Các dạng nước trong cây potx

Các dạng nước trong cây




Trong cây nước tồn tại ở hai dạng
là nước tự do và nước liên kết. Tuy
nhiên, nước nào được coi là nước
tự do và nước nào được coi là nước
liên kết thì có nhiều quan điểm
khác nhau. Một số cho rằng nước
liên kết là nước không bị đông lại ở
nhiệt độ thấp hơn -10
o
C và không
có thể dùng làm dung môi ngay cho
những chất dễ bị hòa tan như
đường (Macximov).
Quan niệm thứ hai cho rằng,
phần lớn nước bị liên kết bằng
cách tham gia vào sự thủy hóa hóa
học cũng như vào sự liên kết cấu
trúc. Phần nước còn lại được coi là
nước tự do. Đó là nước hút trong
các mao quản (trong thành tế
bào), nước bị hút thẩm thấu,
không tham gia vào thành phần
của vỏ thủy hóa xung quanh các
phân tử và ion, trừ nước thuộc lớp

khuếch tán của vỏ thủy hóa là còn
giữ được tính linh động
(Alecxeiev).
Một số nhà nghiên cứu khác lại
thấy rằng, trong mọi trường hợp
nước trong thực vật đều là nước
liên kết và tùy theo tác dụng của
các lực giữa các phân tử và nội
phân tử mà hoạt tính của nước bị
biến đổi đi. Vì vậy, các tác giả này
đã nghi ngờ sự tồn tại của dạng
nước tự do. Họ đã đưa ra sự phân
chia thành hai dạng nước liên kết:
nước liên kết chặt và nước liên kết
yếu trong đó nước liên kết yếu là
nước vẫn giữ được tính chất của
nước thông thường.
Sớ dĩ có những quan điểm khác
nhau về các dạng nước trong cây là
vì không có ranh giới rõ rệt về hai
dạng nước tự do và nước liên kết
(dạng nước này có thể chuyển
thành dạng nước kia). Sau này
người ta đã đưa ra quan niệm như
sau để phân biệt hai dạng nước
trên:
Nước tự do hay nước liên kết yếu là
nước bị rút ra khỏi thực vật nhờ
những lực hút nước xác định và
nước đó có những tính chất gần

giống với tính chất của nước
thường (nghĩa là có thể dùng làm
dung môi và đông đặc ở nhiệt độ
gần 0
o
C).
Nước liên kết hay nước liên kết
chặt là phần nước còn lại mà tính
chất của chúng đã bị biến đổi (hầu
như không có khả năng làm dung
môi và đông đặc ở nhiệt độ thấp
hơn 0
o
C).
Tiếp theo người ta lại phân chia cụ
thể hơn thành 3 dạng nước như
+ Nước liên kết chặt là nước bị giữ
lại do quá trình thủy hóa hóa học
các ion và các phân tử, các chất
trùng hợp thấp và trùng hợp cao.
+ Nước liên kết yếu là nước thuộc
các lớp khuếch tán của vỏ thủy
hóa, nước liên kết cấu trúc và nước
hút thẩm thấu.
+ Nước tự do là nước bị hút trong
các mao quản của thành tế bào và
phần nước bị hút thẩm thấu của
dịch tế bào, không tham gia
vào thành phần vỏ thủy hóa xung
quanh các ion và phân tử.

Ý nghĩa của các dạng nước
Sự khác nhau về tính chất của nước
tự do và nước liên kết đã đưa đến
sự khác nhau về ý nghĩa của chúng
đối với đời sống của thực vật.
+ Nước tự do chiếm một lượng lớn
trong thực vật (70%) lại là dạng
nước còn di động được và còn giữ
nguyên những đặc tính của nước
cho nên đóng vai trò quan trọng
trong quá trình trao đổi chất của
thực vật. Do đó, người ta đã xác
định rằng, lượng nước tự do qui
định cường độ các quá trình sinh lí.
+ Nước liên kết chặt và không chặt
là dạng nước chiếm 30% lượng
nước trong cây. Tùy theo mức độ
khác nhau dạng này mất tính chất
ban đầu của nước như khả năng
làm dung môi kém, nhiệt dung giảm
xuống, độ đàn hồi tăng lên, nhiệt
độ đông đặc thấp.
Vai trò của dạng nước này là đảm
bảo độ bền vững của hệ thống keo
trong chất nguyên sinh vì nó
làm cho các phân tử phân tán
khó lắng xuống, hiện tượng ngưng
kết ít xảy ra.
Trong các cơ thể non, hàm lượng
nước liên kết thấy nhỏ hơn trong

các cơ thể già. Khi thực vật gặp
điều kiện khô hạn, hàm lượng nước
liên kết tăng lên. Cho nên, có thể là
hàm lượng nước liên kết liên quan
với tính chống chịu của thực vật
như chịu hạn, chịu rét, chịu
mặn. Người ta đã dùng tỷ số hàm
lượng nước liên kết và nước tự do
để đánh giá khả năng chống chịu
của thực vật và ứng dụng trong việc
chọn các giống cây có khả năng
chống chịu tốt nhất.
Sự phân bố của các dạng nước
trong cây
Trong thành tế bào chủ yếu gồm
nước liên kết bởi các chất cao phân
tử cellulose, hemicellulose, các
chất pectin, nước liên kết cấu trúc
và nước bị hút trong các mao quản.
Trong chất nguyên sinh, việc
xác định các dạng nước trong
chất nguyên sinh gặp nhiều khó
khăn do tính chất phức tạp và tính
không ổn định về thành phần và
cấu trúc của nó. Tuy nhiên, người
ta cũng xác định rằng, trong chất
nguyên sinh nước bị liên kết bởi sự
thủy hóa hóa học của protein và các
chất cao phân tử khác, nước liên
kết cấu trúc, nước liên kết bởi các

chất trùng hợp thấp và nước bị hút
bằng thẩm thấu (bên trong các đại
phân tử).
Ảnh hưởng của một số điều kiện
ngoại cảnh đến các dạng nước của
thực vật
+ Ảnh hưởng của điều kiện dinh
dưỡng khoáng. Ảnh hưởng của
dinh dưỡng khoáng đến tỷ lệ nước
tự do và nước liên kết trong cây có
thể là do ảnh hưởng trực tiếp của
các ion đến sự thủy hóa hóa học và
do sự biến đổi tiến trình trao đổi
chất ảnh hưởng đến tỷ lệ các chất
tích nước ít hay nhiều trong tế bào.
Ảnh hưởng trực tiếp của các ion
đến sự thủy hóa hóa học là do
chúng bị hút bám trên bề mặt các
tiểu phần bị bị thủy hóa (các đại
phân tử) cho nên chúng có thể tác
động đến sự thủy hóa hóa học các
ion cũng như sự thủy hóa hóa học
trung hòa điện.
Người ta đã chứng minh rằng, các
chất điện li tăng lên sẽ làm cho
lượng nước liên kết tăng lên.
Tuy nhiên, đối với các ion K
+
,
Cs

+
, I
-
thì ngược lại, tức là lượng
nước liên kết giảm đi do cấu trúc
của nước trong các vỏ thủy hóa
kém bền vững đi.
Sự hút bám một loại ion này có thể
kèm theo sự thải ra các ion khác
(sự trao đổi hút bám). Nếu mức độ
thủy hóa của ion bị hút bám lớn
hơn mức độ thủy hóa của ion bị
thải ra thì lượng nước liên kết với
đại phân tử sẽ tăng lên. Trong
trường hợp ngược lại, lượng nước
liên kết sẽ giảm đi.
Bằng thực nghiệm người ta đã chỉ
ra rằng, việc tiêm các dung dịch
của tất cả các muối gây ra sự giàm
lượng nước tự do và làm tăng
lượng nước liên kết vì các ion đã
ảnh hưởng đến sự thủy hóa hóa học
các đại phân tử.
Ảnh hưởng của dinh dưỡng
khoáng còn thể hiện ở chỗ các
ion khoáng ảnh hưởng đến thành
phần các chất hữu cơ do cây tổng
hợp. Đó là các đại phân tử có chứa
các nhóm ưa nước (nhóm phân cực
hay ion) mà số lượng và sự phân bố

của các nhóm này chi phối mức độ
thủy hóa của các đại phân tử nên có
thể làm biến đổi các liên kết cấu
trúc của nước. các kết quả nghiên
cứu đã cho thấy khi thủy phân
protein có thể xảy ra sự phân giải
peptid để tạo thành các nhóm phân
cực mới (NH
2
và COOH) liên kết
với các phân tử nước mới.
+ Ảnh hưởng của nhiệt độ. Sự
thủy hóa hóa học là một quá
trình ngoại nhiệt. Vì vậy, khi hệ
hút nhiệt thì phải xảy ra quá trình
ngược lại tức là sự thủy hóa do
chuyển động nhiệt của các phân tử
nước tăng lên, gây tác động ngược
lại sự định hướng của các phân tử
nước.
Do vậy, khi nhiệt độ tăng thì hàm
lượng nước liên kết giảm, nhưng
hàm lượng nước liên kết cấu trúc
và nước hút thẩm thấu thì lại tăng
lên, do sự giảm lực liên kết của các
nhóm phân cực làm cho cấu trúc
các đại phân tử trở nên xốp, cùng
với việc tăng động năng của các ion
và các phân tử làm cho lượng nước
liên kết cấu trúc và sự hút nước

thẩm thấu tăng lên.
Ngoài ảnh hưởng đến sự thủy hóa,
sự tăng nhiệt độ còn ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi chất qua việc
thúc đẩy quá trình thủy phân làm
giảm lượng các chất cao phân tử,
dẫn đến việc giảm lượng nước liên
kết và tăng lượng nước tự do.