BÀI 2 TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT

MỞ ĐẦU

CH. Quan sát hình 2.1 trang 9, cho biết cây có biểu hiện như thế nào khi không được cung cấp đủ nước và dinh dưỡng khoáng? Nên làm gì để tránh xảy ra các hiện tượng này

Giải nhanh:

Cây khô héo, vàng lá và có thể chết khi thiếu nước và dinh dưỡng khoáng. Để tránh, cần cung cấp đủ nước và dinh dưỡng cho cây.

II. SỰ HẤP THỤ NƯỚC, MUỐI KHOÁNG VÀ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY

CH. Quan sát hình 2.3 trang 12 và cho biết sự trao đổi nước trong cây bao gồm những quá trình nào?

Giải nhanh:

Trao đổi nước trong cây gồm 3 quá trình: thoát hơi nước ở lá, vận chuyển nước trong thân, hấp thụ nước ở rễ.

CH. Quan sát Hình 2.3 trang 12, cho biết cây hấp thụ nước và khoáng nhờ cơ quan nào?

Giải nhanh:

• Cây hấp thụ nước và khoáng qua các tế bào lông hút ở rễ. Nước được hấp thụ theo cơ chế thẩm thấu từ dung dịch đất (môi trường nhỏ trương) vào tế bào lông hút (môi trường lớn trương).

• Khoáng được hấp thụ vào rễ cây qua hai cơ chế:

   - Cơ chế thụ động: ion khoáng từ dung dịch đất (nồng độ cao) khuếch tán vào dịch môi tế bào lông hút (nồng độ thấp); hoặc di chuyển theo dòng nước từ mặt rễ vào tế bào lông hút; hoặc từ môi keo đất trao đổi với ion khoáng trên bề mặt rễ khi tiếp xúc trực tiếp giữa lông hút và hạt keo đất.

   - Cơ chế chủ động: nhiều ion khoáng xâm nhập ngược lên từ dung dịch đất vào rễ cây, yêu cầu sử dụng năng lượng ATP.

CH. Quan sát hình 2.4 trang 13, mô tả con đường di chuyển của nước và khoáng từ tế bào lông hút vào rễ.

Giải nhanh:

• Đường gian bào: Nước và ion khoáng di chuyển qua khoảng trống giữa các tế bào và sợi cellulose trong thành tế bào. Đai Caspary trong tế bào nội bì ngăn chặn và hấp thụ ion khoáng một cách có chọn lọc.

• Đường tế bào chất: Nước và khoáng di chuyển qua tế bào chất của vỏ rễ đến mạch gỗ qua cầu sinh chất.

CH. Quan sát hình 2.5 trang 14, cho biết nước và khoáng hấp thụ ở rễ được đưa đến các cơ quan khác như thế nào?

Giải nhanh:

Nước và khoáng từ rễ được vận chuyển một chiều qua mạch gỗ từ thân cây lên lá và các cơ quan phía trên.

III. SỰ THOÁT HƠI NƯỚC Ở THỰC VẬT

CH. Quá trình thoát hơi nước ở thực vật diễn ra như thế nào?

Giải nhanh:

• Thoát hơi nước qua lớp cutin: Nước khuếch tán từ không gian bào qua thân lá thông qua lớp cutin để ra ngoài. Tốc độ thoát hơi nước phụ thuộc vào độ dày của lớp cutin. Lớp cutin dày thì tốc độ khuếch tán qua lớp cutin càng chậm và ngược lại.

• Thoát hơi nước qua khí khổng: Là con đường chính để thoát hơi nước ở cây, bao gồm ba giai đoạn: nước chuyển thành hơi vào không gian bào, hơi nước từ không gian bào khuếch tán qua lỗ khí vào không khí xung quanh bề mặt lá, và hơi nước khuếch tán từ không khí xung quanh bề mặt lá ra không khí bên ngoài. Tốc độ thoát hơi nước qua khí khổng được điều tiết bởi độ mở của các lỗ khí.

CH. Quan sát hình 2.6 trang 15 và giải thích cơ chế đóng mở của khí khổng

Giải nhanh:

Khi tế bào khí khổng tích lũy các chất thẩm thấu sẽ trương nước, thành mỏng phía ngoài bị căng mạnh và đẩy ra xa khỏi lỗ khí, thành dày phía trong bị căng yếu hơn khi khí khổng mở. Ngược lại, sự giải phóng các chất thẩm thấu khỏi tế bào khí khổng làm giảm sự hút nước, lỗ khí đóng lại.

CH. Thoát hơi nước có vai trò gì đối với thực vật?

Giải nhanh:

• Tạo lực hút đầu trên để hấp thụ và vận chuyển vật chất từ rễ lên lá và cơ quan phía trên.

• Duy trì sức trương và kết nối các cơ quan cây thành một thể thống nhất.

• Đảm bảo khả năng hấp thụ CO2 vào lá để phục vụ quá trình quang hợp.

• Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi tổn thương do nhiệt và duy trì các hoạt động sống bình thường.

CH. Quan sát hình 2.7 trang 16 và cho biết cây có thể lấy nitrogen từ đâu?

Giải nhanh:

• Nitrogen tồn tại ở dạng tự do trong khí quyển và các dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ trong tự nhiên.

• Sự phóng lửa điện trong khí quyển oxi hóa N2 thành NO3-.

• Vi sinh vật cố định nitrogen tự do thành NH4+ và phân giải hợp chất nitrogen hữu cơ.

• Con người bổ sung phân bón nitrogen cho cây trồng.

CH. Nitrate và ammonium được biến đổi trong cây như thế nào?

Giải nhanh:

- Quá trình khử nitrate trong cây: NO3- hấp thụ được chuyển hóa thành NH4+ trong cơ thể thực vật.

- NH4+ sau đó kết hợp với các keto acid để sản sinh amino acid sơ cấp.

LUYỆN TẬP

CH. Xác định nguyên tố dinh dưỡng khoáng bị thiếu trong các trường hợp ở bảng 2.2 trang 11

Giải nhanh:

CH. Mô tả đặc điểm dòng vận chuyển trong mạch gỗ và mạch rây theo gợi ý ở bảng 2.3 trang 14.

Giải nhanh:

CH. Giải thích tại sao quá trình thoát hơi nước có ích với thực vật dù tiêu tốn phần lớn lượng nước cây hấp thụ được.

Giải nhanh:

Bởi vì quá trình thoát hơi nước giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của cây:

• Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên
• Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất
• Đảm bảo CO₂ có thể khuếch tán vào lá, cung cấp cho quang hợp
• Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường

Chính vì vậy mà quá trình thoát hơi nước có ích với thực vật dù tiêu tốn phần lớn lượng nước cây hấp thụ được.

CH. Hãy cho biết ý nghĩa của sự hình thành amide trong cơ thể thực vật.

Giải nhanh:

NH4+ kết hợp với glutamic acid và aspartic acid để tạo thành các amide, dự trữ NH4+ cho tổng hợp amino acid trong cơ thể thực vật.

VẬN DỤNG

CH. Molybdenum tham gia cấu tạo enzyme nitrogenase. Giải thích cơ sở sinh học của việc thường xuyên bổ sung molybdenum cho cây họ Đậu.

Giải nhanh:

Molybdenum có vai trò quan trọng đối với nhiều quá trình sinh lí sinh hóa trong cây: quá trình dinh dưỡng (sự hút dinh dưỡng cố định đạm và khử nitrate) quá trình hô hấp (sự oxy hóa - khử) quá trình quang hợp (sự hoạt hóa diệp lục và sự khử CO₂). Sự chuyển hóa gluxide, sự tạo các bộ phần mới, tạo thân, tạo rễ và ảnh hưởng đến tính chống chịu.