I. Vai trò của trao đổi nước và khoáng ở thực vật

- Vai trò của nước ở thực vật

Nước có vai trò vừa là thành phần cấu tạo tế bào thực vật, dung môi hòa tan các chất, môi trường cho các phản ứng sinh hóa, điều hòa thân nhiệt và vừa là phương tiện vận chuyển các chất trong hệ vận chuyển cơ thể thực vật.

- Vai trò sinh lí của một số nguyên tố dinh dưỡng khoáng trong cây

Dinh dưỡng ở thực vật là quá trình thực vật hấp thụ các nguyên tố, hợp chất cần thiết từ môi trường và sử dụng cho trao đổi chất, sinh trưởng ở và sinh sản ở thực vật.

II. Sự hấp thụ nước, khoáng và vận chuyển các chất trong cây

Quá trình trao đổi nước trong cây, gồm: 

+ Hấp thụ nước ở rễ

+ Vận chuyển nước ở thần

+ Thoát hơi nước ở lá.

1. Sự hấp thụ nước và khoáng ở thực vật.

+ Cơ quan hấp thụ nước và khoáng ở thực vật chủ yếu là rễ qua tế bào lông hút, ngoài ra lá có thể hấp thụ nước và khoáng qua khí khổng.

+ Cơ chế hấp thụ nước là cơ chế thẩm thấu (thụ động). Cơ chế hấp thụ khoáng: thụ động và chủ động.

Nước và muối khoáng được vận chuyển từ lông hút đến các tế bào biểu bì rễ, qua các lớp tế bào vỏ rễ rồi vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường: 

 + Con đường tế bào chất: Sau khi vào tế bào lông hút, nước và chất khoáng sẽ di chuyển từ tế bào chất của tế bào lông hút qua tế bào chất của các lớp tế bào kế tiếp của vỏ rễ thông qua các cầu sinh chất để vào mạch gỗ của rễ.

+ Con đường gian bào: Nước và khoáng di chuyển qua thành của các tế bào và các khoảng gian bào để vào bên trong. Khi qua lớp nội bì có đai Caspary không thấm nước giúp điều tiết lượng nước và khoáng đi vào mạch gỗ của rễ.

2. Sự vận chuyển các chất trong cây

Nước, ion khoáng và các chất tan được vận chuyển trong cây theo mạch gỗ từ rễ lên trên. Động lực của sự vận chuyển trong mạch gỗ là áp suất rễ (lực đẩy), sự thoát hơi nước ở lá (lực kéo), lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ (động lực trung gian). Các chất hữu cơ được vận chuyển trong mạch rây từ lá đến rễ và các cơ quan dự trữ. Động lực của sự vận chuyển trong mạch rây là chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn và các cơ quan sử dụng.

Hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật diễn ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau gồm:

+ Hấp thụ nước ở hệ rễ.

+ Vận chuyển nước ở thân.

+ Thoát hơi nước ở lá.

- Sự hấp thụ ion khoáng gắn liền với sự hấp thụ nước.

- Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào lông hút theo 2 cơ chế: thụ động và chủ động.

III. Quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật.

Quá trình thoát hơi nước chủ yếu diễn ra ở lá qua hai con đường: qua lớp cuticle và qua khi khổng.

Cơ chế đóng mở khí khổng: Động lực làm biến đổi độ mở của lỗ khi là sự biến đổi sức trương nước trong các tế bào khí khổng (tế bào hình hạt đậu). Khi tích lũy các chất thẩm thấu như K+, malate, sucrose làm khi khổng mở. Ngược lại, sự giải phóng các chất thẩm thấu khỏi tế bào khí khổng làm lỗ khí đóng lại. Sự tích luy hay giải phóng các chất thẩm thấu trong tế bào khí khổng phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm không khí hoặc các yếu tố bên trong như mức độ no nước của cây, cân bằng ion và các hormone thực vật.

Vai trò của thoát hơi nước có vai trò:

+ Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất từ 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 khuếch tán vào lá

+ Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng

+ Bảo vệ các cơ quan khỏi tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống.

IV. Dinh dưỡng nitrogen ở thực vật

1. Nguồn cung cấp nitrogen cho thực vật

Nguồn cung cấp nitrogen cho cây từ các quá trình hóa lí, quá trình cố định N, nhờ vi sinh vật, quá trình phân giải chất hữu cơ hoặc từ phân bón. Thực vật hấp thụ nitrogen từ môi trường chủ yếu ở hai dạng NH4+ và NO3- theo cơ chế chủ động.

2. Quá trình biến đổi nitrate và ammonium ở thực vật:

Quá trình biến đổi nitrate và ammonium ở thực vật: 

+ Khử NO3-

NO3- (nitrate)  Nitrate reductase→  NO2- (nitrite)   Nitrate reductase→   NH4+ 

+ Đồng hóa NH4+ : được đồng hóa để tạo thành các amino acid và các amide. Từ các amino acid, thực vật tạo ra các protein và các hợp chất thứ cấp khác

+ Trong tự nhiên, nitrogen có mặt trong không khí và trong đất.

+ Cây hấp thụ nitrogen dưới dạng NH4+ và NO3-. 

+ Khi hấp thụ vào cây, NO3- được khử thành NH4+; sau đó NH4+ được đồng hóa thành các hợp chất hữu cơ trong cây.