Bài 2. Vận chuyển các chất trong cây

BÀI 2: VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY

PHẦN I. KIẾN THỨC

Trong cây có các dòng vận chuyển vật chất sau:

- 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.

- Dòng mạch rây (dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di dộng như K+, Mg2+… từ các tế bào quang hợp trong phiến lá vào cuống lá rồi đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ trong rễ, hạt, củ, quả … Đặc điểm: vận chuyển xuôi theo chiều trọng lực và có lực cản.

I. Dòng mạch gỗ

1. 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 và chịu nước  → 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 để dòng mạch gỗ di chuyển bên trong.
• 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. 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 …)

3. 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. Ví dụ hiện tượng ứ giọt chảy nhựa…
• 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 dần xuất hiện lực hút nước từ lá đến tận rễ.
• Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và lực bám với thành mạch gỗ: Hai lực này thắng được trọng lực của cột nước giữ cho cột nước liên tục và không bị tụt xuống. 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.

II. Dòng mạch rây

1. 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

2. Thành phần của dịch mạch rây

- Dịch mạch rây gồm:

• Đường saccarôzơ (95%), các axit ain, vitamin, hoocmôn thực vật, ATP…
• Một số ion khoáng sử dụng lại, nhiều K+ làm cho mạch rây có pH từ 8.0-8.5.

3. Động lực của dòng mạch rây

- Là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá) và cơ quan chứa (rễ, củ, quả …)

- Mạch rây nối các tế bào của cơ quan nguồn với các tế bào của cơ quan chứa giúp dòng mạch rây chảy từ nơi có áp suất thẩm thấu cao đến nơi có áp suất thẩm thấu thấp

III. Mối quan hệ giữa dòng mạch gỗ và dòng mạch rây

- Dòng mạch gỗ và dòng mạch rây là 2 con đường dẫn truyền các chất không hoàn toàn độc lập trong cây.

- Nước có thể từ mạch gỗ sang mạch rây và từ mạch rây sang mạch gỗ theo con đường vận chuyển ngang

PHẦN II - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1. Chứng minh cấu tạo của mạch gỗ thích nghi với chức năng vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ đến lá.

Hướng dẫn

- Mạch gỗ gồm các tế bào quản bào và mạch ống đều là các tế bào chết, rỗng, không có màng và không có bào quan → không hình thành lực cản dòng vận chuyển và không hao tổn năng lượng trong quá trình vận chuyển.

- Thành tế bào được linhin hóa bền vững → chịu được áp lực của nước trong vận chuyển

- Cách sắp xếp hợp lý giúp dòng vận chuyển liên tục từ rễ lên lá:

• Các tế bào cùng loại nối với nhau thành những ống dài từ rễ lên đến tận các tế bào nhu mô của lá, tạo thuận lợi cho dòng vận chuyển nhựa nguyên di chuyển bên trong.
• Các ống xếp sít nhau cùng loại (quản bào – quản bào, mạch ống – mạch ống) hay khác loại (quản bào – mạch ống) theo cách lỗ bên của một ống sít khớp với lỗ bên của ống bên cạnh, đảm bảo cho dòng vận chuyển bên trong được liên tục nếu một số ống nào đó bị hư hỏng hay bị tắc và cũng là con đường cho dòng vận chuyển ngang.

Câu 2. Động lực nào giúp dòng nước và ion khoáng di chuyển từ rễ lên lá?

Hướng dẫn

- Động lực giúp dòng nước và ion khoáng di chuyển từ rễ lên lá là:

• Áp suất rễ (động lực đầu dưới),
• Lực hút do sự thoát hơi nước ở lá (động lực đầu trên)
• Lực liên kết giữa phân tử nước với nhau và giữa phân tử nước với vách mạch gỗ.

Câu 3. Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng mạch gỗ có thể tiếp tục đi lên đươc không? Vì sao?

Hướng dẫn

- Nếu 1 ống mạch gỗ bị tắc, dòng vận chuyển vẫn tiếp tục đi lên được bằng cách di chuyển ngang qua các lỗ bên vào ống bên ống bên cạnh và tiếp tục đi lên.

Câu 4. Động lực nào đẩy dòng mạch rây đi từ lá đến rễ và các cơ quan khác?

Hướng dẫn

- Động lực đẩy dòng mạch rây đi từ lá đến rễ và các cơ quan khác là sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu giữa cơ quan cho (lá) và cơ quan nhận (rễ, hạt, quả…).

PHẦN III - HỆ THỐNG CÂU HỎI MỞ RỘNG (TỰ GIẢI)

Câu 1. Cho biết nguyên nhân của hiện tượng rỉ nhựa ở các thân cây bị cắt ngang.

Câu 2. Hiện tượng ứ giọt là gì? Trình bày nguyên nhân của hiện tượng?

Câu 3. Trình bày vai trò của các yếu tố là động lực của dòng mạch gỗ?

Câu 4. Cho biết vai trò chính của dòng mạch gỗ và mạch rây đối với thực vật

Câu 5. Vì sao khi ta bóc vỏ quanh thân hay cành thì sau 1 thời gian phía trên chỗ phình vỏ bị bóc phình ra?