Tổng hợp kiến thức sinh học 11_Luyện thi đại học

Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

PHẦN: IV
SINH HỌC CƠ THỂ
- oOo Chương: I
CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG
A - CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG Ở THỰC VẬT

TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT

Quá trình trao đổi nước ở thực vật (trạng thái cân bằng nước ở thực vật)
bao gồm ba quá trình: quá trình hấp thụ nước ở rễ, quá trình vận chuyển nước ở
thân và quá trình thoát hơi nước từ lá. Trong điều kiện bình thường, ba quá trình
này hoạt động nhịp nhàn, liên tục, liên hệ khắng khít với nhau, tạo nên trạng thái
cân bằng nước cần thiết cho sự sống của thực vật. Sự phối hợp hoạt động của ba
quá trình này đã đưa các phân tử nước từ đất vào rễ sau đó đưa đến tận ngọn cây
(có cây cao hàng trăm mét). Ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm của đất và không khí, dinh
dưỡng khoáng là các nhân tố ảnh hưởng đến trao đổi nước ở thực vật.
I. Vai trò của nước và nhu cầu nước đối với thực vật
Nước là yếu tố quan trọng bậc nhất đối với tất cả các cơ thể sống. Nước
quyết định sự phân bố thực vật trên trái đất, thực vật không thể sống khi thiếu
nước.
1. Các dạng nước trong cây và vai trò của nó
a. Nước tự do
i. Đặc điểm

- Là dạng nước chứa trong các thành phần của tế bào, trong các khoảng
gian bào, trong các mạch dẫn,. .. .
1


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- Chiếm khoảng 70% lượng nước trong cây.
- Không bị hút bởi các phần tử tích điện hay dạng liên kết hóa học.
- Dạng này vẫn giữ được các đặc tính lý, hóa, sinh học bình thường của

nước.
ii. Vai troø
- Đảm bảo độ bền vững của các cấu trúc trong cơ thể, đảm bảo môi trường
thuận lợi cho các phản ứng trao đổi chất, nước tham gia vào các phản ứng hóa học
trong cơ thể.
- Làm dung môi hịa tan các chất trong cơ thể.
- Làm giảm nhiệt độ của cơ thể khi thoát hơi nước, đồng thời vừa giúp cho
khí CO2 từ khơng khí vào lá cung cấp cho q trình quang hợp. Bên cạnh tham gia
một số quá trình TĐC, đảm bảo độ nhớt của CNS.
- Giúp quá trình TĐC diễn ra bình thường.
b. Nước liên kết
i. Đặc điểm
- Là dạng nước bị các phần tử tích điện hút bởi một lực hút nhất định hoặc
trong các liên kết hóa học ở các thành phần của tế bào…..

- Chiếm khoảng 30% lượng nước trong cây
- Dạng này không giữ được các đặc tính vật lý, hóa học, sinh học của
nước.
ii. Vai trò
Đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh của tế
bào, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của tế bào, mơ, cơ quan, cơ thể. Vì thế
hàm lượng nước liên kết trong cây là một chỉ tiêu đánh giá tính chịu nóng và
chịu hạn của cây.
2. Nhu cầu nước đối với thực vật
2


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Thực vật khơng thể sống thiếu nước, chỉ cần giảm khoảng 30% hàm lượng

nước trong tế bào là đã gây ra sự kìm hãm đáng kể những chức năng sinh lý quan
trọng của cơ thể và ảnh hưởng đến q trình sinh trưởng, phát triển của tồn cây
Nhu cầu nước của cây là rất lớn.
Nhu cầu nước phụ thuộc vào các đặc điểm sinh thái của thực vật.
Nhu cầu nước còn phụ thuộc vào các loại cây khác nhau, nhóm cây khác
nhau
Tóm lại: Cây cần một lượng nước rất lớn trong suốt đời sống của nó.
Ví dụ: Một cây ngô đã tiêu thụ 200kg nước và một hecta ngô trong suốt
thời kỳ sinh trưởng đã cần đến 8.000 tấn nước. Để tổng hợp 1 gam chất khô, các

cây khác nhau cần từ 200 gam đến 600 gam nước.
II. Quá trình hấp thụ nước ở rễ
1. Các dạng nước trong đất
Có hai dạng nước trong đất:
- Nước tự do: nước mao dẫn, nước ngầm.
- Nước liên kết: nước ngậm trên bề mặt keo đất và nước tẩm trong keo đất.
Nước tồn tại ở thể rắn, thể khí, thể lỏng
Rễ cây hấp thụ nước dạng tự do và một phần dạng nước liên kết (nước liên kết
không chặt) ở thể lỏng. Dạng nước tự do đóng vai trị cung cấp nước cho cây; dạng
liên kết đóng vai trị cấu trúc đất.
2. Đặc điểm của bộ rễ liên quan đến quá trình hấp thụ nước
- Thực vật thủy sinh hấp thụ nước từ mơi trường xung quanh qua bề mặt
các tế bào biểu bì của toàn cây.
- Thực vật trên cạn hấp thụ nước dạng lỏng từ đất qua bề mặt tế bào biểu
bì của rễ, trong đó chủ yếu qua các tế bào biểu bì đã phát triển thành lông hút.
- Chức năng của rễ:
3


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

+ Hấp thụ nước và các chát khoáng là hai loại chất dinh dưỡng thiết yếu

cho cây
+ Dẫn truyền chất dinh dưỡng từ bệ mặt hấp thụ

+ Néo chặt hay cố định để nâng đỡ cây ở thế đứng vững chắc trong
không gian.
+ Có vai trò quan trọng trong việc giữ hạt đất tại chỗ, chống hiện tượng
rửa trôi, xói mòn đất, bảo vệ trạng thái cân bằng của hệ sinh thái tự nhiên đất –
nước – thực vật.
- Rễ cây có cấu tạo thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối
khoáng: Rễ cây sinh trưởng nhanh về chiều sâu, phân nhánh chiếm chiều rộng và
đặc biệt tăng nhanh số lượng lơng hút. Ví dụ, ở lúa sau khi cấy 4 tuần có hệ rễ với
tổng chiều dài khoảng 625 km, có tổng diện tích khoảng 285 m2 trong khi đó tổng
chiều dài lông hút (khoảng 14 tỷ lông hút) khoảng 10.500 km và tổng diện tích
khoảng 480m2 ; ở lúa mỳ đen có thể lên đến 14 tỷ lơng hút.
- Các đặc điểm của lông hút liên quan đến quá trình hấp thu nước của rễ:
+ Số lượng lông hút của rễ rất lớn làm tăng rất nhiều bề mặt trao
đổi nước giữa rễ và môi trường.
+ Thành tế bào mỏng, không thấm cutin.
+ Chỉ có một không bào trung tâm lớn tạo điều kiện thuận lợi cho sự
thẩm thấu nước từ đất vào rễ.
+ Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh.
+ Các lông hút của rễ thường xuyên được thay thế và đổi mới. Điều
nàygiúp cho hiệu quả hoạt động của lông hút luôn luôn duy trì tốt.
Tóm lại: Vì vậy các đạng nước tự do và dạng nước liên kết không chặt từ đất
(đạng nước mao dẫn, nước ngầm, và một phần nước ngậm trên bề mặt của các keo
đất) được lông hút hấp thụ một cách dễ dàng nhờ sự chênh lệch về áp suất thẩm
4


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngoï c

thấu (từ nơi áp suất thẩm thấu thấp đến nơi có áp suất thẩm thấu cao), hay nói cách
khác là nhồ sự chênh lệch về thế nước (từ thế nước cao đến thế nước thấp).
* Ở một số TV trên cạn, hệ rễ không có lông hút (thông, sồi,. . . ) thì rễ có
nấm rễ bao bọc giúp cho cây hấp thụ nước và ion khoáng một cách dễ dàng, đây
là phương thức chủ yếu. Ngoài ra ở những tế bào rễ còn non, vách tế bào chưa
tẩm suberin cũng tham gia hấp thụ nước và ion khoáng. Nấm rễ là dạng thích
nghi tự nhiên.
3. Con đường hấp thụ nước ở rễ
Cơ chế hấp thụ nước theo grien nồng độ chất tan giữa bề mặt tế bào lông
hút (hay toàn bõ bề mặt hấp thụ của hệ rễ) với dung dịch đất hay nói cách khác
hấp thụ theo grien thế nước: từ thế nước cao đến thế nước thấp.
- Con đường qua gian bào - thành tế bào : Nước từ đất  màng tế bào lông
hút  gian bào, thành tế bào nhu mô vỏ, gặp vịng đai Caspari  tế bào nội bì 
mạch gỗ. Do đó nhận được nhiều nước (có lợi), nhưng lượng nước và các chất
khoáng hòa tan không được điều chỉnh và kiểm tra (bất lợi).
- Con đường qua các tế bào (qua chất nguyên sinh - không bào): Nước từ
đất  màng tế bào lông hút  tế bào nhu mô vỏ  tế bào nội bì  mạch gỗ. Do
đó cây nhận ít và chậm nước (bất lợi), nhưng lượng nước và các chất khoáng hòa
tan được điều chỉnh và kiểm tra bởi tính thấm chọn lọc của tế bào sống (có lợi).
* Vai trò của vòng đai Caspari là bao quanh tế bào nội bì: Vịng đai
Caspari đđược cấu tạo bằng chất không thấm nước và không cho các chất khống
hịa tan trong nước đi qua, nên có vai trò điều chỉnh lượng nước và và kiểm tra
các chất khoáng hòa tan. Chính vai trò này đã khắc phục được nhược điểm của
con đường thành tế bào – gian bào.
4. Cơ chế để dòng nước một chiều từ đất vào rễ lên thân

5


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- Nước từ đất vào lông hút rồi vào mạch gỗ của rễ theo cơ chế thẩm thấu

(từ Ptt thấp đến nơi có Ptt cao).
* Vai trò của áp suất rễ: áp suất rễ tạo ra lự đẩy dòng nước trong mạch gỗ
di chuyển lên thân, áp suất này được hỗ trợ bởi lực hút của lá tạo ra (do quá trình
thoát hơi nước ở lá) cùng với cột nước trong thân liên tục không có bọt khí (do lực
liên kết giữa các phân tử nước với nhau và lực bám của các phần tử nước lên
thành mạch gỗ) đã tạo ra dòng nước liên tục di chuyển từ rễ, qua thân, đến lá. Áp
suất rễ thường có giới hạn, phụ thuộc vào loại cây và thường đẩy được cột nước
cao vài ba mét. Áp suất rễ thể hiện rõ ở cây bụi thấp, cây hoa.
- Nước bị đẩy từ rễ lên thân do một lực đẩy gọi là áp suất rễ, thể hiện b ởi
2 hiện tượng: rỉ nhựa và ứ giọt.
* Hiện tượng rỉ nhựa: Cắt ngang một cây thân thảo, chỗ gần gốc; sau vài
phút sẽ thấy những giọt nhựa rỉ ra từ phần thân cây bị cắt. Đó chính là những
giọt nhựa do rễ cây đẩy từ mạch gỗ ở rễ lên mạch gỗ của thân.
* Hiện tượng ứ giọt: Úp một chuông thủy tinh lên một cây sẽ xuất hiện các
giọt nước ứa từ trong lá ra và đọng lại ở mép lá. Hiện tượng xảy ra do không khí
trong chuông thủy tinh đã bảo hòa hơi nước. Nước bị đẩy từ mạch gỗ của rễ cây
lên lá không thoát được thành hơi qua khí khổng đã ứ thành giọt ở mép lá.
III. Quá trình vận chuyển nước ở thân

1. Đặc điểm của con đường vận chuyển nước ở thân
Nước và các chất khoáng hoà tan trong nước được vận chuyển trong thân
theo mạch gỗ một chiều từ rễ lên lá.
Chiều dài của cột nước phụ thuộc vào chiều dài của thân cây.
Quá trình vận chuyển này được thực hiện nhờ lực hút của lá (do thoát hơi
nước của lá gây ra hay cịn gọi là động lực trên), lực đẩy của rễ (do áp suất rễ hay
động lực dưới) và lực liên kết giữa các phân tử nước với thành mạch gỗ (hai lực này
6


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngoï c

thắng được trọng lực của cột nước và đảm bảo cho cột nước liên tục gọi là động lực
trung gian)
2. Con đường vận chuyển nước ở thân
- Nước, muối khoáng từ rễ lên lá (nhựa ngun) theo mạch gỗ (xilem).
- Các chất hữu cơ từ lá vào thân, xuống rễ, củ, vào quả (nhựa luyện) theo
mạch rây (phlôem) chủ yếu dựa vào cơ chế khuếch tán và vận chuyển chủ động
* Tuy nhiên nước cũng có thể vận chuyển ngược từ trên xuống ở mạch rây hay
vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây hoặc ngược lại tùy theo thế nước
trong mạch rây.
a. Dòng mạch gỗ
i. Cấu tạo của mạch gỗ
Trong thân của thực vật có mạch gỗ (xilem) gồm các tế bào chết.

Tế bào mạch gỗ gồm hai loại là quản mạch và mạch ống. Các tế bào cùng
loại nối với nhau theo cách: đầu của tế bào này nối với đầu tế bào kia thành những
ống dài từ rễ đến lá để cho dòng mạch gỗ di chuyển bên trong.. Quản bào cũng như
mạch ống xếp sát vào nhau theo cách lỗ bên của tế bào này sít khớp với lỗ bên của
tế bào khác tạo ra lối đi cho dòng vận chuyển ngang. Thành của mạch gỗ được
linhin hóa tạo cho mạch gỗ có độ bền chắc và chịu nước.
ii. Thành phần của dịch mạch gỗ:
Dịch mạch gỗ chủ yếu là nước, các ion khoáng, ngồi ra cịn có các hợp chất
hữu cơ: axit amin, vitamin, hoocmôn thực vật (xitôkinin, ancalôtit, . . .) được tổng
hợp ở rễ.
iii. Động lực đẩy dịng mạch gỗ (Cơ chế đảm bảo sự vận chuyển nước ở
thân- phần 3)
b. Dòng mạch rây
i. Cấu tạo của mạch rây
Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây (tế bào hình rây) và tế bào kèm.
ii. Thành phần của dịch mạch rây
7


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Dịch mạch rây chủ yếu là các saccarơzơ, axit amin, các vitamin, hoocmôn
thực vật, một số chất hữu cơ khác (ATP), mộ số ion khoáng được sử dụng lại, đặc
biệt có rất nhiều ion kali làm cho dung dịch rây có độ pH từ 8.0 – 8,5.

iii. Động lực của dòng mạch rây
Dịch mạch rây di chuyển vào tế bào quang hợp trong lá vào ống rây, từ ống
rây này vào ống rây khác qua các lỗ trong bản rây.
Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan
nguồn (nơi saccarôzơ được tạo ra thường là lá) có áp suất thẩm thấu cao vá các cơ
quan chứa có áp suất thẩm thấu thấp (nơi saccarôzơ đươc sử dụng hay dự trữ
thường là rễ).
Mạch rây nối với các tế bào của các cơ quan nguồn của các tế bào của cơ
quan chưa giúp cho dịng mạch rây chảy từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất
thấp.
3. Cơ chế đảm bảo sự vận chuyển nước ở thân
Quá trình vận chuyển nước ở thân thực hiện được do sự phối hợp nhờ ba
động lực:
- Động lực trên: Lực hút của lá (do quá trình thoát hơi nước) là động lực
đóng vai trò chủ yếu: Do hơi nước thốt vào khơng khí, tế bào khí khổng mất nước
và hút nước từ các tế bào nhu mơ bên cạnh. Đến lược mình, các tế bào nhu mô lá lại
hút nước từ mạch gỗ ở lá. Cứ như vậy, xuất hiện một lực hút từ lá đến tận rễ. Theo
tính toán của các nhà khoa học thì lực hút do thoát hơi nước ở lá đạt đến 100atm
- Động lực dưới: Lực đẩy của rễ (do quá trình hấp thụ nước). Theo tính
toán của các nhà khoa học thì lực đẩy của rễ đạt 3atm
- Động lực trung gian: Lực trung gian do lực liên kết giữa các phân tử
nước với nhau và lực bám của các phần tử nước lên thành mạch gỗ, hai lực này
thắng được trọng lực của cột nước tạo thành dòng nước liên tục và không bị tụt
xuống.
8


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Trong ba động lực thì động lực trên là chính vì nó có thể hút cột nước từ rễ

lên lá, kể cả những cây cao hàng trăm mét.
IV. Thoát hơi nước ở lá
1. Lá là cơ quan thốt hơi nước
- Cấu tạo của lá thích nghi với chức năng thốt hơi nước, các tế bào biểu bì
của lá tiết ra chất cutin bao phủ loàn bộ bề mặt của lá trừ khí khổng. Một số cây
sống vùng sa mạc, biểu bì trên khơng có khí khổng nhưng có lớp cutin dày và
khơng thốt hơi nước qua bề mặt trên của lá.
- Số lượng khí khổng trên bề mặt lá là rất lớn. Mỗi mm 2 lá có đến hàng trăm
khí khổng, mặt dù diện tích của tồn bộ khí khổng chỉ chiếm gần 1% diện tích của
lá. Lượng nước thốt qua khí khổng lớn hơn gấp nhiều lần lượng nước thoát qua
bề mặt lá (qua cutin).
- Người ta chứng minh rằng các phân tử nước bốc hơi và thoát vào khơng
khí ở mép chậu nước dễ dàng hơn nhiều so với các phân tử nước bốc hơi và thoát
khỏi vùng đậm đặc hơi nước ở giữa chậu (gọi là hiệu quả mép). Như vậy vận tốc
thốt hơi nước khơng chỉ phụ thuộc chủ yếu vào vào chu vi của diện tích đó. Rõ
ràng là số lượng khí khổng rất lớn trên bề mặt lá sẽ có tổng chu vi lớn hơn rất
nhiều so với chu vi của lá và lượng nước thốt qua khí khổng lớn hơn nhiều lần so
với lượng nước thoát qua bề mặt lá là điều có thể hiểu được.
Sơ đồ hiệu quả mép như sau:
V = A . ( F – f )/l
V: lượng nước bốc hơi.
A: hằng số thực nghiệm
F: độ bão hòa nước ở bề mặt bốc hơi
f: độ bảo hòa nước ở xung quanh bề mặt bốc hơi

l: khoảng cách giữa F và f.
( F – f ) / l: Građien độ thiếu bão hòa nước (sự chênh lệch nồng độ các phân
tử nước ở bề mặt và môi trường xung quanh)
9


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Từ đó ta có: V1 = A . ( F – f )/l1 và

Giaùo viên: Nguyễ n Ngọ c

V2 = A . ( F – f )/l2

Mà l1 > l2 nên V2 > V1
2. Ý nghóa của sự thoát hơi nước
Cứ 1.000g nước cây hấp thụ qua rễ thì khoảng 990g nước thoát ra ngoài
không khí qua lá dưới dạng hơi, có 10g nước được giữ lại. Trong 10 g nước giữ
lại đó có từ 8-9g nước không tham gia tạo chất khô; chỉ có 1-2g nước tham gia
tạo chất khô; Ở ngơ, là cây sử dụng nước tương đối tiết kiệm cũng phải thốt
250kg nước để tổng hợp 1kg chất khơ; Lúa mỳ hay khoai tây thoát 600kg nước
mới tổng hợp được 1kg chất khô. Để tổng hợp 1g chất khô các cây khác nhau cần
tử 200 đến 600 g nước. Do đó nhà sinh lý học người Nga Macximơp đã viết
“Thốt hơi nước là tai họa tất yếu của cây” Vậy:
- Sự thoát nước ở lá đã tạo ra một lực hút, một sự chênh lệch về thế nước
theo chiều hướng giảm dần từ rễ đến lá và nước có thể di chuyển từ rễ đến lá

một cách dễ dàng. Đó là động lực trên của con đường vận chuyển nước, các ion
khống và các chất hịa tan khác từ rễ đến mọi cơ quan của cây trên mặt đất, bện
cạnh còn tạo ra môi trường liên kết các bộ phận của cây, tạo độ cứng cho thực vật
thân thảo.
- Khi thoaùt một lượng nước lớn sẽ làm cho nhiệt độ của bề mặt lá giảm
xuống (chỉ cao hơn nhiệt độ trong bóng râm một chút). Lá cây hấp thụ 75% ánh
sáng mặt trời, chỉ có 3% dùng cho quang hợp, còn lại biến thành nhiệt năng làm
cho lá nóng lên nhanh. 1gam nước thoát ra làm mất một nhiệt lương là 2,3kJ
- Khi thoát hơi nước thoát ra thì khí khổng mở, đồng thời hơi nước thoát
ra. Tạo điều kiện cho CO 2 từ không khí vào lá để thực hiện chức năng quang
hợp.
- Nước thoát qua lá giúp cho các dung dịch loãng từ rễ đưa lên đậm đặc
hơn và chất hữu cơ dễ được tổng hợp hơn, cũng như làm cho các dung dịch chất
hữu cơ do lá quang hợp cô đặc hơn.
10


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- Một số cây vùng khơ hạn, do khó lấy được nước từ đất. Để tiết kiệm lượng

nước tối đa, nhóm cây này phải đóng khí khổng vào ban ngày và quá trình nhận
CO2 diễn ra vào ban đêm.
3. Các con đường thoát hơi nước ở lá
- Con đường qua khí khổng (con đường chủ yếu)

+ Vận tốc lớn, lượng nước thoát nhiều.
+ Được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng. Độ mở khí khổng càng
rộng thì thốt hơi nước càng mạnh.
- Con đường qua bề mặt lá – qua cutin
+ Vận tốc nhỏ, lượng nước thoát ít.
+ Không được điều chỉnh. Lớp cutin càng dày thì thốt hơi nước càng giảm
và ngược lại. Thoát hơi nước qua cutin chỉ chiếm ¼ ở cây chịu bóng, giảm xuống
cón 1/10 ở cây ngồi sáng hay thậm chí thấp hơn nhiều ở các cây thích nghi sống
vùng khơ hạn.
* Để có một chế độ nước thích hợp tạo điều kiện tốt cho sinh trưởng và đạt
năng suất cao của cây trồng cần phải thực hiện tưới nước một cách hợp lý cho
chúng.
* Nước có thể có thể thoát một phần nhỏ ở thân và cành nhờ các vết sần (bì
khổng)
* Hai con đường thoát hơi nước trên còn phụ thuộc vào loài cây, tuổi cây,
đặc điểm giải phẩu,…
* Cây còn non lớp cutin mỏng nên cường độ thoát hơi nước ở hai con đường
là như nhau.. Khi cây trưởng thành thì con đường thoát hơi nước qua khí khổng
là chủ yếu.
4. Cơ chế điều chỉnh thoát hơi nước
a. Cấu tạo khí khổng
Khí khổng gồm:
11


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- Hai tế bào đóng (hình hạt đậu) nằm kề nhau tạo thành lỗ khí.
- Trong tế bào đóng có hạt lục lạp, nhân ty thể.
- Mép trong của tế bào đóng sát lỗ khí dày hơn mép ngoài (mép ngoài

mỏng thì sức căng sẽ lớn hơn mép trong)
b. Các phản ứng đóng, mở khí khổng
- Phản ứng mở quang chủ động: là phản ứng mở khí khổng, chủ động lúc
sáng sớm khi mặt trời mọc hay khi chuyển cây từ trong tối ra ngồi sáng.
- Phản ứng đóng thuỷ chủ động: là hiện tượng đóng khí khổng chủ động
vào giờ trưa khi cường độ thoát hơi nước cao (cây mất một lượng nước quá lớn –
15%) hoaëc khi cây gặp hạn không lấy được nước.
- Phản ứng đóng và mở thủy bị động: là khi tế bào bảo hòa nước (sau khi
mưa) các tế bào biểu bì xung quanh khí khổng tăng thể tích ép lên các tế bào làm
cho các tế khe khí khổng khép lại một cách bị động. Đó là phản ứng đóng thủy bị
động. Sau đó khi tế bào lân cận bị mất nước, thể tích các tế bào này giảm, khơng
ép lên làm cho tế bào khí khổng mở ra. Đó là phản ứng mở thủy bị động.
Tuy nhiên, khi chịu ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh như khô hạn
hay cây bị héo kéo dài thì cơ chế đóng mở khí khổng khơng theo một quy luật nào.
* Cấu trúc của tế bào khí khổng trong mối liên quan đến phản ứng đóng mở
khí khổng: Khí khổng được hình thành từ hai tế bào hình hạt đậu với mép trong
của tế bào quay vào nhau. Mép trong rất dày, mép ngoài mỏng. Do đó khi tế
bào khí khổng trương nước thì mép ngoài dãn nhanh hơn làm tế bào uống cong
và khí khổng mở ra. Ngược lại khi mất nước, tế bào xẹp rất nhanh, mép ngoài co
lại nhanh hơn làm khí khổng đóng lại ngăn sự thoát hơi nước. Trong tế bào khí
khổng có chứa chất lục lạp, do đó khi ở ngoài sáng, chúng tiến hành quang hợp
tạo ra tinh bột và chất hữu cơ làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào, tăng
cường khả năng hút nước vao cây tạo ra sự trương nước để mở khí khổng và
thoát hơi nước.

12


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

c. Nguyên nhân dẫn đến việc đóng mở khí khổng
- Khi cây được chiếu sáng, lục lạp trong tế bào khí khổng tiến hành
quang hợp làm thay đổi nồng độ CO 2 và tiếp theo là pH. Sự thay đổi này đã
làm tăng hàm lượng đường, tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào. Hai tế bào khí
khổng hút nước  trương nước và khí khổng mở.
- Hoạt động của các bơm ion ở tế bào khí khổng dẫn đến việc tăng hoặc
giảm các hàm lượng các ion, làm thay đổi áp suất thẩm thấu và sức trương nước
của tế bào này.
- Khi bị hạn, hàm lượng AAB (axit abxixic) trong tế bào khí khổng tăng
đã kích thích các bơm ion hoạt động, đồng thời các kênh ion mở dẫn đến các
ion rút ra khỏi tế bào khí khổng làm cho các tế bào này giảm áp suất thẩm
thấu  giảm sức trương nước và khí khổng đóng.
Một số cây sống trong điều kiện thiếu nước (cây xương rồng, các cây
mọng nước ở sa mạc,…) để tiết kiệm lượng nước đến mức tối đa, khí khổng
đóng hoàn toàn vào ban ngày, chỉ khi mặt trời lặn khí khổng mới mở.
Tóm lại:
- Ánh sáng là nguyên nhân gây ra sự đóng, mở khí khổng.
- Khí khổng mở chủ động ngoài ánh sáng.
d. Cơ chế đóng, mở khí khổng

- Cơ chế ánh sáng: Khi đưa cây ra ngoài ánh sáng, lục lạp trong tế bào
khí khổng tiến hành quang hợp, làm thay đổi nồng độ CO 2 và pH. Kết quả làm
hàm lượng đường tăng  tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào  hai tế bào khí
khổng hút nước trương nước  khí khổng mở.
- Cơ chế axit abxixic ( AAB ) và bơm ion: Khi cây bị hạn, hàm lượng
AAB trong tế bào tăng  kích thích các bơm ion hoạt động  các kênk ion mở
13


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

 các ion bị hút ra khỏi tế bào khí khổng  áp suất thẩm thấu giảm  sức
trương nước giảm  khí khổng đóng.
V. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến quá trình trao đổi nước:
1. Ánh sáng:
Ánh sáng ảnh hưởng đến qúa trình thoát hơi nước ở lá, là nguyên nhân
gây ra việc đóng, mở khí khổng:
- nh sáng làm tăng nhiệt độ của lá nên làm tăng tố độ thoát hơi nước.
- nh sáng là tác nhân gây mở quang chủ động.
- nh sáng tán xạ làm cho cường độ thoát hơi nước tăng 30%.
- Độ mở của khí khổng tăng từ sáng đến trưa và nhỏ nhất lúc chiều tối; ban
đêm khí khổng vẫn hé mở.
2. Nhiệt độ
Nhiệt độ là nhân tố mơi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến hai quá

trình hấp thụ nước ở rễ và thoát hơi nước ở lá:
- Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến hoạt động hô hấp của rễ, rễ hút nhiều
nước.
- Nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến độ ẩm không khí làm ảnh hưởng đến
quá trình thoát hơi nước ở lá.
3. Độ ẩm đất và không khí
Độ ẩm đất càng cao  sự hấp thụ nước càng tốt.
Độ ẩm không khí càng thấp  sự thoát nước càng mạnh.
4. Dinh dưỡng khoáng
Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất ảnh hưởng đến:
- Sự sinh trưởng và hoạt động sống của hệ rễ.
- Áp suất thẩm thấu của dinh dưỡng đất.

14


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Ví dụ: ion kali làm tăng sự thốt hơi nước thông qua ảnh hưởng đến hàm

lượng nước trong tế bào khí khổng, do đó nó điều tiết độ mở của khí khổng.
* Sau khi bón phân cây khó hấp thụ nước. Sau khi các chất khoáng đi vào rễ
thì cây hút nước một cách dễ dàng.
5. Nồng độ CO2
Nồng độ CO2 giảm trong lá làm cho khí khổng mở, dù cho cây ở ngồi sáng

hay trong tối.
VI. Cơ sở khoa học cho việc tưới nước hợp lý cho cây trồng
1. Cân bằng nước cho cây
Khái niệm: Là sự tương quan giữa quá trình hấp thụ nước và quá trình thoát
hơi nước.
- Trạng thái cân bằng nước:
Cân bằng nước dương: là sự mất nước được bù lại bằng sự nhận
nước đến mức cây bão hòa nước.
Cân bằng nước âm: là sự thiếu hụt nước trong cây, làm cho cây
thiếu nước và bị hạn.
- Cân bằng nước được tính bằng sự so sánh lượng nước do rễ hút vào (A) và
lượng nước thốt ra (B)
Khi A = B: mơ của cây đủ nước, cây phát triển bình thường
Khi A < B: mất cân bằng nước, lá héo. Nếu lá héo lâu ngày, cây sẽ bị
hư hại nên sinh trưởng của cây giảm, cây có thể chết. Do đó năng suất cây giảm.
Khi A > B: mô của cây dư thừa nước, cây phát triển bình thường.
* Một số khái niệm trong cân bằng nước:
a. Hệ số héo là tỷ lệ % nước còn lại trong đất khi cây trồng trên đết đó bắt
đầu bị héo. Hệ số này được tính theo ẩm dung tồn phần của đất và đó chính là hệ
số chỉ giới hạn dưới của nước dung được trong một loại đất. Hệ số héo của các loại
đất khác nhau rất lớn. Ví dụ, đất cát là 2,2%, đất thịt là 12,6%, đất sét là 26,2%,…
15


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngoï c

b. Hạn sinh lý là hiện tượng lá bị héo tuy trong đất vẫn cịn nước do cây
khơng sử dụng được dạng nước lien kết chặt với các keo đất
c. Hệ số thoát hơi nước là tỷ số giữa số lượng nước thốt ra để hình thành
một đơn vị chất khô. Hệ số này khác nhau ở các cây khác nhau nhất là cây C 3 và
cây C4. Ví dụ, cây lúa cần 682gam nước thốt ra để hình thành 1gam chất khơ,
trong khi đó cây ngơ chỉ cần 349gam.
d. Cường độ thoát hơi nước: là đại lượng đo khả năng thốt hơi nước của
thực vật, thường được tính bằng hệ số mg H 2O thoát ra trong một đơn vị thời
gian và trên một đơn vị diện tích thốt hơi nước T = mg H2O/dm2/giờ.
2. Tưới nước hợp lý cho cây trồng
Tưới nước hợp lý cho cây trồng là một biện pháp khoa học đựa trên các
chỉ tiêu sinh lý về trao đổi nước của cây trồng để trả lời các câu hỏi: khi nào
tưới, tưới bao nhiêu và tưới bằng cách nào?
Hiện nay có mộ số cách xác định thời gian tưới và lượng nước tưới như sau:
- Thời gian tưới: Căn cứ vào các chỉ tiêu sinh lý về chế độ nước của cây
trồng như: sự hút nước của lá,các trạng thái sinh lý của cây, nồng độ hay áp suất
thẩm thấu của dịch tế bào, theo độ ẩm của đất, đặc điểm bên ngoài của cây, trạng
thái của khí khổng, cường độ hô hấp của lá,… để xác định thời điểm cần tưới
nước.Trong đó, phương pháp tốt nhất là dựa vào các chị tiêu sinh lý của cây, vì chỉ
có các chỉ tiêu sinh lý của cây mới phản ánh chính xác nhu cầu nước của cây. Các
thí nghiệm đã chứng minh rằng tưới nước theo các chị tiêu sinh lý đã làm tăng
năng suất từ 10% đến 50% so với các phương pháp khác.
- Lượng nước cần tưới: Phải căn cứ vào nhu cầu nước của từng loại cây,
tính chất vật lý, hóa học của từng loại đất và các điều kiện môi trường cụ thể.
Từ đó người ta có thể dự tính được tổng lượng nước cần thiết cho một diện tích
gieo trồng của một loại cây trồng nào đó.

16

Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- Cách tưới (phương pháp tưới): Phụ thuộc vào các nhóm cây trồng khác
nhau.
+ Đối với cây trồng trên cạn, các phương pháp tưới chính là: Tưới trực
tiếp vào gốc cây; tưới theo rãnh; tưới bằng ống dẫn nước ngầm; tưới nhỏ giọt bằng
hệ thống ống dẫn; tưới phun. Trong các phương pháp này, phương pháp tưới phun
và tưới nhỏ giọt là tốt nhất vì vừa tiết kiệm nước vừa làm ẩm khơng khí vừa đảm
bảo độ thống khí cho bộ rễ.
+ Đối với cây chịu nước phải tưới ngập rễ. Cụ thể: lúa nước có thể tưới
ngập, cây trên cạn chỉ tưới nước đạt 80% độ bảo hòa nước của đất (ẩm dung
toàn phần của đất).
- Cách tưới nước còn phụ thuộc vào các loại đất. Cụ thể, đất cát cần tưới
nhiều lần, đất mặn phải tưới nhiều nước hơn nhu cầu nước của cây.
* Một số khái niệm trong cân bằng nước:
- Hệ số héo: là tỷ lệ % nước còn lại trong đất khi cây trồng trên lớp đất đó bắt
đầu bị héo. Hệ số này được tính theo tỷ lệ % ẩm dung tồn phần của đất và đó
chính là hệ số chỉ giới hạn dưới của nước dùng trong một loại đất. Hệ số héo của
các loại đất khác nhau: đất cát là 2,2%; đất thịt là 12,6%; đất sét là 26,2%
-Hạn sinh lý: là hiện tượng lá bị héo khi trong đất vẫn cịn nước do cây khơng
thể sử dụng được dạng nước liên kết chặt với các keo đất, khi đó nó bị hạn nhưng
trong đất vẫn cịn nước.

- Hệ số thốt hơi nước: là tỷ số giữa số lượng nước bộc hơi để hình thành một
đơn vị chất khơ. Hệ số này thường khác nhau ờ các cây khác nhau, nhất là các
cây C3, và cây C4 . Ví dụ như lúa cần 682 g nước thốt ra để hình thành 1 g chất
khô; trong khi ngô chỉ cần 349 g.

CÁC CÂU HỎI TỰ LUẬN CƠ BẢN
17


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngoï c

1. Hãy nêu đặc điểm của rễ lien quan đến quá trình hấp thụ nước của cây.
2. Trình bày hai hiện tượng áp suất rễ và nêu vai trò của nó.
3. Trình bày con đường vận chuyển nước trong than
4. Hãy nêu vị trì và vai trị của vành đai caspari.
5. Nêu ý nghĩa của vai trị thốt hơi nước ở lá.
6. Trình bày các con đường thốt hơi nước và đặc điểm của chúng.
7. Hãy nêu cấu trúc của tế bào khí khổng phù hợp với sự thốt hơi nước.

TRAO ĐỔI KHOÁNG VÀ NITƠ Ở THỰC VẬT

* Khái niệm về các nguyên tố khoáng
Nguyên tố dinh dưỡng khoáng là những ngun tố được bổ sung từ mơi
trường ngồi, cần thiết cho sự tồn tại, sinh trưởng và phát triển của cây. Các nguyên

tố klhoáng này cung cấp cho cây nhằm hai mục đích chính là: duy trì các hoạt động
sinh lý - sinh hóa bình thường trong mơ và tham gia kiến tạo các cấu trúc. Do đó sự
sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây sẽ phản ánh được việc cây có được
cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng khống hay khơng.
* Phân loại các ngun tố khống: có 3 nhóm
- Nhóm đa lượng gồm: C, H O, N, P, K, S, Mg, Ca,…
- Nhóm vi lượng gồm: Mn, B, Cu, Zn,….
- Nhóm siêu vi lượng gồm: As, I, Cd, Ag, Au, Hg, …..
I. Sự hấp thụ các nguyên tố khoáng
1. Đặc điểm sự hấp thụ các nguyên tố khoáng
18


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Các chất khống trong đất tồn tại dưới dạng hòa tan và phân ly thành các ion.
Rễ hấp thụ khống dưới dang ion.
Rễ hút các chất có tính chọn lọc.
Có sự hút bám trao đổi giữa rễ và dung dịch.
2. Cơ chế hấp thụ khống ở rễ
a. Hấp thụ thụ động
- Là q trình vận chuyển các ion khuếch tán theo sự chênh lệch građien
nồng độ từ cao đến thấp, do đó khơng cần cung cấp năng lượng ATP.
- Các ion khoáng hóa tan trong nước và vào rễ theo dòng nước.

- Các ion khoáng hút bám trên bề mặt các keo đất và trên bề mặt rễ trao
đổi với nhau khi có sự tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất. Cách này gọi là hút
bám trao đổi.
- Tốc độ xâm nhập chất tan vào tế bào phụ thuộc vào các điều kiện:
+ Tính hịa tan của các ion trong lipit càng cao thì xâm nhập càng
mạnh.
+ Phân tử lượng của chất tan càng nhỏ thì càng dễ xâm nhập.
+ Sự chênh lệch nồng độ chất khuếch tán càng lớn thì ion xâm nhập
càng nhanh.
b. Hấp thụ chủ động
Là q trình vận chuyển các chất khống ngược chiều građien nồng độ và địi
hỏi phải cung cấp năng lượng.
Phần lớn các chất hoáng hấp thụ vào cây theo cách chủ động. Tính chủ
động được thể hiện ở tính thấn chọn lọc của màng sinh chất và các chất khoáng
cần thiết cho cây đều được vận chuyển trái với quy luật khuếch tán, nghóa là nó
vận chuyển từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao ở rễ, thậm chí rất cao.
(hàng chục, hàng trăm lần) ở rễ. Vì cách hấp thụ này mang tính chọn lọc và
ngược với Gren nồng độ nên cần thiết phải có năng lượng ATP và một số chất
19


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

trung gian thường gọi là chất mang. ATP và chất mang được cung cấp từ quá

trình trao đổi chất (chủ yếu là quá trình hô hấp). Hấp thụ chủ động các chất
khoáng là do màng sinh chất là màng sống có tính chọn lọc.
* Tóm lại: Sự khác nhau giữa hai cơ chế là: Cơ chế thụ động chủ yếu theo cơ
chế khuếch tán và không cần năng lượng. Cơ chế chủ động là cơ chế hấp thụ các
chất ngược chiều Gren nồng độ đòi hỏi có năng lượng và đôi khi có cả chất
trung gian (chất mang).
II. Vai trò của các nguyên tố khoáng đối với thực vật
Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu gồm khoáng đa lượng, vi lượng và
siêu vi lượng vì:
+ Cây thiếu nguyên tố trên sẽ khơng hồn thành được chu kỳ sống.
+ Không thể thay thế được bởi bất kỳ nguyên tố nào khác.
+ Phải trực tiếp tham gia vào quá trình chuyển hóa vật chất trong cơ
thể
1. Vai trò của các nguyên tố đại lượng: (N, P, K, Mg, Ca, S,…)
Các ngun tố đại lượng đóng vai trị cấu trúc trong tế bào, là thành phần của
các đại phân tử trong tế bào (prôtêin, lipit, axit nuclêic,…). Các nguyên tố đại lượng
cịn ảnh hưởng đến tính chất của hệ thống keo trong chất nguyên sinh như: điện tích
bề mặt, độ ngậm nước, độ nhớt và độ bền vững của hệ thống keo.
- Vai trò cấu trúc trong tế bào (trừ K)
- Là thành phần cấu tạo nên các đại phân tử trong tế bào: prôtêin, lipit,
axit nuclêic,… Các nguyên tố khoáng còn ảnh hưởng tính chất hệ thống keo trong
chất nguyên sinh: Diện tích bề mặt; độ ngậm nước; Độ nhớt và độ bền vững của hệ
thống keo.
- N laø thaønh phần của prôtêin, axit nuclêic và nhiều chất hữu cơ khaùc. Cây
sử dụng dạng: NH4+ và NO3-

20


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

- P là thành phần của axit nuclêic, ATP, photpholipit, cơenzim, cần cho nở
hoa, đậu quả, phát triển rễ. Cây sử dụng dạng: H2PO4- và PO4- K coù vai trò chủ yếu trong việc cân bằng nước và ion trong tế bào, tham
gia hoạt hóa enzim, mở khí khổng,. . . Cây sử dụng dạng: K+
- Mg laø thaønh phần của chất diệp lục, hoạt hóa các enzim. Cây sử dụng
dạng: Mg+2
- Ca là thành phần quan trọng của tế bào (thành phần của tế bào và màng tế
bào), tham gia hoạt hóa enzim. Cây sử dụng dạng: Ca+2
- S là thành phần của prôtêin. Cây sử dụng dạng: SO4-2
2. Vai trò của các nguyên tố vi lương và siêu vi lượng
Các ngun tố vi lượng chứa rất nhỏ trong tế bào: ≤ 100 mg/ 1kg chất khô của
cây:
- Gồm các nguyên tố: Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo (Molipđen), Ni,…
- Là thành phần không thể thiếu được ở hầu hết các Enzim
- Hoạt hoá cho các enzim trong quá trình trao đổi chất
- Liên kết với các chất hữu cơ tạo thành hợp chất hữu cơ – kim loại. Hợp
chất này có vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Cụ thể: Cu trong
xitơcrom; Fe trong EDTA (êtylen đimetyl têtra axêtic) Co trong vitamin B12,. . . .
Các nguyên tố siêu vi lượng: vàng (Au), bạc (Ag), platin (Pt), thủy ngân (Hg),
iốt (I), . . . có trong đất và trong cây rất ít: nhỏ hơn 10 -6, chưa xác định rõ vai trò
nhưng khi nuôi cấy mô nhiều trường hợp vẫn phải đưa một số nguyên tố vào.
III. Nguồn cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây
1. Đất là nguồn chủ yếu cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây.
Các muối khoáng trong đất tồn tại ở hai dạng: khơng hịa tan hoặc dạng hịa

tan (dạng ion).
Rễ cây chỉ hấp thụ được các muối khống ở dạng hịa tan. Sự chuyển hóa
muối khống từ dạng khơng hịa tan sang dạng hòa tan chịu ảnh hưởng bởi nhiều
21


Sinh học 11

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

yếu tố mơi trường khác nhau: hàm lượng nước, độ thống (lượng ơxi), độ pH, vi
sinh vật đất, . . . . tất cả các yếu tố này lại chịu ảnh hưởng của cấu trúc đất.
2. Phân bón cho cây trồng
Là nguồn quan trọng cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng.
IV. Vai trò của nitơ đối với thực vật
1. Nguồn nitơ cho cây
Thực vật chỉ hấp thụ được hai dạng nitơ trong đất là NO 3- và NH4-. Có bốn
nguồn chính cung cấp hai dạng nitơ trên trong đất:
- Nguồn vật lý – hoá học: Sự phóng điện trong cơn giông có sấm sét và
mưa đã ôxi hoá N2 trong khí quyển (chiếm khoảng 80%) thành nitrat (NO3- ) khi
điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Lưu ý, Nitơ trong NO và NO2 trong khí quyển là
rất độc hại đối với cơ thể thực vật.
N2 + O2 → 2NO + O2 → 2NO2 + H2O → HNO3 → H+ =

NO3-

- Quá trình cố định nitơ thực hiện bởi các nhóm vi khuẩn tự do (vi khuẩn
lam Cyanobacteria có nhiều ở ruộng lúa) và vi khuẩn sống coäng sinh (các vi khuẩn
chi Rhizobium tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu): vi khuẩn cố định nitơ có một loại enzim
đặc biệt là nitrơgenaza có khả năng bẻ gảy ba liên kết cộng hóa trị bền vững giữa
hai nguyên tử N, để N liên hết với H tạo thành NH 3 thì cây mới đồng hóa được: N2
→ N2H2 → N2H4 →2. NH3 Trong môi trường nước NH3 chuyển hóa thành NH4+ Các
vi khuẩn cộng sinh có thể cố định hàng trăm kg NH 4+ /ha/năm; trong khi các vi
khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kg NH4+
- Quá trình phân giải các nguồn nitơ hữu cơ trong đất được thực hiện bởi
các vi khuẩn trong đất (vi sinh vật đất khống hóa) biến đổi nitơ thành nitơ
khống: NH4+ và NO3-. Nguồn prơtêin từ xác động, thực vật, vi sinh vật trong đất sẽ
bị một nhóm vi sinh vật phân giải tiếp tục thành NH3 theo các bước sau:
Prôtêin → pôlypeptit → peptit → axi amin → -NH2 → NH3
- Nguồn nitơ do con người trả lại cho đất sau thu hoạch bằng phân bón.
22


Sinh học 11

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

THPT An Lạc Thôn

Hả i

Lưu ý: NO3- trong đất vẫn có thể bị mất đi do quá trình biến đổi thành N2.
2. Vai trò của nitơ đối với đời sống thực vật
- Vai trị về cấu trúc: Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sinh
trưởng, phát triển của cây trồng và do đó nó sẽ quyết định năng suất và chất
lượng thu hoạch. Nitơ tham gia vào thành phần của hầu hết các chất trong cây

như: prôtêin, axit nuclêic, sắc tố quang hợp, cơenzim, các chất dự trữ năng lượng
(ATP. ADP), các chất điều hóa sinh trưởng. Nếu thiếu Nitơ sẽ làm giảm q trình
tổng hợp prơtêin, từ đó sinh trưởng của các cơ quan bị giảm, lá xuất hiện màu vàng
nhạt. Màu vàng xuất hiện trước khi lá già là do sự huy động và dịch chuyển các ion
trong cây.
- Vai trò điều tiết: Nitơ là thành phần cấu tạo của prơtêin-enzim, cơenzim và
ATP. Vì vậy nitơ tham gia vào các quá trình trao đổi chất và năng lượng, quyết
định toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng thơng qua hoạt động xúc tác,
cung cấp năng lượng và điều tiết trạng thái ngậm nước của các phân tử prơtêin trong
tế bào chất.
Vậy: Nitơ vừa có vai trò cấu trúc, vừa tham gia trong các quá trình trao đổi
chất và năng lượng. Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý
của cây trồng.
V. Quá trình cố định nitơ khí quyển
1. Quá trình cố định nitơ trong khí quyển
Là quá trình khử nitơ của khí quyển thành dạng nitơ amôni: N 2 NH4+
thực hiện bởi các vi khuẩn tự do (Azotobacter, Anabaena, Clostridium, Nostoc,. . .
. .) và các vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ đậu; Anabaena
azollae trong cây dương xỉ; bèo hoa dâu Azolla) nhờ có enzim nitrôgenaza và lực
khử mạnh (Fred-H2, FAD-H2, NAD-H) theo sơ đồ sau:
N≡N

2H

NH=NH

NH2 – NH2

2H

23

2H

2NH3


Sinh học 11
Hả i

THPT An Lạc Thôn

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

Lưu ý: các vi khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kg NH 4+/ha/năm, còn các

vi khuẩn cộng sinh có thể cố định hàng trăm kg NH4+/ha/năm.
2. Điều kiện
- Có các lực khủ mạnh với thế năng khử cao (NAD, FADH)
- Được cung cấp đủ năng lượng ATP và có sự tham gia của nguyên tố vi
lượng (Mg)
- Có sự tham gia của enzim nitrôgenaza
- Thực hiện trong điều kiện kị khí (yếm khí)
3. Vai trò
Là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho thực vật.
Góp phần bổ sung nguồn đạm mà cây đã hấp thu cho đất.
VI. Quá trình biến đổi nitơ trong cây
1. Quá trình khử NO3- (q trình khử nitrát hay q trình Amơn hóa) NO 3→ NH4+
- Đặc điểm:
Cây hút từ đất hai dạng nitơ: ôxy hóa (NO3-) và nitơ khử (NH4+).

Cây biến đổi dạng NO3- thành dạng NH4+
Từ NH4+ hình thành axit amin
Enzim xúc tác: reductaza
- Quá trình khử NO3- theo các bước sau:
* NO3- (nitrat) + NAD(P)H + H+ +2e-  NO2- (nitrit) + NAD(P)+ +
H2 O
* NO2-

+ 6 Feroxin khử + 8H + + 6 e-  NH4+ (amơni) + 6

Feroxin ôxi hóa+ 2H2O
------------------------------------------------------------24


Sinh học 11

Giáo viên: Nguyễ n Ngọ c

THPT An Lạc Thôn

Hả i

NO3- - - - - - - - - - - → NO2- - - - - - - - - - - → NH4+
Vai trò của quá trình: làm biến đổi NO 3- thành NH4+ (cây cần NH4+ để

hình thành axit amin )
- Trong đó Mo và Fe hoạt hóa các enzim tham gia vào q trình khử trên.
Q trình khử nitrát thành amơnin được thực hiện trong mơ rễ và mơ lá.
2. Quá trình đồng hoá NH3 trong cây (trong mơ thực vật)
- Đặc điểm:

Trong cây ln ln tồn tại ba dạng: -NH2 , NH3 , NH4+
Quá trình hô hấp của cây tạo ra các axit ( R- COOH ) và nhờ quá
trình trao đổi nitơ các axit này có thêm gốc NH 2 để hình thành các axit
amin.
Từ các axit amin

Amin hóa

hình thành 20 loại axit amin trong mô

thực vật và từ các axit amin này hình thành các loại prôtêin, hợp chất thứ
cấp khác của thực vật.
- Các phảm ứng:
* Amin hóa:
Axit piruvic + NH3 + 2H+  Alanin + H2O
Axit α xêtôglutaric + NH3 + 2H+  axit Glutamic + H2O
Axit fumaric + NH3  Aspactic
Axit ôxalô axêtic + NH3 + 2H+  Aspactic + H2O.
* Chuyển vị amin:
Axit glutamic + Axit piruvic  Alanin + Axit α xêtôglutaric.
* Hình thành amit:
Axit glutamic + NH3 + 2H+  Glutamin + H2O.
Axit amin dicacboxilic + NH3  amit
Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học rất quan trọng:
25