Trả lời nhanh
Sinh 11 Bài 2 (Kết nối tri thức) trình bày cây lấy nước và khoáng như thế nào: rễ hấp thụ nước theo cơ chế thẩm thấu, hấp thụ khoáng theo cơ chế thụ động và chủ động; nước đi vào mạch gỗ theo con đường gian bào và tế bào chất; dòng mạch gỗ đưa nước lên lá, dòng mạch rây chuyển chất hữu cơ; lá thoát hơi nước chủ yếu qua khí khổng; nitrogen được hấp thụ dạng NH4+, NO3− rồi đồng hoá thành amino acid.
1. Vai trò của nước và các nguyên tố khoáng
Nước chiếm phần lớn khối lượng cơ thể thực vật và có bốn vai trò chính:
- Thành phần cấu tạo tế bào, giữ cho tế bào trương, cây đứng thẳng.
- Dung môi hoà tan và vận chuyển các chất trong cây.
- Nguyên liệu và môi trường của nhiều phản ứng sinh hoá, ví dụ quang hợp.
- Điều hoà nhiệt độ cơ thể thông qua thoát hơi nước.
Nguyên tố khoáng thiết yếu được chia hai nhóm theo hàm lượng trong chất khô:
| Nhóm | Hàm lượng | Nguyên tố | Vai trò chủ yếu |
|---|---|---|---|
| Đa lượng | ≥ 0,1% khối lượng chất khô | C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg | Cấu tạo nên các đại phân tử (protein, nucleic acid, diệp lục…) |
| Vi lượng | ≤ 0,01% khối lượng chất khô | Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo, Ni | Thành phần hoặc chất hoạt hoá enzyme, điều tiết trao đổi chất |
Mẹo nhớ: “đa lượng làm nhà, vi lượng làm thợ”. Đa lượng là vật liệu xây cơ thể, vi lượng tuy ít nhưng thiếu thì enzyme không làm việc được.
2. Hành trình của nước và khoáng trong cây
Chặng 1: Hấp thụ ở rễ
Rễ hấp thụ chủ yếu qua tế bào lông hút. Dịch bào lông hút có áp suất thẩm thấu cao hơn dung dịch đất nên nước đi vào theo cơ chế thẩm thấu, từ nơi thế nước cao đến nơi thế nước thấp. Ion khoáng vào rễ theo hai cách:
- Thụ động: khuếch tán từ nơi nồng độ cao (đất) đến nơi nồng độ thấp (lông hút), không tốn năng lượng.
- Chủ động: đi ngược chiều gradient nồng độ, cần chất mang và năng lượng ATP từ hô hấp của rễ.
Từ lông hút vào mạch gỗ của rễ, nước và khoáng đi theo hai con đường. Con đường gian bào đi qua thành tế bào và khoảng gian bào, nhanh nhưng bị đai Caspary ở nội bì chặn lại. Con đường tế bào chất đi xuyên qua tế bào nhờ sợi liên bào, chậm hơn nhưng có chọn lọc. Đến nội bì, mọi dòng nước đều phải đi qua tế bào chất, nhờ vậy cây kiểm soát được chất nào vào mạch gỗ.
Chặng 2: Vận chuyển trong thân
| Tiêu chí | Dòng mạch gỗ | Dòng mạch rây |
|---|---|---|
| Thành phần | Chủ yếu nước, ion khoáng; một số chất hữu cơ tổng hợp ở rễ | Chủ yếu sucrose, amino acid, hormone |
| Chiều vận chuyển | Từ rễ lên thân, lá | Từ lá (cơ quan nguồn) đến nơi sử dụng, dự trữ |
| Động lực | Áp suất rễ (đẩy từ dưới), lực hút do thoát hơi nước (kéo từ trên), lực liên kết giữa các phân tử nước và với thành mạch | Chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn và cơ quan chứa |
Hiện tượng ứ giọt ở mép lá vào sáng sớm và rỉ nhựa ở gốc cây bị cắt ngang là bằng chứng của áp suất rễ.
Chặng 3: Thoát hơi nước ở lá
Thoát hơi nước là sự bay hơi nước qua bề mặt cơ thể thực vật vào khí quyển, diễn ra qua hai con đường:
- Qua khí khổng: con đường chủ yếu, điều chỉnh được nhờ đóng mở khí khổng. Khi tế bào khí khổng no nước, khí khổng mở; khi mất nước, khí khổng đóng.
- Qua lớp cutin: phụ thuộc độ dày cutin; lá non cutin mỏng nên thoát hơi nước qua cutin đáng kể, lá trưởng thành cutin dày nên rất ít.
Vai trò: tạo lực hút kéo nước và khoáng từ rễ lên lá; khí khổng mở giúp CO2 khuếch tán vào cung cấp cho quang hợp; hạ nhiệt độ bề mặt lá trong ngày nắng nóng.
3. Trao đổi nitrogen ở thực vật
Nitrogen có vai trò cấu trúc (thành phần protein, nucleic acid, diệp lục, ATP) và vai trò điều tiết (thành phần enzyme, một số hormone thực vật). Cây chỉ hấp thụ được nitrogen ở dạng NH4+ và NO3−. Nguồn cung cấp gồm: vi sinh vật cố định nitrogen khí quyển, vi sinh vật phân giải xác sinh vật trong đất, phân bón, và một lượng nhỏ từ phóng điện trong khí quyển.
Trong cây, nitrogen trải qua hai giai đoạn:
- Khử nitrate: NO3− → NO2− → NH4+, nhờ enzyme nitrate reductase và nitrite reductase, diễn ra ở rễ hoặc lá.
- Đồng hoá ammonium: NH4+ kết hợp với keto acid tạo amino acid (amin hoá), chuyển nhóm amin sang keto acid khác tạo amino acid mới (chuyển amin), hoặc gắn thêm vào amino acid tạo amide.
Vì sao cây phải tạo amide? Vì NH4+ tích luỹ nhiều sẽ gây độc cho tế bào. Gắn NH4+ dư vào amino acid thành amide vừa giải độc, vừa dự trữ nitrogen cho lúc cần.
4. Các nhân tố ảnh hưởng
- Ánh sáng: thúc đẩy khí khổng mở, tăng thoát hơi nước, từ đó tăng hút nước và khoáng.
- Nhiệt độ: trong giới hạn thích hợp, nhiệt độ tăng làm tăng hô hấp của rễ và tốc độ hấp thụ; quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm.
- Độ ẩm đất và không khí: đất đủ ẩm giúp rễ hút nước dễ; không khí khô làm thoát hơi nước mạnh.
- Đặc điểm đất: đất thoáng khí giúp rễ hô hấp tốt để hấp thụ chủ động; độ pH ảnh hưởng đến dạng tồn tại và độ hoà tan của các ion khoáng.
5. Ứng dụng trong trồng trọt
Tưới nước hợp lí cần căn cứ vào nhu cầu của từng loài, giai đoạn sinh trưởng, loại đất và thời tiết; nên tưới vào sáng sớm hoặc chiều mát, tránh tưới lúc nắng gắt. Bón phân hợp lí theo nguyên tắc: đúng loại, đủ lượng, đúng lúc và đúng cách. Bón thừa không chỉ lãng phí mà còn gây độc cho cây, làm ô nhiễm đất và nguồn nước.
Tự kiểm tra nhanh (có đáp án)
Câu 1. Bón quá nhiều phân cùng lúc, cây bị héo. Vì sao? Đáp án: dung dịch đất trở nên ưu trương so với dịch bào lông hút, nước không vào được rễ, thậm chí bị rút ra.
Câu 2. Ruộng bị ngập úng lâu ngày, cây vàng úa dù thừa nước. Giải thích. Đáp án: đất thiếu O2, rễ hô hấp kém nên thiếu ATP cho hấp thụ khoáng chủ động, lông hút bị hư hại.
Câu 3. Đai Caspary nằm ở đâu và có tác dụng gì? Đáp án: ở nội bì của rễ; buộc nước và khoáng phải đi qua tế bào chất để được chọn lọc trước khi vào mạch gỗ.
Học tiếp: 15 câu trắc nghiệm Sinh 11 Bài 2, giải SGK Sinh 11 Bài 2 và lý thuyết Bài 4: Quang hợp ở thực vật.
Câu hỏi thường gặp
Rễ cây hấp thụ nước theo cơ chế nào?
Theo cơ chế thẩm thấu: nước đi từ dung dịch đất (thế nước cao) vào dịch bào lông hút có áp suất thẩm thấu cao hơn (thế nước thấp), không tiêu tốn năng lượng.
Động lực của dòng mạch gỗ gồm những gì?
Gồm áp suất rễ đẩy nước từ dưới lên, lực hút do thoát hơi nước ở lá kéo nước từ trên, và lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ.
Cây hấp thụ nitrogen ở dạng nào?
Cây hấp thụ nitrogen ở dạng ion ammonium NH4+ và nitrate NO3−; nitrate phải được khử thành ammonium trước khi đồng hoá thành amino acid.
Thoát hơi nước có vai trò gì đối với cây?
Tạo lực hút kéo nước và khoáng lên lá, giúp khí khổng mở để CO2 đi vào cho quang hợp và làm giảm nhiệt độ bề mặt lá.