logo

(Kết nối tri thức) Lý thuyết Sinh 11 Bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Tóm tắt Lý thuyết Sinh học 11 Kết nối tri thức Bài 2. Trao đổi nước và khoáng ở thực vật theo chương trình Sách mới ngắn gọn nhất. Tổng hợp lý thuyết Sinh học 11 trọn bộ chi tiết, đầy đủ.

Bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Soạn Sinh học 11 Kết nối tri thức Bài 2


I. Vai trò của nước và chất khoáng


1. Vai trò của nước

- Nước chiếm khoảng 70 - 90% khối lượng tươi của thực vật.

- Nước tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào và chi phối các quá trình sinh lí diễn ra trong cây.

- Nước có vai trò quan trọng trong các quá trình như hấp thụ dinh dưỡng, quang hợp, thở của cây.

- Nước giúp thực vật duy trì độ ẩm, truyền tải chất dinh dưỡng và chất điện giải giữa các bộ phận của cây.


2. Vai trò của nguyên tố khoáng

- Trong thành phần cấu tạo của cơ thể thực vật có hơn 50 nguyên tố, nhưng chỉ có khoảng 17 nguyên tố được xem là thiết yếu với cây.

- Đó là những nguyên tố mà khi thiếu chúng cây sẽ không hoàn thành được chu kì sống của mình.

- Trong cây, các nguyên tố khoáng thiết yếu có hai vai trò chính, đó là:

+ Cấu trúc nên các thành phần của tế bào

+ Điều tiết các quá trình sinh lí.


II. Qúa trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Trao đổi nước ở cơ thể thực vật diễn ra theo ba giai đoạn:

-Hấp thụ nước ở rễ,

-Vận chuyển nước ở thân

- Thoát hơi nước ở lá


1. Hấp thụ nước ở khoáng và rễ

- Thực vật trên cạn hấp thụ nước và khoáng từ đất chủ yếu qua rễ nhờ các lông hút.

- Thực vật thuỷ sinh hấp thụ nước và khoáng từ mỗi trường nước qua tế bào biểu bì của hầu hết các cơ quan.

- Rễ có hình thái và cấu tạo phù hợp với chức năng hút nước và khoáng

a. Hấp thụ nước ở tế bào lông hút

- Rễ hấp thụ nước từ đất theo cơ chế thầm thấu: Dịch tế bào biểu bì lông hút của rễ có nồng độ chất tan cao hơn so với dịch trong đất, nghĩa là ưu trương so với dịch trong đất, nên nước sẽ di chuyển từ đất vào tế bào lỗng hút.

Nồng độ chất tan trong tế bào thực vật duy trì ở mức cao do hai nguyên nhân:

(1) Rễ hấp thụ các ion khoáng từ đất và tích luỹ các chất tan từ quá trình chuyển hoá vật chất,

(2) Quá trình thoát hơi nước ở lá làm giảm hàm lượng nước ở các tế bào phía dưới, trong đó có tế bào lông hút.

b. Hấp thụ khoáng ở tế bào lông hút

- Rễ có hai cơ chế hấp thụ khoáng: cơ chế thụ động và cơ chế chủ động.

- Cơ chế thụ động: các chất khoáng hoà tan trong đất tự phân tán vào rễ thông qua nồng độ chất khoáng cao hơn trong đất so với nồng độ trong tế bào lông hút.

- Cơ chế chủ động: các chất khoáng được vận chuyển từ đất vào rễ theo chiều ngược lại của gradient nồng độ, nhờ sự hoạt động của các chất mang được kích hoạt bằng năng lượng.

c. Vận chuyển nước và chất khoáng từ lông hút vào mạch gỗ của rễ

- Con đường gian bào: Nước và chất khoáng di chuyển qua thành tế bào và dọc theo không gian giữa các tế bào (gian bào), qua lớp vỏ đến nội bì gặp vành đai Caspary không thấm nước. Sau đó, nước và chất khoáng phải xuyên qua lớp màng tế bào nội bì để vào mạch gỗ. Kết quả là thực vật có thể kiểm soát được lượng chất khoảng đi vào mạch gỗ của cây.

- Con đường tế bào chất: Sau khi vào tế bào lông hút, nước và chất khoáng sẽ di chuyển từ tế bào chất của tế bào lông hút, qua tế bào chất của các lớp tế bào trong rễ thông qua hệ thống cầu sinh chất và vào mạch gỗ ở trung trụ.


2. Vận chuyển nước và các chất trong thân

a. Dòng mạch gỗ

- Mạch gỗ là cấu trúc vận chuyển nước và chất khoáng từ rễ, qua thân, lên lá của cây. Mạch gỗ được tạo thành từ hai loại tế bào là quản bào và mạch ống, là các tế bào đã chết và thấm lignin. Mạch ống có bề ngang rộng hơn nhưng chiều dài ngắn hơn so với quản bào, và cả hai được xếp chồng lên nhau theo chiều thắng đứng và thông qua các lỗ ở đầu tận cùng. Trên quản bào và mạch ống còn có các lỗ bên giúp dòng mạch gỗ có thể vận chuyển theo chiều ngang.

- Dòng mạch gỗ chứa chủ yếu là nước và chất khoáng, cùng với một số chất hoà tan khác như đường, amino acid, hormone, alkaloid, acid hữu cơ,... Dòng mạch gỗ được vận chuyển liên tục nhờ sự kết hợp của ba lực chính.

b. Dòng mạch rây

- Khác với mạch gỗ, mạch rây cho phép các chất vận chuyển di chuyển theo hai hướng từ lá xuống rễ hoặc ngược lại tuỳ thuộc vào vị trí của cơ quan nguồn và cơ quan đích

- Mạch rây bao gồm các tế bào ống rảy và tế bào kèm, trong đó các tế bào ống rảy xếp chồng lên nhau theo chiều thẳng đứng và thông qua các lỗ ở hai đầu, còn các tế bào kèm nằm dọc theo các ống

- Dịch mạch rây chứa đường sucrose, amino acid, hormone và chất khoáng, được vận chuyển từ cơ quan nguồn đến cơ quan đích hoặc cơ quan dự trữ và ngược lại, tuân theo chiều gradient nồng độ các chất vận chuyển

- Mạch rây cũng nhận nước từ mạch gỗ để đảm bảo quá trình vận chuyển chất tan diễn ra thuận lợi.


3. Thoát hơi nước ở lá

Thoát hơi nước ở lá diễn ra theo hai con đường qua bề mặt lá và qua khí khổng, trong đó thoát hơi nước qua khí khổng là chủ yếu.

a. Thoát hơi nước qua bề mặt lá

- Lượng hơi nước thoát qua bề mặt lá phụ thuộc vào độ dày tầng cutin và diện tích lá.

- Ở cây non, lượng nước thoát hơi qua bề mặt là tương đương với qua khi không do lớp cutin bao phủ phiến lá còn mỏng.

- Khi cây trưởng thành, tầng cutin dày lên, lượng nước thoát qua bề mặt chỉ chiếm 10 – 20%.

- Lá của nhóm thực vật sống ở nơi khô hạn thường có tầng cutin dày làm giảm sự thoát hơi nước, giúp tăng khả năng chịu hạn.

b. Thoát hơi nước qua khí khổng
- Lượng hơi nước thoát qua khí không phụ thuộc vào số lượng, sự phân bố và hoạt động đóng mở của khí khổng.

- Khí khổngng đóng: là khe hở trên bề mặt lớp tế bào biểu bì lá được tạo nên giữa hai tế bào hay mở phụ thuộc vào hàm lượng nước trong hai tế bào này.

- Khí khổng đóng: do có cấu tạo thành trong dày, thành ngoài mỏng nên khi tế bào khí khống hút nước (trương nước), thành ngoài dẫn nhanh hơn thành trong làm cho khí khổng mở ra; ngược lại, khi tế bào mất nước xẹp xuống thì khí không đóng lại.

- Sự trương nước hay mất nước của tế bào khí khổng được điều tiết bởi hai tác nhân chính đó là ánh sáng và stress.

c. Vai trò của thoát hơi nước

- Thoát hơi nước tạo lực hút kéo nước và các chất hoà tan đi theo một chiều từ rễ lên lá.

- Quá trình thoát hơi nước cung cấp nguyên liệu cho quá trình quang hợp bằng cách tạo điều kiện để CO2 khuếch tán vào lá.

- Thoát hơi nước giúp giảm nhiệt độ bề mặt của lá, bảo vệ lá khỏi bị hư hại, đặc biệt trong những ngày nắng nóng.


III. Dinh dưỡng Nitrogen


1. Vai trò của Nitrogen

- Nitrogen là yếu tố quan trọng trong quá trình quang hợp, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng của cây. 

- Vai trò điều tiết: Nitrogen tham gia cấu tạo nên enzyme, các hormone thực vật... qua đó điều tiết các quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật. Khi thiếu nitrogen, lá có màu vàng, cây sinh trưởng chậm


2. Nguồn cung cấp nitrogen cho thực vật

Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại ở dạng tự do (N2, trong khí quyển) và dạng hợp chất (vô cơ, hữu cơ). Thực vật chỉ có thể hấp thụ được nitrogen ở dạng vô cơ. Tuy nhiên, dưới tác động của yếu tố vật lí (sấm sét) hoặc hoạt động của một số nhóm vi khuẩn mà nitrogen trong khí quyển và trong các hợp chất hữu cơ được chuyển hoá thành dạng NH4, NO2, cây có thể hấp thụ được


3. Quá trình biến đổi nitrate và ammonium ở thực vật

Nitrogen sau khi được cây hấp thụ sẽ được biến đổi thành nitrogen chứa trong các hợp chất hữu cơ. Đây là hoạt động đồng hoá nitrogen trong cơ thể thực vật, bao gồm hai quá trình: khử nitrate và đồng hoá ammonium.


IV. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng


1. Ánh sáng

- Ánh sáng thúc đẩy khí khổng mở làm tăng tốc độ thoát hơi nước ở lá tạo động lực cho quá trình hấp thụ vận chuyển nước và chất khoáng ở rễ và thân

- Bên cạnh đó, ánh sáng cần cho hoạt động quang hợp tạo chất hữu cơ, cung cấp nguyên liệu cho hoạt động hô hấp, qua đó giải phóng năng lượng cần thiết cho quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất trong cây.


2. Nhiệt độ

- Trong giới hạn sinh thái về nhiệt độ của mỗi loài thực vật, tốc độ hấp thụ nước và nguyên tố khoáng tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ. 

- Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá cao (trên 45 °C) thì lòng hút có thể bị tổn thương. hoặc chết, enzyme tham gia vào hoạt động trao đổi chất bị biến đổi, dẫn đến giảm hoặc dừng hấp thụ nước và khoáng.


3. Độ ẩm đất và không khí

- Trong giới hạn nhất định, độ ẩm đất tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ nước và khoáng của hệ rễ. Độ ẩm đất phù hợp giúp cho quá trình hô hấp thuận lợi và làm tăng trưởng kích thước của hệ rễ, do đó tăng lượng nước và khoảng hấp thụ được. Ngược lại, độ ẩm đất quá cao hoặc quá thấp sẽ làm giảm hô hấp và ức chế sinh trưởng của rễ, dẫn đến giảm lượng nước và chất khoáng hấp thụ.


V. Ứng dụng quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật trong sản xuất nông nghiệp


1. Tuới nuớc hợp lí cho cây trồng

- Cân bằng nước trong cơ thể thực vật đạt được khi lượng nước cây hấp thụ vào bằng hoặc lớn hơn lượng nước thoát ra.

- Hiện tượng mất cân bằng nước sẽ xảy ra khi lượng nước thoát ra môi trường cao hơn lượng nước cây hấp thụ được, triệu chứng héo ở lá và thân non xuất hiện.

- Trạng thái mất cân bằng nước có thể xuất hiện khi thực vật sinh trưởng trong các điều kiện như hạn, mặn, ngập úng...

- Thực vật có các phản ứng để chống chịu với các điều kiện bất lợi này thông qua một số biến đổi về hình thái, giải phẫu, quá trình sinh lí - sinh hoá hoặc biến đổi ở cấp độ phân tử.

- Các biến đổi này có tác dụng hạn chế thoát hơi nước, tăng cường khả năng hấp thụ nước và khoảng, từ đó thiết lập trạng thái cân bằng nước mới, đảm bảo cho thực vật có thể chống chịu được trong một thời gian nhất định.

- Con người có thể chủ động tiến hành các biện pháp chọn lọc, lai tạo chuyển gene để tạo ra các giống cây có khả năng chống chịu hạn, mặn, ngập úng. Các kĩ thuật canh tác cũng được áp dụng nhằm hạn chế ảnh hưởng bất lợi của môi trường đến cây trồng.

- Để duy trì trạng thái cân bằng nước trong cây, cần tưới tiêu nước hợp lí, tức là cung cấp vừa đủ lượng nước cần thiết, đáp ứng nhu cầu của cây trồng. Lượng nước này thay đổi theo loài, giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây và cách tuổi.


2. Phân bón và năng suất cây trồng

- Trong sản xuất nông nghiệp, phân bón là một trong những nguồn cung cấp chất khoáng quan trọng nhất là phân bón

- Bón phân quá nhiều gây độc cây và làm ô nhiễm đất, nước ngầm.

- Cần bón phân hợp lí theo từng giai đoạn sinh trưởng của cây trồng để nâng cao năng suất.

- Việc bón phân cần tuân thủ 4 nguyên tắc: đúng loại, đúng lượng, đúng thời điểm và đúng phương pháp.


VI. Trắc nghiệm Sinh học 11 Kết nối tri thức (có đáp án)

Câu 1: Sự hấp thụ ion khoáng thụ động của tế bào rễ cây phụ thuộc vào

A. hoạt động trao đổi chất.

B. chênh lệch nồng độ ion.

C. cung cấp năng lượng.

D. hoạt động thẩm thấu.

Giải thích

Sự hấp thụ khoáng thụ động của tế bào rễ cây chủ yếu phụ thuộc vào sự chênh lệch nồng độ ion, một số ion khoáng sẽ xâm nhập theo cơ chế thụ động rồi bắt đầu di chuyển từ đất (nơi có nồng độ ion cao) vào các tế bào lông hút (nơi chứa nồng độ của các ion thấp hơn).

Câu 2: Vai trò chung của các nguyên tố vi lượng là:

A. Cấu tạo các đại phân tử

B. Hoạt hóa các enzim

C. Cấu tạo axit nuclêic

D. Cấu tạo protein

Giải thích

Các chất dinh dưỡng vi lượng đều có vai trò chung là tham gia cấu tạo các enzim, vitamin, hoocmon đồng thời điều tiết quá trình trao đổi chất trong toàn bộ các hoạt động sống của cơ thể. Tất nhiên mỗi nguyên tố có vai trò khác nhau trong cơ thể con người.

Câu 3: Ở thực vật, nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu nào sau đây là nguyên tố đa lượng?

A. Sắt.

B. Lưu huỳnh

C. Mangan.

D. Bo.

Câu 4: Khi làm thí nghiệm trồng cây trong chậu đất nhưng thiếu một nguyên tố khoáng thì triệu chứng thiếu hụt khoáng thường xảy ra trước tiên ở những bộ phận non. Nguyên tố khoáng đó được nhận xét là

A. Nito

B. Canxi.

C. Sắt.

D. Cả ba nguyên tố trên

Câu 5: Nước được vận chuyển ở thân chủ yếu?

A. qua mạch rây theo chiều từ trên xuống.

B. qua mạch gỗ

C. từ mạch rây sang mạch gỗ

D. từ mạch gỗ sang mạch rây

Giải thích

Nước được vận chuyển ở thân chủ yếu đi qua mạch gỗ. Các tế bào của mạch gỗ cùng loại sẽ nối với nhau (đầu của tế bào này gắn với đầu của tế bào kia) tạo thành một loạt các ống dài dẫn từ rễ lên lá giúp cho dòng mạch gỗ (chủ yếu chứa ion khoáng và nước) di chuyển bên trong

>>> Xem toàn bộ: Lý thuyết Sinh học 11 Kết nối tri thức

-------------------------------------------

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn Lý thuyết Sinh học 11 Kết nối tri thức Bài 2. Trao đổi nước và khoáng ở thực vật  theo chương trình Sách mới ngắn gọn nhất. Mời các bạn hãy click ngay vào trang chủ Top lời giải để tham khảo và chuẩn bị bài cho năm học mới Lớp 11 nhé. Chúc các bạn học tốt.

icon-date
Xuất bản : 11/03/2023 - Cập nhật : 11/08/2023
/* */ /* */
/*
*/