Trao Đổi Nước Và Khoáng Ở Thực Vật
Vai trò của nước & khoáng · Hấp thụ – Vận chuyển – Thoát hơi nước · Dinh dưỡng nitrogen · Ứng dụng nông nghiệp
▸ Vai trò của nước
Nước chiếm 70 – 90% khối lượng tươi của thực vật, chi phối hầu hết các quá trình sinh lí của cây.
| Vai trò | Chi tiết |
|---|---|
| ① Cấu tạo tế bào | Thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh; duy trì hình dạng, cấu trúc tế bào |
| ② Dung môi | Hoà tan khoáng, chất hữu cơ; tham gia vận chuyển các chất |
| ③ Nguyên liệu & môi trường phản ứng | Tham gia quang hợp, thuỷ phân; môi trường cho phản ứng enzyme |
| ④ Điều hoà nhiệt | Thoát hơi nước → làm mát lá, bảo vệ cây trong ngày nắng nóng |
▸ Hai dạng nước trong cây
- Nước tự do: giữ đầy đủ đặc tính vật lí, hoá học, sinh học → đảm bảo trao đổi chất diễn ra bình thường.
- Nước liên kết: mất các đặc tính trên do liên kết với phân tử khác → giúp cây chống chịu điều kiện bất lợi (khô, nóng, lạnh).
▸ Vai trò của nguyên tố khoáng
Có khoảng 17 nguyên tố thiết yếu với cây. Hai vai trò chính: cấu trúc nên tế bào và điều tiết quá trình sinh lí.
| Nhóm | Vai trò chính | Ví dụ |
|---|---|---|
| Đa lượng | Cấu trúc nên tế bào | Ca, Mg, N, P, K, S |
| Vi lượng | Hoạt hoá enzyme trong trao đổi chất | Cl, Fe, Mn, Mo, Zn, Cu |
▸ Triệu chứng thiếu khoáng (qua lá)
| Thiếu | Triệu chứng | Giải thích |
|---|---|---|
| N, Mg, Fe | Lá vàng | N, Mg cấu tạo diệp lục; Fe là enzyme tổng hợp diệp lục |
| Ca | Lá nhỏ, mềm, mầm đỉnh chết | Ca cần cho thành tế bào; xuất hiện ở bộ phận non vì Ca không di động |
| K | Mép lá và đầu lá cháy | K điều tiết áp suất thẩm thấu tế bào |
▸ Cơ quan hấp thụ
- Thực vật trên cạn: hấp thụ qua lông hút (hình thành từ tế bào biểu bì rễ).
- Thực vật thuỷ sinh: hấp thụ qua tế bào biểu bì của hầu hết các cơ quan.
Rễ cây trên cạn có đặc điểm thích nghi: đâm sâu, lan rộng, tạo khối lượng khổng lồ lông hút → tăng diện tích tiếp xúc với đất.
▸ Cơ chế hấp thụ
Dịch tế bào lông hút ưu trương so với dịch đất → nước đi từ đất (thế nước cao) vào tế bào lông hút (thế nước thấp).
2 nguyên nhân giữ nồng độ chất tan cao:
• Rễ tích luỹ ion khoáng và chất tan từ chuyển hoá.
• Thoát hơi nước ở lá làm giảm hàm lượng nước phía dưới.
① Thụ động (khuếch tán): từ nơi nồng độ cao → thấp. Không tiêu tốn năng lượng.
② Chủ động: ngược chiều gradient nồng độ. Cần ATP và chất mang.
▸ Hai con đường vận chuyển từ lông hút vào mạch gỗ
| Con đường | Đặc điểm |
|---|---|
| Gian bào | Qua thành tế bào & khoảng gian bào → đến nội bì gặp đai Caspary (không thấm nước) → chuyển sang con đường tế bào chất. Cây kiểm soát được lượng khoáng vào mạch gỗ. |
| Tế bào chất | Qua tế bào chất, từ tế bào này sang tế bào khác qua cầu sinh chất. Vận chuyển chọn lọc qua màng tế bào. |
Trong cây có 2 dòng vận chuyển: dòng mạch gỗ (xylem) và dòng mạch rây (phloem).
▸ Dòng mạch gỗ (Xylem)
- Cấu tạo: 2 loại tế bào là quản bào và mạch ống → đều là tế bào chết, thành thấm lignin (hoá gỗ).
- Thành phần dịch: nước, chất khoáng, một ít đường, amino acid, hormone, alkaloid…
| 3 động lực dòng mạch gỗ | Vai trò |
|---|---|
| ① Áp suất rễ | Đẩy nước từ rễ lên thân |
| ② Lực liên kết phân tử nước & lực bám với thành mạch | Duy trì cột nước liên tục, không bị đứt |
| ③ Lực hút do thoát hơi nước ở lá | Động lực CHÍNH – kéo cột nước lên lá |
▸ Dòng mạch rây (Phloem)
- Cấu tạo: ống rây và tế bào kèm → đều là tế bào sống. Tế bào kèm cung cấp năng lượng cho ống rây.
- Thành phần dịch: chủ yếu là đường sucrose, ngoài ra có amino acid, hormone, chất khoáng…
- Chiều vận chuyển: HAI CHIỀU – từ cơ quan nguồn (lá) đến cơ quan đích (rễ, củ); hoặc ngược lại (từ củ lên chồi non khi cây ra hoa, kết hạt).
| Tiêu chí | Mạch gỗ | Mạch rây |
|---|---|---|
| Cấu tạo từ | Quản bào + mạch ống | Ống rây + tế bào kèm |
| Loại tế bào | Tế bào chết | Tế bào sống |
| Hướng vận chuyển | Một chiều (rễ → lá) | Hai chiều (nguồn ↔ đích) |
| Thành phần chính | Nước, khoáng | Đường sucrose |
▸ Hai con đường thoát hơi nước
• Lá non, cây dưới bóng râm: cutin mỏng → thoát hơi nước nhiều, gần bằng qua khí khổng.
• Cây trưởng thành: cutin dày → chỉ 10–20%.
• Cây sống nơi khô hạn: cutin rất dày → rất thấp.
• Vận tốc lớn.
• Được điều chỉnh bằng cơ chế đóng mở khí khổng.
• Phụ thuộc số lượng, sự phân bố và hoạt động khí khổng.
▸ Cơ chế đóng mở khí khổng
▸ 2 tác nhân gián tiếp điều tiết
| Tác nhân | Cơ chế | Kết quả |
|---|---|---|
| Ánh sáng | Quang hợp tạo đường + hoạt hoá bơm ion ($K^+$, $NO_3^-$, $Cl^-$) vào tế bào → tăng áp suất thẩm thấu → hút nước | Khí khổng MỞ |
| Stress (hạn hán) | Cây tăng tổng hợp abscisic acid → bơm $K^+$ ra → giảm áp suất thẩm thấu → mất nước | Khí khổng ĐÓNG |
▸ 3 vai trò của thoát hơi nước
Khoảng 98% lượng nước cây hấp thụ mất đi qua thoát hơi nước (chỉ 2% dùng cho hoạt động sống). Lượng nước "mất" lớn đến vậy nhưng lại đóng 3 vai trò quan trọng:
- ① Tạo lực hút kéo nước và khoáng từ rễ lên lá.
- ② Mở khí khổng → $CO_2$ khuếch tán vào lá → cung cấp nguyên liệu quang hợp.
- ③ Làm mát lá, bảo vệ lá khỏi hư hại trong ngày nắng nóng.
▸ Vai trò của Nitrogen
Nitrogen đặc biệt quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển của thực vật — vừa cấu trúc, vừa điều tiết.
| Vai trò | Chi tiết |
|---|---|
| Cấu trúc | Thành phần của protein, nucleic acid, diệp lục… |
| Điều tiết | Cấu tạo nên enzyme, hormone thực vật → điều tiết sinh trưởng, phát triển |
| Tình trạng | Biểu hiện |
|---|---|
| Thiếu N | Lá có màu vàng, cây sinh trưởng chậm |
| Thừa N | Thân lá phát triển mạnh, cây yếu, dễ đổ, dễ mắc sâu bệnh |
▸ Nguồn cung cấp nitrogen
▸ Biến đổi nitrate & ammonium ở thực vật
Sau khi vào cây, $NO_3^-$ và $NH_4^+$ được đồng hoá thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ:
① Khử nitrate ($NO_3^- → NH_4^+$):
$NO_3^- \xrightarrow{\text{Nitrate reductase}} NO_2^- \xrightarrow{\text{Nitrite reductase}} NH_4^+$
② Đồng hoá ammonium: $NH_4^+$ tham gia tổng hợp amino acid hoặc amide:
- Cách 1: $NH_4^+$ + Keto acid → Amino acid (ví dụ: $NH_4^+$ + Pyruvic acid → Alanine).
- Cách 2: $NH_4^+$ + Amino dicarboxylic → Amide (ví dụ: $NH_4^+$ + Glutamic acid → Glutamin). Cách này giúp giải độc và dự trữ ammonium cho tế bào.
▸ 3 nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng
| Nhân tố | Ảnh hưởng |
|---|---|
| Ánh sáng | Thúc đẩy mở khí khổng → tăng thoát hơi nước → tăng hấp thụ & vận chuyển. Cung cấp NL cho quang hợp & hô hấp. |
| Nhiệt độ | Trong giới hạn sinh thái: tốc độ hấp thụ tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Quá cao (>45°C) hoặc quá thấp → lông hút tổn thương, enzyme biến tính. |
| Độ ẩm đất | Tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ. Quá cao (ngập úng) hoặc quá thấp đều ức chế. |
| Độ ẩm không khí | Cao → giảm thoát hơi nước. Thấp → tăng thoát hơi nước → thúc đẩy hấp thụ. |
▸ Tưới nước hợp lí
Cân bằng nước đạt được khi lượng nước hấp thụ ≥ lượng thoát ra. Khi mất cân bằng (hạn, mặn, ngập úng) → cây héo lá.
▸ Bón phân hợp lí
Trong giới hạn nhất định, lượng phân bón tỉ lệ thuận với năng suất.
| Lượng phân | Hậu quả |
|---|---|
| Quá ít | Triệu chứng thiếu khoáng, cây còi cọc → giảm năng suất |
| Quá nhiều | Dư thừa gây độc cho cây; tiêu diệt vi sinh vật có lợi; ô nhiễm đất & nước ngầm; tồn dư trong mô thực vật gây hại sức khoẻ |
Để xem lý thuyết đầy đủ với sơ đồ tư duy, các sai lầm thường gặp, phương pháp giải đầy đủ các dạng bài tập:
Toàn bộ lý thuyết trọng tâm, các dạng bài tập, sơ đồ tư duy và mẹo ghi nhớ.
Sau khi nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát SGK Kết Nối Tri Thức!
Luyện tập Bài 2 – Trao đổi nước & khoáng!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!

Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú
