Tóm tắt kiến thức: Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ
1. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng
a. Hình thái của hệ rễ
- Tuỳ từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng
b. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ:
- Rễ cây phát triển đâm sâu, lan toả hướng đến nguồn nước trong đất.
- Rễ sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng và nước đạt hiệu quả cao nhất.
- Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.
- Lông hút rất dễ gãy và tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu oxi.
2. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây
a. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút:
- Hấp thụ nước
- Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): Nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) sang môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước)
- Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:
- Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút
- Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất
- Hấp thụ ion khoáng: Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế:
- Cơ chế thụ động: Một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)
- Cơ chế chủ động: Một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng.
b. Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ: Theo 2 con đường: Gian bào và tế bào chất.
- Con đường gian bào: Đi theo không gian giữa các tế bào và các bó sợi xenlulôzơ bên trong thành tề bào. Con đường này đi đến nội bì đai Caspari (đai này điều chỉnh dòng vận chuyển vào trung trụ)
- Con đường tế bào chất: Đi xuyên qua tế bào chất của các tế bào
3. Ảnh hưởng của các tác nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây.
- Các yếu tố ngoại cảnh như: Áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, độ pH, độ thoáng của đất ...ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ.
Giải bài tập trang 11 SGK Sinh học lớp 11: Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ
Bài 1. Rễ thực vật trên cạn có đặc điểm hình thái gì thích nghi với chức năng tìm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng?
Trả lời: Rễ thực vật trên cạn sinh trưởng nhanh, đâm sâu lan tỏa hướng tới nguồn nước, đặc biệt, hình thành liên tục với số lượng khổng lồ các lông hút, tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa rễ và đất. Nhờ vậy, sự hấp thụ nước và các ion khoáng được thuận lợi.
Bài 2. Hãy phân biệt cơ chế hấp thụ ion khoáng ở rễ cây?
Trả lời:
- Nước được hấp thụ vào rễ theo cơ chế thụ động (theo cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường đất, nơi có nồng độ chất tan thấp (môi trường nhược trướng) vào tế bào rễ, nơi có nồng độ chât tan cao (dịch bào ưu trương, áp suất thẩm thâu cao).
- Khác với sự hẩp thụ nước, các ion khoáng di chuyển từ đất vào tế bào rễ một cách chọn lọc theo hai cơ chế:
- Cơ chế thụ động: Các ion khoáng di chuyển từ đất (hoặc môi trường dinh dưỡng) vào rễ theo građien nồng độ (đi từ môi trường, nơi nồng độ của ion cao vào rễ, nơi nồng độ của ion độ thấp).
- Cơ chế chủ động: Đối với một số ion cây có nhu cầu cao, ví dụ, ion kali (K+). di chuyển ngược chiều građien nồng độ. Sự di chuyển ngược chiều građien nồng độ như vậy đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng sinh học ATP từ hô hẩp (phải dùng bơm ion, ví dụ, bơm natri: Na+– ATPaza, bơm kali: K+– ATPaza...).
Bài 3. Giải thích vì sao cây trên cạn bị ngập úng lâu sẽ chết?
Trả lời: Đối với cây trên cạn, khi bị ngập úng rễ cây thiếu ôxi. Thiếu ôxi phá hoại tiến trình hô hấp bình thường của rễ, tích lũy các chất độc hại đối với tế bào và làm cho lông hút chết và không hình thành được lông hút mới. Không có lông hút cây không hấp thụ được nước, cân bằng nước trong cây bị phá hoại và cây bị chết.