Vận chuyển các chất trong cây

Bài viết mô tả về các dòng vận chuyển các chất trong cây bao gồm con đường vận chuyển, thành phần của dịch được vận chuyển và động lực đẩy dòng vật chất di chuyển

Trong cây có các dòng vận chuyển vật chất sau:

* Dòng mạch gỗ (dòng đi lên):

* Dòng mạch rây (dòng đi xuống): 

I. DÒNG MẠCH GỖ

1. Khái niệm

- Khái niệm: Dòng mạch gỗ (còn gọi là Xilem hay dòng đi lên): vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào mạch gỗ của rễ và tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây.

- Đặc điểm: vận chuyển ngược chiều trọng lực và có lực cản thấp

2. Cấu tạo của mạch gỗ:

- Tế bào (TB) mạch gỗ gồm các tế bào chết, có 2 loại là: quản bào và mạch ống.

 * Hình thái cấu tạo:

+ Quản bào là các TB dài hình con chỉ suốt, xếp thành hàng thẳng đứng và gối đầu lên nhau

+ TB mạch ống: chỉ có ở thực vật hạt kín và một số hạt trần, là các TB ngắn, có vách 2 đầu đục lỗ

* Đặc điểm cấu tạo

+ TB không có màng và bào quan tạo nên các tế bào rỗng ( ightarrow)làm cho lực cản dòng chất thấp.

+ Vách thứ cấp được linhin hóa bền vững chắc ( ightarrow) giúp chịu được áp suất nước

+ Vách sơ cấp mỏng và thủng lỗ( ightarrow)giúp dòng chất được vậ chuyển qua các TB

+ Các tế bào cùng loại nối với nhau thành những ống dài từ rễ lên lá để dòng mạch gỗ di chuyển bên trong.

* Cách sắp xếp của quản bào và mạch ống:

+ Các TB cùng loại nối với nhau theo cách đầu của TB này gắn vào đầu của TB kia tạo thành những ống dài từ rễ lên lá

+ Các TB khác loại nối với nhau theo cách: lỗ bên của TB này ghép sít vào lỗ bên của TB khác tạo nên các cặp lỗ là con đường vận chuyển ngang

3. Thành phần dịch mạch gỗ:

- Chủ yếu là nước và ion khoáng.Ngoài ra còn có các chất hữu cơ được tổng hợp từ rễ (axit amin, amit, vitamin, hoocmon)

4. Động lực đẩy dòng mạch gỗ:

Là sự phối hợp của 3 lực:

* Lực đẩy (áp suất rễ).

=> Áp lực sinh ra do hoạt động trao đổi chất ở rễ đẩy nước lên cao

+ Hiện tượng: ứ giọt, chảy nhựa

 

* Lực hút do thoát hơi nước ở lá.  

=> TB khí khổng thoát hơi nước vào không khí dẫn tới các TB này bị mất nước do đó nó sẽ hút nước của các TB lân cận để bù đắp vào, dần suất hiện lực hút nước từ lá đến tận rễ

* Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ.

Do giữa các phân tử nước tồn lại 1 lực liên kết hidro yếu ( ightarrow) tạo thành 1 chuỗi liên tục các phân tử nước kéo theo nhau đi lên

II.  DÒNG MẠCH RÂY:

1. Khái niệm:

- Khái niệm:

Dòng mạch rây (còn gọi là Prolem hay dòng đi xuống): vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di động như K⁺, Mg²⁺,… từ các TB quang hợp trong phiến lá rồi đến các nơi cần sử dụng hoặc dự trữ ( rễ, thân, củ…)

- Đặc điểm: vận chuyển xuôi theo chiều trọng lực và có lực cản.

2. Cấu tạo của mạch rây:

- Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm.

* Hình thái cấu tạo:

+ Tế bào ống rây: là các TB chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất với đặc điểm không nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh còn lại là các sợi mảnh

 Nhiệm vụ: tham gia trực tiếp vận chuyển dịch mạch rây

+ Tế bào kèm: là các TB nằm cạnh TB ống rây với đặc điêm nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ

Nhiệm vụ: cung cấp năng lượng cho các TB ống rây

* Cách sắp xếp của các TB ống rây và TB kèm

+ Các TB ống rây nối với nhau qua các bản rây tạo thành ống xuyên suất từ các TB quang hợp tới cơ quan dự trữ

+ Các TB kèm nằm sát, xung quanh các TB ống rây

3. Thành phần của dịch mạch rây:

- Chủ yếu là đường saccarozơ ( chiếm 95%) và các chất khác như: các axít amin, hoocmon thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác (như ATP), một số ion khoáng được sử dụng lại, đặc biệt rất nhiều kali.

4. Động lực của dòng mạch rây:

Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá- nơi saccarozo được tạo thành) có áp suất thẩm thấu cao và cơ quan chứa (rễ, củ, quả - nơi saccarozo được dự trữ hoặc sử dụng ) có áp suất thẩm thấu thấp.

III. MỐI QUAN HỆ GIỮA DÒNG MẠCH GỖ VÀ DÒNG MẠCH RÂY

 Là 2 con đường dẫn truyền các chất không hoàn toàn độc lập trong cây

+ Nước có thể từ mạch gỗ sang mạch rây và từ mạch rây sang mạch gỗ theo con đường vận chuyển ngang

IV. BÀI TẬP 

Câu 1. Chứng minh cấu tạo của mạch gỗ thích nghi với chức năng vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ đến lá.

Hướng dẫn:

+ Các TB quản bào và mạch ống đều là các TB chết, rỗng, không có màng và không có bào quan ( ightarrow) không hình thành lực cản dòng vận chuyển và không hao tổn năng lượng trong quá trình vận chuyển.

+ Thành TB được linhin hóa bền vững ( ightarrow) chịu được áp lực của nước trong vận chuyển

+ Cách sắp xếp hợp lý giúp dòng vận chuyển liên tục từ rễ lên lá

Câu 2. Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng mạch gỗ có thể tiếp tục đi lên đươc không? Vì sao?

Hướng dẫn: Nếu 1 ống mạch gỗ bị tắc, dòng vận chuyển vẫn tiếp tục đi lên được bằng cách di chuyển ngang qua các lỗ bên vào ống bên ống bên cạnh và tiếp tục đi lên

Câu 3. Vì sao khi ta bóc vỏ quanh thân hay cành thì sau 1 thời gian phía trên chỗ phình vỏ bị bóc phình ra

Hướng dẫn: Bóc bỏ phần vỏ quanh thân cây thì có nghĩa là bóc mạch dây nên khi bóc mạch dây thì các chất hữu cơ được vận chuyển từ bên trên xuống bị ứ đọng lại ở mép trên nên gây ra phình ở phần vỏ