Dinh dưỡng nito ở thực vật

Trình bày vai trò của nitơ và cơ chế chung của sự đồng hoá nitơ khoáng và nitơ tự do (N2)

 I. VAI TRÒ SINH LÍ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ

1. Vai trò của Nitơ đối với thực vật

- Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ từ môi trường ở dạng NH₄⁺ và NO₃^_. Trong cây NO₃^_ được khử thành NH₄⁺ .

- Nitơ có vai trò quan trọng đối với đời sống của thực vật:

* Vai trò chung: Đảm bảo cho cây sinh trưởng và phát triển tốt

* Vai trò cấu trúc:

+ Tham gia cấu tạo nên các phân tử protein, enzim, coenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP …

+ Nito có trong các chất điều hòa sinh trưởng

-> Dấu hiệu khi cây thiếu nguyên tố Nitơ là cây sinh trưởng kém, xuất hiện màu vàng nhạt trên lá

* Vai trò điều tiết:

Tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất và trạng thái ngậm nước của tế bào à ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của tế bào.

=> Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng

2. Nguồn Nitơ cho cây

	Nitơ trong không khí	Nitơ trong đất
Dạng tồn tại	Chủ yếu dạng Nitơ phân tử ( N2) ngoài ra còn tồn tại dạng NO, NO2	- Nitơ khoáng trong các muối khoáng như muối nitrat, muối nitrit, muối amôn - Nitơ hữu cơ trong xác động vật, thực vật, vi sinh vật
Đặc điểm	- Cây không hấp thụ được Nitơ phân tử - Nitơ trong NO, NO2 trong không khí đọc hại đối với cây trồng - Nitơ phân tử được các vi sinh vật cố định Nitơ chuyển hóa thành dạng NH3 - dạng cây sử dụng được	- Cây không hấp thụ được Nitơ hữu cơ trong xác sinh vật - Nitơ hữu cơ biến đổi thành NO3- và NH4+ - Cây chỉ hấp thụ Nitơ khoáng từ trong đất dưới dạng NO3- và NH4+

III. QUÁ TRÌNH ĐỒNG HOÁ NITƠ Ở THỰC VẬT

Sự đồng hoá Nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình:

1. Quá trình khử nitrat (NO₃^- )

- Là quá trình chuyển hoá NO₃^- thành NH₄⁺_, có sự tham gia của Mo và Fe được thực hiện ở mô rễ và mô lá theo sơ đồ và các bước:

- Sơ đồ:                            NO₃^-­­ (nitrat) à NO₂^- (nitrit) à NH₄⁺ (amoni)

Các bước khử có sự tham gia của các enzim khử  -reductaza

NO₃^-­­ + NAD(P)H + H⁺ +2e^- -à NO₂^- + NAD(P)⁺ + H₂O

NO₂^- + 6 Feredoxin khử + 8H⁺ + 6e^- à NH₄⁺ + 2H₂O

- Điều kiện cho quá trình khử nitrat

+ Có các enzim đặc hiệu xúc tác cho các phản ứng

+ Có các lực khử mạnh

- Ý nghĩa: nhằm hạn chế sự tích lũy nitrat trong các bộ phận của cây

2. Quá trình đồng hoá NH₄⁺trong mô thực vậ

Theo 3 con đường:

* Amin hoá trực tiếp các axit xêto tạo axit amin:

Axit xêto + NH₄⁺à Axit amin.

Vd: Axit α- xetoglutaric + NH₄⁺ + NADH₂à Axit glutamic + H₂O + NAD⁺

* Chuyển vị amin:

Axit amin + axit xêto à a. amin mới + a. xêto mới

Vd: Axit glutamic + Axit piruvic à Alanin + Axit α- xetoglutaric

*Hình thành amit: Là con đường liên kết phân tử NH₃ với axit amin đicacboxilic.

Axit amin đicacboxilic + NH₄⁺à amit

Vd: Axit glutamic + NH₄⁺ à Glutamin

=> Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng

+ Đó là cách giải độc NH₃ tốt nhất (NH₃ tích luỹ lại sẽ gây độc cho tế bào)

+ Amit là nguồn dự trữ NH₃ cho quá trình tổng hợp a. amin khi cần thiết. 

III. BÀI TẬP

Câu 1: Vì sao thiếu nito trong môi trường dinh dưỡng, cây lúa không thể sống được?

Hướng dẫn: Vì nito là một trong các nguyên tố khoáng dinh dưỡng thiết yếu trong cây, nó tham gia vào hình thành các đại phân tử hữu cơ quan trọng cấu thành nên tế bào và cơ quan như axit nucleic, axit amin,…, do đó khi trong môi trường dinh dưỡng thiếu nito thì cây không thể sống được.

Câu 2: Thực vật đã có đặc điểm thích nghi như thế nào trong việc bảo vệ tế bào khỏi dư lượng NH₄⁺ đầu độc?

Hướng dẫn: , khác với NO₃^-, NH₄⁺ tích lũy nhiều trong cây sẽ gây ngộ độc amon cho tế bào, vì vậy để tránh vấn đề này, thực vật phải đồng hóa tiếp tục NH₄⁺ bằng các con đường chuyển hóa nó vào các chất hữu cơ  như axit amin, protein,.. . và chủ yếu là chuyển chúng thành dạng amit.

Câu 3: Tại sao thiếu nito lá cây lại có màu vàng? Có khi nào cây thừa nito không? Nếu thừa sẽ có biểu hiện như thế nào?

Hướng dẫn:

-         Vì nito là một trong các nguyên tố cáu thành nên diệp lục , do đó khi thiếu nito, diệp lục không được hình thành và lá cây có màu vàng

-         Cây có thể thừa nito do trong quá trình canh tác con người bổ sung nito từ phân bón quá nhiều, dẫn đến cây sinh trưởng nhanh, thân yếu, lá to,...