Những biến đổi trong thành phần hóa học của vách tế bào
Đặt vấn đề : Vì sao thực vật "cần phải" biến đổi các thành phần hoá học trong vách tế bào? Do tính chất thích nghi trong việc hoàn thiện những nhiệm vụ khác nhau trong toàn bộ cơ thể thống nhất của thực vật, một số tế bào vẫn giữ ...
Đặt vấn đề: Vì sao thực vật "cần phải" biến đổi các thành phần hoá học trong vách tế bào?
Do tính chất thích nghi trong việc hoàn thiện những nhiệm vụ khác nhau trong toàn bộ cơ thể thống nhất của thực vật, một số tế bào vẫn giữ vách bằng celuloz và không thay đổi tính chất của vách trong suốt đời sống tế bào.
Nhưng thường trong quá trình phát triển về sau của tế bào, vách tế bào có những biến đổi do sự tẩm thêm một số chất mới hay do sự biến đổi hóa học những chất có sẳn trong vách tế bào và làm vách tế bào có những tính chất mới. Sự tẩm thêm các chất mới có thể là do hoạt động của chất nguyên sinh, có thể do sự tổng hợp các hợp chất khác, sự biến đổi hóa học về sau của vách tế bào rất đa dạng và gồm:
Sự tẩm mộc tố (lignin) / sự hóa gỗ
Câu hỏi: Vì sao sự tẩm mộc tố vào trong vách tế bào còn được gọi là sự hoá gỗ?
Cơ cấu và tính chất của mộc tố
Mộc tố là những chất cứng, giòn, ít thấm nước, tan trong acetol và phenol. Theo Freudenberg (1965), mộc tố do sự hóa hợp của nhiều monolignol theo 3 chiều không gian.
Do có nhiều monolignol và nhiều cách hóa hợp nên phân tử mộc tố phức tạp, thay đổi tùy theo nhóm, họ hay tùy theo loài, đặc biệt chất mộc tố chỉ có ở Khuyết thực vật và Hiển hoa mà thôi (thực vật có mạch)
Sự tẩm mộc tố
Lignin thấm vào khoảng xung quanh các vi sợi celuloz và biến thành nguyên liệu của chất nền (matrix). Ở đây, lignin lại có thể liên kết với chất khác của chất nền hay với celuloz của vi sợi và trở thành “bêtông cốt sắt” của vách tế bào.
Sự hóa gỗ thường xảy ra ở những tế bào chuyên hóa, lúc đó tế bào sẽ chết nhưng vẫn giữ hoạt tính sinh lý của nó trong một thời gian dài. Sự tẩm lignin thường phổ biến đối với các tế bào gỗ nên quá trình này còn gọi là sự hóa gỗ, dù rằng tế bào của các mô khác vẫn có sự tẩm lignin như tế bào sợi, cương mô hay nhu mô lúc già.
Quá trình hóa gỗ chỉ xảy ra ở tế bào sống đổng thời với sự tạo thành vách hậu lập, bắt đầu từ vách sơ lập tiến dần vào trong và phát triển cả ra ngoài phiến giữa. Lượng lignin thấm vào vách sơ lập và phiến giữa nhiều nhất có khi đến 90% và giảm dần khi đi vào phía trong xoang tế bào.
Ý nghĩa của sự tẩm mộc tố
Sự tẩm mộc tố không chỉ giới hạn trong sự tăng cường tính bền vững cơ học mà còn có vai trò bảo vệ chống lại các tác dụng phá hại của một số vi sinh vật. Vách tế bào tẩm lignin có tính chất giữ nước nhiều nên thường phát triển ở mô dẫn nước và đặc biệt quan trọng đối với những cây sống trong điều kiện khô hạn. Quá trình hóa gỗ có khi xảy ra thuận nghịch, có lẽ nhờ sự tham gia của các enzyme.
Sự tẩm suberin / sự hóa bần
Câu hỏi: Vì sao khi tế bào có vách hoàn toàn tẩm suberin, tế bào đó sẽ chết? Theo bạn, sự chết
ở thực vật còn đang sống là như thế nào?
Là quá trình tẩm chất suberin vào vách tế bào. Khi thân già, biểu bì được thay thế bằng mô sube nên sự tẩm chất suberin còn được gọi sự hóa bần.
Suberin là este của các acid béo cao phân tử, đó là một chất vô định hình, kỵ nước nhất là không thấm nước và khí.
Suberin thường có một ít trong vách của các loại tế bào khác nhau, nhưng suberin tích tụ nhiều chủ yếu ở vách hậu lập của mô che chở. Ở đây suberin hình thành dưới dạng một hoặc một số phiến mỏng không liên kết với sợi celuloz, các phiến này trông thấy được dưới kính hiển vi quang học. Các phiến có thể bao phủ liên tục khắp vách tế bào hoặc chỉ trên từng phần của vách.
Do không thấm nước và khí nên tế bào nào có tất cả các mặt đều bao bọc bằng các phiến suberin, tế bào đó sẽ chết.
Sự hóa bần có lẽ để tăng thêm sự bảo vệ cho những phần bên trong của các cơ quan tránh tác nhân phá hoại hoặc bất lợi tác dụng đến thực vật.
Sự hóa cutin
Cutin là chất gần giống với suberin nhưng lượng acid béo không no thấp hơn và cấu tạo phân tử cao hơn. Cutin vừa có nhóm ưa nước vừa có nhóm kỵ nước.
Sự hóa cutin của vách chỉ tiến hành ở vách mặt ngoài lớp tế bào biểu bì. Thường cutin do vách tế bào tiết ra và dính lại trên bề mặt tế bào làm thành một lớp liên tục, trong một số trường hợp, cutin thường được tích lũy trên vách tế bào cùng với chất sáp làm thành một lớp mỏng gồm nhiều hạt hay que rất nhỏ. Cutin không phải tẩm vào vách mà có khi thay thế trọn celuloz của vách.
Sự hóa cutin được xem như là một sự thích nghi với chức năng bảo vệ, che chở, làm giảm bớt sự thoát hơi nước qua bề mặt, chống sự xâm nhập và phá hại của kí sinh trùng … Lớp cutin có thể rất dày nhất là ở các cây thường thiếu nước, các cây ở vùng khô, nhiều cây kí sinh và phụ sinh.
Sự hóa nhầy
Là sự hình thành những chất nhầy hay chất gôm, đó là những hydrat carbon cao phân tử cùng loại với chất pectic, có khả năng trương nước rất lớn đến mức hòa tan hoàn toàn trong nước. Sự hóa nhầy thường xảy ra từ chất pectic, đôi khi cả celuloz của vách tế bào.
Chất nhầy được tạo thành có thể do nhiều nguyên nhân:
- Do sự biến đổi của những chất hóa học có sẳn trong vách tế bào.
- Do chất nguyên sinh tiết ra trong quá trình vách tế bào lớn lên về chiều dày.
- Do sự hòa tan và phá hoại vách tế bào hay nội chất của tế bào do bệnh lý hay do nấm, vi sinh vật phá hại, lúc đó chất nhày trên vách tế bào chảy ra từ trong cây làm thành lớp dính bên ngoài thực vật.
- Vách tế bào bị phá hủy thành chất gôm làm thành những túi gôm bên trong cơ quan thực vật.
Gôm thường được tiết ra nhiều ở họ Gòn (Bombacaceae), họ Trôm (Sterculiaceae) và nhất là họ Đậu (Fabaceae). Các tế bào của nhu mô hay tượng tầng biến thành gôm, tế bào kế cận dường như bị nhiễm cũng hóa gôm, các tổ chức đều bị tan ra trừ mạch gỗ và lần lần ta có một túi gôm.
Tế bào biểu bì của hột É Ocimum basilicum có một hay nhiều lớp mucilage được dự trữ trong vách tiếp tuyến, khi hột gặp nước, các tế bào chứa mucilage ấy trương lên, vỡ ra và mucilage tan trong nước. Ở họ Bụp (Malvaceae) hay họ Cò ke (Tiliaceae) có nhiều tế bào chứa mucilage trong nhu mô.
Sự hóa nhầy thường là sự thích nghi trừ trường hợp liên quan đến bệnh lý. Sự hóa nhày có vai trò trong sự nảy mầm của hột (tạo khả năng hấp thu nước trong đất), chống sự khô hạn bên ngoài. Đôi khi sự hóa nhày có tác dụng bảo vệ khi các mô bị thương, chất nhầy như là lớp băng giữ vết thương khỏi các tác dụng khác.
Sự hóa khoáng
Là sự tích tụ lại trong vách tế bào các chất khoáng như silic, carbonat calcium, phosphat calcium, oxalat calcium ... Quá trình này thường xảy ra ở những tế bào biểu bì làm cho biểu bì trở nên cứng và nhám.
Chất silic SiO2
Rất thường gặp ở thân Mộc tặc Equisetum, có nhiều ở mắt của thân tre trúc, họ Lác (Cyperaceae), ở lông cây ngứa, ở dừa SiO2 tẩm mặt ngoài của lá.
Oxalat calcium
Oxalat calcium có khi làm thành những kết tinh nhỏ trong tế bào như vỏ của các trái họ Dừa (Palmae). Cương bào của sen, súng cũng chứa nhiều kết tinh oxalat.
Vôi CaCO3
Vôi CaCO3 tẩm vào vách biểu bì và lông ở họ Bầu Bí (Cucurbitaceae), họ Boraginaceae ... CaCO3 còn tạo ra những bào thạch thường gặp ở họ Da (Moraceae), họ Urticaceae, họ Acanthaceae, họ Begoniaceae. Tế bào chứa bào thạch là thạch bào.
