Cơ chế hút khoáng bị động docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (117.18 KB, 10 trang )
Cơ chế hút
khoáng bị động
Theo cơ chế này rễ cây có thể hút
các chất khoáng bằng các cơ chế
mang tính chất thụ động dựa theo
quá trình khuếch tán và thẩm thấu,
quá trình hút bám trao đổi. Đây là
quá trình mang tính chất vật lý đơn
thuần.
Đặc trưng của cơ chế hút khoáng bị
động là :
- Quá trình xâm nhập chất khoáng
không cần cung cấp năng lượng,
không liên quan đến trao đổi chất
và không có tính chọn lọc.
- Phụ thuộc vào sự chênh lệch
nồng độ ion trong và ngoài tế
bào (gradient nồng độ) và hướng
vận chuyển theo gradient nồng độ.
- Chỉ vận chuyển các chất có
thể hòa tan và có tính thấm đối
với màng.
Tốc độ xâm nhập của các chất tan
(V) vào tế bào được xác định theo
công thức :
V = Const. K. M
-1/2
(Co - Ci)
Trong đó:
K: hệ số biểu thị tính tan của chất
tan trong lipid
M: phân tử lượng của chất tan
khuếch tán.
Co ; Ci: nồng độ các chất khuếch
tán ở ngoài và trong tế bào.
Const: hằng số khuếch tán.
Như vậy tốc độ xâm nhập chất tan
vào tế bào phụ thuộc vào 3 điều
kiện:
- Tính hòa tan của chất tan trong
lipid (K) càng cao thì xâm nhập
càng mạnh
- Phân tử lượng của chất tan (M)
càng nhỏ thì càng dễ xâm nhập.
- Sự chênh lệch nồng độ chất
khuếch tán càng lớn thi ion xâm
nhập càng nhanh.
Tuy nhiên khi có đủ các điều
kiện cho sự khuếch tán thì tốc
độ khuếch tán tự nhiên chậm
hơn rất nhiều so với khuếch tán
của chất tan trong tế bào. Như
vậy ở trong tế bào tồn tại một số cơ
chế bổ trợ nào đó để đẩy nhanh tốc
độ khuếch tán. Đó chính là khuếch
tán có xúc tác. Đây cũng là cơ chế
xâm nhập chất tan thụ động vì
không tiêu tốn năng lượng của quá
trình trao đổi chất. Có thể có một
số cơ chế sau:
- Ionophor
Đây là các chất hữu cơ trên màng
có thể dễ dàng liên kết có chọn lọc
với ion và đưa ion qua màng mà
không cần năng lượng. Đã có các
nghiên cứu về bản chất hóa học và
cơ chế hoạt động mang ion của các
chất đóng vai trò là các ionophor.
Các chất này thường được chiết
xuất từ các vi sinh vật như
valinomicine từ
Streptomyces, chất
nonactine từActinomyces Khi các
chất này tác động lên màng thì làm
cho tính thấm của màng tăng lên
làm sự xâm nhập của ion qua màng
rất dễ dàng. Sự kết hợp giữa
ionophor với các ion mang tính đặc
hiệu cao.
- Kênh ion
Trên màng sinh chất và màng
không bào có rất nhiều lỗ xuyên
qua màng có đường kính lớn hơn
kích thưước của các ion, tạo nên
các kênh cho các ion dễ dàng
xuyên qua. Tuy nhiên các kênh ion
cũng có tính đặc hiệu. Mỗi ion có
kênh hoạt động riêng và cũng có
thể đóng và mở và tùy theo điều
kiện cụ thể.
- Thế xuyên màng
Quá trình vận chuyển các ion qua
màng dẫn đến sự chênh lệch nồng
độ ion hai phía của màng và tạo
nên một thế hiệu xuyên màng. Hiệu
điện thế đo được có thể đạt 50-
200mV và thường âm phía bên
trong tế bào. Nhờ thế xuyên
màng này mà các cation có thể đi
theo chiều điện trường từ ngoài vào
tế bào, còn các anion có thể liên kết
với ion H
+
để vận chuyển vào
trong.
Tuy nhiên cho đến nay chưa có ý
kiến thống nhất về mức độ tham gia
của quá trình khuếch tán trong sự
hút chất khoáng của cây. Một số ý
kiến cho rằng quá trình khuếch tán
có ý nghĩa đáng kể trong sự hút
chất khoáng ở môi trường đất mặn,
hoặc khi cây già, khi rễ cây bị
thương tổn Một số ý kiến khác
lại cho rằng một phần đáng kể của
bộ rễ gồm thành tế bào, gian bào,
và một phần nguyên sinh chất được
các ion khuếch tán qua lại tự do.
Quá trình hút bám trao đổi chất
khoáng theo cơ chế thụ động dựa
trên nguyên tắc các ion mang điện
trái dấu trao đổi với nhau khi hút
bám trên bề mặt rễ hoặc nằm trong
các khoảng không gian tự do của
thành tế bào rễ. Cơ chế hút bám
trao đổi nầy biểu hiện rõ rệt ở giai
đoạn đầu tiên của quá trình hút
khoáng. Các ion đi vào rễ nhờ
hút bám trên các gốc mang điện
trái dấu trên thành xenluloza và
màng sinh chất và nhờ việc đẩy ra
ngoài một lượng tương đương các
lon cùng dấu đã bám trên đó.
Quá trình phân phối theo cân bằng
Donnan: Các ion được phân phối
cân bằng giữa môi trường trong và
ngoài tế bào rễ qua màng ngăn
cách. Màng này chỉ cho một số ion
đi qua mà không cho một số ion
khác đi qua. Cân bằng Donnan giải
thích hiện tượng nồng độ chất
khoáng trong dịch tế bào cao hơn
nhiều so với mô trường ngoài nhau
sau: khi các ion xâm nhập vào dịch
tẽ bào được liên kết với các
chất khác trong tế bào, nhờ vậy
gradient nồng độ vẫn giữ được cân
bằng trong suốt thời gian hút
khoáng.
Tuy nhiên bằng kết quả thực
nghiệm, các nhà sinh lý thực vật đã
chỉ ra nhiều thiếu sót của các cơ
chế hút khoáng theo tính chất thụ
động như:
- Giữa sự hút nưước và hấp thụ các
chất khoáng không có mối quan hệ
chặt chẽ.
- Giữa các ion cùng dấu không có
quan hệ cạnh tranh nhau trong quá
trình hấp thụ .
- Không thể xem màng tế bào là
một màng lọc thụ động khi áp dụng
cân bằng Donnan để giải thích sự
xâm nhập của các ion vào tế bào.
Hương Thảo
