lượng lông hút.
- Lông hút tạo ra bề mặt tiép xúc giữa rễ cây và đất đến hàng chục, hàm trăm m2, đảm bảo cho rễ cây hấp thụ nước và ion khoáng đạt hiệu quả cao nhất.
- Lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit [chua] hay thiếu ôxi.
II. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây
1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút
a] 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 [thế nước cao] trong đất vào tế bào lông hút, nơi có dịch bào ưu trương [thế nước thấp hơn]
Dịch của tế bào biểu bì rễ [lông hút] là ưu trương hơn so với dung dịch đất do 2 nguyên nhân:
- Quá trình thoát hơi nước ở lá hút nước lên phía trên, làm giảm hàm lượng nước trong tế bào lông hút.
- Nồng độ các chất tan [các axit hữu cơ, đường saccarôzơ… là sản phẩm của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cây, các ion khoảng được rễ hấp thụ vào] cao.
b] Hấp thụ ion khoáng
Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo hai cơ chế: thụ động và chủ động
- Cơ chế thụ động: Một số ion khoáng xâm nhập theo cơ chế thụ động: đi từ đất [nơi có nồng độ ion cao] vào tế bào lông hút [nơi nồng độ của các ion đó thấp hơn]
- Cơ chế chủ động: Một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao, ví dụ, ion kali, di chuyển ngược chiều građien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP từ hô hấp.
Sự xâm nhập của nước và các ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút, rồi xuyên qua các tế bào vỏ rễ vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường là con đường gian bào và con đường tế bào chất.
• Con đường gian bào:
- Nước và các ion khoáng đi theo không gian giữa các bó sợi xenllulozo trong thành TB đi đến nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sang con đường tế bào chất.
- Từ lông hút – khoảng gian bào – đai Caspari – mạch gỗ.
- Đặc điểm: Nhanh nhưng không được chọn lọc.
• Con đường tế bào chất:
- Nước và các ion khoáng đi qua hệ thống không bào từ TB này sang TB khác qua các sợi liên bào nối các không bào, qua TB nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ.
- Từ lông hút – tế bào chất của tế bào – mạch gỗ
- Đặc điểm: Chậm nhưng được chọn lọc.
[A - Mặt cắt ngang rễ; B - Con đường xâm nhập của nước và các ion khoáng vào rễ]
III. 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 cây.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm thì sự hút nước của rễ giảm. Về mùa lạnh, khi nhiệt độ thấp, cây bị héo vì rễ không hút được nước.
- Ảnh hưởng của ôxi: Khi nồng độ ôxi trong đất giảm thì sự hút nước giảm.
- Ảnh hưởng của độ pH của dung dịch đất. Độ pH ảnh hưởng đến nồng độ của các chất trong dung dịch đất và khi sự chênh lệch giữa nồng độ dung dịch đất và dịch tế bào thấp thì sự hút nước sẽ yếu.
• Hệ rễ cây ảnh hưởng đến môi trường: rễ cây tiết các chất làm thay đổi tính chất lý hóa của đất.
Hy vọng qua bài viết Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ trong nội dung môn Sinh học 11 bài 1 ở trên trên của hayhochoi.vn giúp các em dễ dàng trả lời các câu hỏi dạng như:
Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ diễn ra như thế nào? Thực vật hấp thụ nước và muối khoáng bằng cách nào? Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng như thế nào? Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Bài Tập Sinh Học 11 – Bài 1: Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ giúp HS giải bài tập, cung cấp cho học sinh những hiểu biết khoa học về đặc điểm cấu tạo, mọi hoạt động sống của con người và các loại sinh vật trong tự nhiên:
Trả lời câu hỏi Sinh 11 Bài 1 trang 6: Hãy nêu vai trò của nước đối với tế bào.
Lời giải:
Nước được cấu tạo bởi 1 nguyê tử oxi liên kết với 2 nguyên tử hidro bằng liên kết cộng hòa trị [dùng chung đôi electron]. Do oxi có độ âm điện lớn nên nó có xu hướng kéo lệch đôi electron dùng chung về phía mình làm cho phân tử nước có tính chất phân cực: đầu oxi mang điện tích âm, đầu hidro mang điện tích dương. Do tính phân cực của mình, nước có vai trò rất quan trọng đối với tế bào:
– Nước là dung môi hòa tan nên nước là môi trường phản ứng trong mọi tế bào.
– Nước bảo vệ cho các cấu trúc sống của tế bào.
– Nước là chất phản ứng: tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa sinh trong tế bào như phản ứng thủy phân.
– Nước có vai trò suy trì hình thái của tế bào, mô.
Trả lời câu hỏi Sinh 11 Bài 1 trang 6: Quan sát hình 1.1 và hình 1.2, mô tả đặc điểm hình thái của hệ rễ cây trên cạn thích nghi với chức năng hấp thụ nước và ion khoáng.
Lời giải:
Đặc điểm hình thái của hệ rễ cây trên cạn thích nghi với chức năng hấp thụ nước và ion khoáng:
* Hình thái của hệ rễ cây:
Quan sát hình 1.1. ta thấy:
– Rễ có dạng rễ cọc gồm một rễ chính, từ rễ chính phân nhánh ra nhiều rễ con, đâm sâu lan tỏa rộng.
– Rễ cây cấu tạo gồm các miền:
+ Miền phân chia [đỉnh sinh trưởng]: gồm các tế bào non, có khả năng phân chia kéo dài rễ.
+ Miền sinh trưởng dãn dài: các tế bào tăng trưởng, dãn dài.
+ Miền lông hút: gồm các lông hút giúp hấp thụ nước và muối khoáng.
+ Chóp rễ: che chở cho đầu rễ.
* Đặc điểm của rễ thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng.
– Rễ cây sinh trưởng nhanh, đâm sâu lan tỏa rộng hướng tới tìm nguồn nước.
– Số lượng tế bào lông hút trên rễ lớn tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa rễ cây và đất đến hàng chục, thậm chí hàng trăm m2, đảm bảo cho rễ cây hấp thụ nước và các ion khoáng đạt hiệu quả cao nhất.
– Cấu tạo tế bào lông hút thích nghi với chức năng hấp thụ nước:
+ Thành tế bào mỏng, không phủ lớp cutin.
+ Chỉ có một không bào trung tâm lớn.
+ Áp suất thẩm thấu rất cao.
Trả lời câu hỏi Sinh 11 Bài 1 trang 9: Hãy kể các tác nhân ngoại cảnh ảnh hưởng đến lông hút và qua đó giải thích sự ảnh hưởng của môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và các ion khoáng ở rễ cây.
Lời giải:
Các nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến lông hút: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, pH, độ thoáng của đất, nhiệt độ, …
* Áp suất dung dịch đất
– Áp suất thẩm thấu của dung dịch là lực gây ra sự chuyển dịch của dung môi qua màng
– Áp suất thẩm thấu của dung dịch được tính theo công thức: P = RTCi.
Trong đó:
R: hằng số khí.
T: nhiệt độ tuyệt đối = t°C + 273
C: nồng độ dung dịch [M]
i: hệ số Vanhop biểu thị độ ion khóa của dung dịch = 1 + α[n -1]; trong đó α là hệ số phân li, n là số ion mà phân tử phân li.
– Nước sẽ di chuyển từ nơi có áp suất dung dịch thấp đến nơi có áp suất dung dịch cao nên áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng thì tốc độ hấp thụ nước giảm và ngược lại.
– Chất tan sẽ được vận chuyển thụ động từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp.
* Ảnh hưởng của pH
– Công thức tính pH: pH = – log[H+]
– Dựa vào pH chia thành môi trường:
+ pH < 7: Môi trường axit.
+ pH = 7: Môi trường trung tính.
+ pH > 7: Môi trường bazo.
Khi môi trường quá axit lông hút rất dễ bị tiêu biến, đồng thời pH ảnh hưởng đến khả năng hidrat hóa phụ thuộc vào [H+]. Quá trình hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ thuận lợi nhất khi môi trường pH trung tính.
*Độ thoáng của đất:
– Khi đất thoáng, rễ cây đủ oxi, đồng thời tránh ngộ độc CO2 → Rễ cây hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi.
– Khi ngập nước, hàm lượng O2 giảm, hoạt động hô hấp của rễ cây giảm → Rễ cây hút nước và muối khoáng giảm.
* Nhiệt độ:
– Khi nhiệt độ giảm thì các phân tử chuyển động càng yếu → khả năng tạo gel tăng → sức cản của chất nguyên sinh tăng → Rễ cây hút nước giảm.
Lời giải:
Đặc điểm hình thái của rễ thực vật trên cạn thích nghi với chức năng tìm kiếm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng:
– Rễ cây sống trên cạn có 2 loại chính: rễ cọc và rễ chùm. Cả hai loại rễ đều thích nghi với việc tìm kiếm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng.
+ Rễ cọc: có 1 rễ chính, xung quanh mọc các rễ bên.
+ Rễ chùm: sau giai đoạn rễ mầm, rễ chính tiêu biến, từ vị trí rễ chính mọc ra các rễ con.
– Hình thái của rễ thích nghi với chức năng:
+ Rễ có dạng hình trụ, đầu cùng có bao đầu rễ để bảo vệ: dễ dàng đâm sâu len lỏi vào các lớp đất để tìm nguồn nước.
+ Phần chóp rễ là đỉnh sinh trưởng: phân chia hình thành các tế bào mới
+ Miền sinh trưởng dãn dài: tăng kích thước tế bào, kéo dài rễ, chuyên hóa chức năng cho các tế bào.
+ Miền lông hút: có các lông hút, giúp tăng diện tích tiếp xúc của rễ với môi trường, tăng khả năng hấp thụ nước và muối khoáng.
Lời giải:
Lời giải:
Khi đất bị ngập nước, oxi trong không khí không thể khuếch tán vào đất, rễ cây không thể lấy oxi để hô hấp. Nếu như quá trình ngập úng kéo dài, các lông hút trên rễ sẽ bị chết, rễ bị thối hỏng, không còn lấy được nước và các chất dinh dưỡng cho cây, làm cho cây bị chết.