Trao đổi nước ở thực vật

April 13,2009
Presenter Name and Title
PLANT PHYSIOLOGY
G.V hướng dẫn: GS.TS Vũ Văn Vụ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thanh
Nguyễn Thị Thu Trang
Lớp: K10-CNTN-Sinh học
题
城
南
庄
W
A
T
E
R
Cơ sở khoa học của tưới nước hợp lí
Quá trình thoát hơi nước ở lá
Quá trình vận chuyển nước ở thân
Quá trình hấp thụ nước ở rễ
Nước và các đặc trưng của nước
N i dungộ
Nước và các đặc trưng của nước
T
h
a
m

g
i
a

c
ấ
u

t
r
ú
c

h
ệ

k
e
o

C
N
S
D
u
n
g

m
ô
i

h

o
à

t
a
n

c
á
c

c
h
ấ
t
T
h
a
m

g
i
a

p
h
ả
n

ứ

n
g

s
i
n
h

h
o
á

t
r
o
n
g

t
ế

b
à
o
T
ạ
o

s
ứ

c

t
r
ư
ơ
n
g

t
r
o
n
g

t
ế

b
à
o
Điều hoà nhiệt độ trong cây
Vai trò
của nước
Vai trò của nước trong cây

Cấu trúc phân tử nước

Đặc tính của phân tử nước


Tính chất nhiệt.

Tính tan.

Tính chất dính bám và sức bám.

Sức căng cao
Đặc trưng của phân tử nước
/>FIGURE 3.3 Diagram of the water molecule
Tính chất nhiệt của nước

Lượng nhiệt cao đặc biệt giúp đệm cho quá trình thay
đổi nhiệt bất thường.

Lượng nhiệt ở dạng hóa hơi cao (44 kJ mol
-1
ở 25
o
C)
giúp cho thực vật giảm nhiệt qua quá trình bốc hơi nước
Tính chất tan
Với kích thước nhỏ và trạng
thái phân cực các phân tử
nước hình thành các lớp vỏ
hydrat.
Ngăn cản sự kết tủa của
phân tử protein và sự hình
thành tinh thể của các ion
/>Sự tạo thành lớp vỏ hydrat
Tính chất cohesion-adhesion

•
Cohesion: sức căng bề mặt của nước hướng tới giảm
diện tích bề mặt không khí-nước đến mức tối thiểu
•
Adhesion: lực hút của phân tử nước với bề mặt rắn như
thành tế bào hoặc bề mặt kính
Sức căng cao
•
Sức căng: lực lớn nhất
tính trên một đơn vị diện
tích mà một cột nước liên
tục có thể chống lại được
trước khi bị phá vỡ.
•
Nước có thể chống lại
được -30Mpa.
Áp suất dương Áp suất âm
Các dạng nước trong cây
Nước tự do Nước liên kết
+Dạng nước chứa trong các thành
phần của tế bào, trong các khoảng
gian bào, trong các mạch dẫn…
+Vẫn giữ được tính chất vật lí, hoá
học, sinh học bình thường của
nước.
+Vai trò: làm dung môi, tham gia
phản ứng sinh hoá, thoát hơi
nước…
+Dạng nước bị các phân tử tích
điện hút bởi một lực nhất định

hoặc trong các liên kết hoá học ở
các thành phần của tế bào.
+Không giữ được các đặc tính vật
lí, hoá học, sinh học của nước
+Vai trò: đảm bảo độ bền vững
của hệ thống keo trong chất
nguyên sinh của tế bào.
Quá trình trao đổi nước ở thực vật
Thế năng nước
•
Năng lượng tự do:
–
Tổng động năng và thế năng
–
Nước di chuyển rừ nơi có năng lượng tự do cao đến nơi có
năng lượng tự do thấp
•
Thế năng nước:

∆ψ = ψ nơi tiêu thụ - ψ nơi cung cấp
Thành phần thế năng của nước trong cây
Ψ
W
= Ψ
p
+ Ψ
s
+ Ψ
m
+ Ψ

…
Trong đó,
Ψ
p
= thế năng áp suất
Ψ
s
= thế năng thẩm thấu (Ψs = -RCTi)
Ψ
m
= thế năng cơ chất
 luôn mang dấu âm, và rất bé khoảng 0.1bar
Ψ
…
= thế năng bất kì nào đó có thể ảnh hưởng đến Ψ
(thế năng trọng trường hay thế năng điện)
 có thể bỏ qua do lực trọng trường chỉ có tác
dụng với các cây cao lớn, và phân tử nước trung hòa về điện

Ψw = Ψp + Ψs
Thế năng của nước trong cây
luôn có hai thành phần thế năng và luôn luôn âm

Thế năng áp suất:

Nước xâm nhập vào tế bào làm tế bào trương nước gây ra áp
suất thủy tĩnh ép lên thành tế bào gây nên thế năng dương.

Thê năng áp suất âm xuất hiện khi có lực căng trong xylem là
kết quả của quá trình thoat hơi nước ở lá gây ra.


Thế năng thẩm thấu:

Luôn mang giá trị âm

Ψs = -RCTi
Tế bào
Tế bào
Vận chuyển từ ngoài vào
trong tế bào thực vật
Ngắn
Ngắn
Giữa các tế bào với nhau
Dài
Dài
Vận chuyển nước qua hệ
xylem trên toàn bộ cây
Phạm vi di chuyển của nước
Quá trình trao đổi nước ở thực vật
diễn ra như thế nào???
Quá trình hấp thụ nước ở rễ
Quá trình vận chuyển nước ở thân
Quá trình thoát hơi nước ở lá
Sự trao đổi nước ở thực vật
Đều dựa trên nguyên lý:
“Nước di chuyển từ nơi có thế cao đến nới có thế thấp”
Thế năng nước giảm dần từ đất tới lá.Sự chênh lệch thế
nước là động lực chính cho sự vận chuyển nước
Quá trình hấp thụ nước ở rễ
Các dạng nước trong đất

Trạng thái
rắn
Trạng thái
hơi
Trạng thái
lỏng
Nước
hấp dẫn
Nước
mao dẫn
Nước
màng
Nước
ngậm
1. Nước hấp dẫn:

Sau khi nước lấp đầy các khe hở của đất, thì nước sẽ
chảy từ nơi cao đến nơi thấp → nước hấp dẫn.

Rễ cây có thể hấp thu một phần dạng nước này khi
chảy qua.
2. Nước mao dẫn:

Trong ống mao quản, nước được lấp đầy tạo nên nước
mao quản.

Nước mao quản liên kết với nhau bằng lực mao quản,
lực này yếu nên cây có thể hút được dễ dàng.
→ Đây là dạng nước chủ yếu, rất có ý nghĩa sinh học với
cây.

Các dạng nước trong đất
3. Nước màng:
Các hạt đất thường tích điện nên xung quanh tạo
màng nước gọi là nước màng.
Trong dạng nước màng đó, lớp nước ở phía ngoài xa
trung tâm mang điện, lực hấp dẫn nhỏ hơn nên rất linh
động và rễ cây có thể lấy được dễ dàng.
4. Nước ngậm:
Khi phơi khô đất, trong chúng vẫn còn một lượng
nước
nhất định mà cây không hút được → nước ngậm.
Lớp nước này nằm ở sát bề mặt hạt đất bị lực hút
mạnh hơn nên rễ cây không có khả năng hút được.
Các dạng nước trong đất

Th c v t th y sinh h p th n c t môi tr ng ự ậ ủ ấ ụ ướ ừ ườ
xung quanh qua b m t các t bào bi u bì c a ề ặ ế ể ủ
cây.

Th c v t trên c n h p th n c d ng l ng t đ t qua ự ậ ạ ấ ụ ướ ạ ỏ ừ ấ
b m t t bàoề ặ ế bi u bì c a r , trong đó ch ể ủ ễ ủ
y u qua các t bào bi u bì đã phát tri n thành ế ế ể ể
lông hút.

Đ th c hi n vai trò hút n c, cây có m t h r phát ể ự ệ ướ ộ ệ ễ
tri n, ăn sâu và lan r ng.ể ộ
Sự hấp thụ nước từ đất
Quá trình hấp thụ nước
Quá trình hấp thụ nước
Đặc điểm

Đặc điểm
con đường
con đường
Khoảng cách di chuyển ngắn
Khoảng cách di chuyển ngắn
Nước đi qua cả tế bào sống và chết
Nước đi qua cả tế bào sống và chết
Nước đi theo 1 chiều từ đất vào rễ
Nước đi theo 1 chiều từ đất vào rễ
Giai đoạn 3
Giai đoạn 2
Giai đoạn 1
Nước từ đất đi vào tế
bào lông hút
Nước đi trong vỏ rễ
Nước đi từ vỏ rễ
vào xylem rễ
Quá trình hấp thụ nước
Quá trình hấp thụ nước
Chỉ có một không
bào trung tâm lớn
Thành tế bào mỏng,
ko thấm cutin
Áp suất thẩm
thấu lớn
Đặc điểm tế bào lông hút
 Làm tăng diện tích bề mặt
Giai đoạn 1: Nước từ đất đi vào tế bào lông hút
Nước di chuyển trong đất do: Sự chênh lệch
gradient áp suất, sự khuếch tán của hơi nước