MỤC LỤC
Nội dung
Trang
Giới thiệu
1
CHƯƠNG 1. CẤU TẠO TẾ BÀO VÀ CƠ QUAN THỰC VẬT
2
Bài 1. Tổ chức cấu trúc và đặc điểm lý hóa của tế bào
2
Bài 2. Cơ quan thực vật
7
CHƯƠNG 2. NƯỚC VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG Ở THỰC VẬT
11
Bài 1. Sự trao đổi nước và chất dinh dưỡng
11
Bài 2. Vai trò sinh lý của các nguyên tố khoáng thiết yếu
13
Bài 3. Sự hấp thu nước ở thực vật
19
CHƯƠNG 3. QUANG HỢP
23
Bài 1. Quang hợp và vai trò của quang hợp
23
Bài 2. Bộ máy quang hợp
26
Bài 3. Bản chất của quá trình quang hợp
29
Bài 4. Quang hợp và các điều kiện môi trường
33
CHƯƠNG 4. HÔ HẤP
38
Bài 1. Khái niệm chung về hô hấp
38
Bài 2. Các quá trình hô hấp ở thực vật
41
Bài 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của thực vật
48
CHƯƠNG 5. SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT
52
Bài 1. Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật
52
Bài 2. Sự miên trạng và sự nảy mầm của hạt
55
Bài 3. Sinh lý sự hình thành mầm hoa, thụ phấn, thụ tinh và tạo trái ở thực vật
59
Bài 4. Chất điều hòa sinh trưởng thực vật
61
Tài liệu tham khảo
69
LỜI GIỚI THIỆU
Sinh lý học thực vật là khoa học sinh học nghiên cứu về các hoạt động sống của
thực vật. Đây là môn khoa học thực nghiệm và là khoa học cở sở cho các ngành khoa
học kỹ thuật nông nghiệp.
Sinh lý thực vật là môn học được sử dụng ở các trường đại học từ nhiều năm nay
nhằm phục vụ cho công tác giảng day, học tập và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực
nông nghiệp.
Trên cở sở của những giáo trình hiện có, chúng tôi biên soạn giáo trình Sinh lý
thực vật nhằm giảng dạy cho sinh viên khối ngành Nông nghiệp thuộc Khoa Nông
nghiệp – Thủy sản, Trường Đại học Trà Vinh bao gồm 5 chương tương ứng với 16 bài
học, sau mỗi bài học sẽ có những câu hỏi củng cố lại kiến thức cho nội dung bài học.
1
CHƯƠNG 1. CẤU TẠO TẾ BÀO VÀ CƠ QUAN THỰC VẬT
Bài 1. TỔ CHỨC CẤU TRÚC VÀ ĐẶC ĐIỂM LÝ HÓA CỦA TẾ BÀO
Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, người học có thể:
- Biết được những tổ chức cấu trúc bên trong của tế bào thực vật.
- Trình bày được cấu trúc và đặc điểm lý hóa của tế bào thực vật
Tế bào là một đơn vị cơ sở mà tất cả các cơ thể sống đều hình thành nên từ đó. Tập
hợp các tế bào tạo nên các mô, tập hợp các mô tạo nên cơ quan và tập hợp các cơ quan tạo
nên cơ thể.
Các tế bào trong cơ thể hay trong các cơ thể khác nhau có kích thước, hình dạng và
chức năng có thể rất khác nhau, nhưng về căn bản, xét về mặt tổ chức cấu trúc, các tế bào
đều gồm có một số thành phần quan trọng giống nhau.
Thực vật là những sinh vật đa bào được cấu tạo bởi hàng triệu tế bào với những
chức năng chuyên biệt. Tất cả các tế bào thực vật đều có một tổ chức chung bao gồm vách
tế bào, màng tế bào, nguyên sinh chất, nhân và các thể.
vách
tế bào
thể golgi
không bào
màng tế bào
mạng lưới
nội chất
peroxisome
ti thể
tế bào chất
nhân
hạch nhân
lục lạp
Hình 1. Cấu trúc tế bào
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
2
1. Vách tế bào
Một trong những sự khác nhau giữa tế bào động vật và thực vật là sự cấu tạo của
vách tế bào thực vật.
Vách tế bào thực vật tạo nên sự cứng chắc cho tế bào, có chức năng bảo vệ cho tế
bào và như một hàng rào chắn cho tế bào. Tuy nhiên nước và các ion có thể khuếch tán ra
và vào trong vách tế bào.
Vách tế bào được tạo chủ yếu bởi các hợp chất pectid và celluloze do tế bào chất
tiết ra.
+ Trong sự phân chia tế bào, các tế bào con tạo lớp vách đầu tiên riêng cho chúng,
đó là lớp sơ cấp ở hai bên phiến giữa. Vách sơ lập chứa pectin, celluloze, hemicelluloze
và glycoprotein (extensin).
+ Do cách tổ chức đặc biệt của các thành phần của vách sơ cấp, vách chắc chắn
nhưng có thể kéo dài và tăng trưởng. Khi tế bào sắp đạt kích thước tối đa, vách thứ cấp
được thành lập làm cho tế bào trở nên cứng chắc hơn: vách celluloze có thể dày lên, hoặc
tẩm thêm lignin, suberin. Nhiều tế bào chết và trở thành những ống rỗng làm nhiệm vụ
dẫn truyền.
+ Lớp chung: là lớp nằm giữa để kết dính các tế bào kế cận lại với nhau. Thành
phần chủ yếu của lớp chung là pectin. Do pectin có gốc –COO-, có khả năng hút các điện
tích dương như Ca2+ và Mg2+ làm cho tế bào cứng chắc.
pectin
ở phiến giữa
phiến giữa
cellulose
vách sơ lập
pectin
màng
tế bào
hemicellulose
Hình 2. Cấu trúc vách tế bào thực vật
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
3
2. Chất nguyên sinh
Chất nguyên sinh gồm có tế bào chất và nhân. Trong tế bào chất thường có những
yếu tố hình thái khác nhau. Đó là các bào quan của tế bào như lạp thể, ti thể, vi thể,
peroxisom. Đến một giai đoạn phát triển nhất định, trong tế bào hình thành ra không bào
chứa đầy dịch trong tế bào.
2.1 Tế bào chất
Là thành phần tiếp cận ngay với thành tế bào. Ở tế bào non, nó chiếm hầu hết thể
tích tế bào. Ở tế bào già, do có không bào nên nó bị ép vào thành.
Tế bào chất là nơi xảy ra các quá trình sống của tế bào, quá trình đồng hóa, dị hoá,
sinh tổng hợp, sinh trưởng phản ứng với các hoạt động bên ngoài.
Tế bào chất chia thành ba lớp: ngoại chất, trung chất và nội chất.
+ Màng ngoài tế bào chất (ngoại chất) có hàm lượng lipid cao hơn trung chất, và có
cả một lượng đáng kể các phân tử protein.
+ Trung chất gồm nhiều thành phần, trong đó có hàm lượng cao các chất protein.
+ Nội chất gồm hai lớp lipit có các cực thích nước quay ra ngoài (phía trung chất)
và vào trong (phía không bào).
2.2 Nhân tế bào
Nhân là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào, giữ vai trò quan trọng
trong sự di truyền. Nhân được phân tách với tế bào chất bằng màng nhân, là một màng
kép. Trên màng nhân có nhiều lỗ nhỏ đường kính 400 Angstron. Sự có mặt các lỗ nhỏ
trong màng nhân có một ý nghĩa hết sức quan trọng, nó giúp cho sự trao đổi chất giữa
nhân và tế bào chất xảy ra thuận lợi.
Kích thước của lỗ cho phép đi qua không chỉ những phân tử protein, ARN mà cả
những tập hợp không lớn lắm của chúng.
Thành phần hoá học của nhân; protein (50 – 80% chất khô); ADN (5 – 10%); ARN
(0,3 – 0,5%); lipid (8 – 12%).
+ Protein là thành phàn chủ yếu trong nhân. Protein trong nhân gồm các nhóm sau:
histon, globulin, protein acid và protein kết tủa.
+ Acid nucleic trong nhân chủ yếu là ADN.
+ Ngoài ra, nhân còn là một kho enzime đủ loại chứng tỏ nhân là nơi xảy ra nhiều
quá trình sinh tổng hợp và phân giải các chất.
Chức năng của nhân:
+ Nhân đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protein nói chung và các
protein là enzym nói riêng (ADN của nhân qui định bản chất hóa học đặc thù của protein
ở nhân cũng là nơi hình thành các dạng ARN thực hiện sao chép thông tin di truyền và là
nguyên liệu xây dựng các nhà máy tổng hợp protein; nhân còn điều tiết hoạt động sản xuất
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
4
protein trong các ribosome).
+ Nhân có ý nghĩa to lớn trong quá trình trao đổi acid nucleic và đóng góp đáng kể
trong trao đổi năng lượng.
==> Nhân là một trung tâm điều khiển và điều tiết các quá trình trao đổi chất và
trao đổi năng lượng rất phức tạp trong tế bào sống.
2.3 Các bào quan khác
- Lạp thể: là những bào quan chứa sắc tố. Ở lạp thể xảy ra quá trình biến đổi năng
lượng.
+ Lạp thể bao gồm lục lạp, sắc lạp và bột lạp. Chỉ có ở tế bào thực vật.
+ Quan trọng nhất là lục lạp trong chứa chất diệp lục. Lục lạp tham gia vào quá trình
quang hợp.
- Ti thể: có trong hầu hết các tế bào. Ti thể là trung tâm của quá trình hô hấp trong
tế bào, nơi tích lũy năng lượng dưới dạng ATP và từ đây năng lượng được cung cấp cho
các bào quan khác.
- Các vi thể: các vi thể, peroxisom và glyoxisom là những túi nhỏ được một màng
bao bọc. Peroxisom có vai trò trong quang hô hấp, và cùng với ti thể là nơi tiêu thụ O 2
trong tế bào. Glyoxisom hiện diện trong các hột dự trữ dầu, chứa các enzime của chu trình
glyoxylate, giúp sự đổi các acid béo dự trữ thành đường (cần cho sự tăng trưởng của cây
mầm).
- Thể Golgi: Thể golgi là hệ thống túi dẹp xếp chồng lên nhau, có trách nhiệm chế
biến protein. Các protein này sau đó được chứa trong các bóng nhỏ xung quanh thể golgi,
và chuyển ra ngoại vi tế bào hay phân phát cho các bào quan khác.
2.4 Không bào
Ở các tế bào chưa trưởng thành hay các tế bào của mô phân sinh, không bào không
quan trọng, mặc dù luôn luôn hiện diện như những tiền không bào nhỏ được sản xuất từ
thể golgi. Khi tế bào trưởng thành, các tiền không bào dung hợp và phát triển thành một
không bào rất lớn, có một màng bao bọc và chiếm gần hết thể tích tế bào.
Không bào chứa các ion vô cơ acid hữu cơ, đường, enzime và nhiều chất biến
dưỡng thứ cấp. Sự tích tụ các chất hoà tan trong không bào làm phát dinh lực thẩm thấu;
lực này cho phép nước vào không bào, giúp tế bào ở trạng thái trương nước cần thiết.
2.5 Màng tế bào
Bao gồm chủ yếu là lipid, protein và một lượng nhỏ carbohydrate.
Tất cả các tế bào thực vật được bao bọc bởi màng và có chức năng ranh giới tách
rời tế bào chất với môi trường bên ngoài. Màng tế bào cho phép tế bào lấy và giữ lại các
chất và thải hồi các chất khác.
Ngoài ra, màng tế bào còn một vai trò sống trong chức năng tế bào. Nó là một
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
5
màng chọn lọc không những giữ cho tế bào ổn định mà còn điều khiển các phân tử ra vào
tế bào.
Tất cả các màng sinh học đều có cùng tổ chức phân tử cơ bản, bao gồm hai lớp
phospholipid và rải rác với protein. Thành phần của phospholipid và các đặc tính của
protein thay đổi từ tế bào này sang tế bào khác.
Câu hỏi củng cố:
1. Trình bày cấu trúc tế bào thực vật?
2. Trình bày đặc điểm lý hóa của tế bào thực vật?
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
6
Bài 2. CƠ QUAN THỰC VẬT
Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, người học có thể:
- Biết được những cơ quan trong cơ thể thực vật.
- Trình bày được cấu tạo cơ quan thực vật
1. Rễ
Rễ đầu tiên được thành lập từ sự nảy mầm của hột là rễ sơ cấp. Sau đó, các rễ thứ
cấp hay rễ bên sẽ phân nhánh từ rễ sơ cấp để tạo nên hệ thống rễ phong phú ở thực vật.
Nếu rễ sơ cấp vẫn tồn tại (như ở song tử diệp) và chiếm ưu thế hơn rễ thứ cấp, ta có hệ
thống rễ cái. Ngược lại, nếu ta có vô số rễ mãnh khảnh, không có rễ duy nhất nào là ưu
thế, ta có hệ thống rễ chùm. Ngoài ra, các rễ bất định được sinh ra từ một cấu trúc không
thuộc thành phần của rễ khí sinh của các loại dây leo hay các rễ từ khúc cắt thân trong
giâm cành.
Quan sát dưới kính hiển vi những lát cắt ngang qua rễ non của một cây song tử
diệp hay đơn tử diệp, sau sự nhuộm, ta thường phân biệt từ ngoài vào trong: biểu bì (một
lớp tế bào với lông rễ, không có cutin); vỏ (vùng nhu mô rộng với các tế bào chứa tinh
bột); nội bì (một lớp tế bào với khung Caspary, giới hạn ngoài của trụ giữa); chu luân
(một hay nhiều lớp tế bào nhu mô, vách mỏng, có hoạt tính phân chia mạnh, nơi cho các
rễ bên); và mô mạch (xếp thành bó, gồm libe và mộc). Ở song tử diệp, các bó mộc xếp
thành hình sao và các bó libe nằm sen giữa các cánh sao này. Ở đơn tử diệp, có một vùng
nhu mô lõi ở giữa; các bó libe- mộc xếp thành vòng xen kẽ nhau, nhưng không có dạng
sao.
Cắt dọc qua vùng ngọn của một rễ, ta có thể thấy ba vùng phân biệt: vùng mô phân
sinh với mô phân sinh ngọn, nơi phát sinh chóp rễ và các mô phía trên của rễ; vùng kéo
dài với các tế bào phân hoá của mô mộc, libe và nhu mô vỏ; và vùng trưởng thành với các
lông rễ. Chóp rễ có vai trò bảo vệ các tế bào mô phân sinh khi rễ tăng trưởng trong đất;
các tế bào chóp rễ tiết ra một chất geletin, gọi là mucigel, bao quanh ngọn rễ. Vai trò của
lớp mucigel có thể là bảo vệ ngọn rễ không bị khô, kích thích sự chuyển các chất dinh
dưỡng vào rễ, hay trong sự tương tác của rễ với các vi sinh vật của đất.
Các lông rễ có vách mỏng, không bào to và diện tích bề mặt rộng. Lông hút có đời
sống ngắn (vài ngày tới vài tuần), lại rất dễ gãy, dễ biến mất trong đất quá chặt, quá acid
hay thiếu oxygen. Tuy vậy, lông hút được đổi mới dần theo sự tăng trưởng của rễ tạo nên
một vòng lông hút dày gần chóp rễ. Sự tạo vùng lông hút là cách thích ứng để gia tăng bề
mặt tiếp xúc của rễ (ở Hoà bản chẳng hạn, bề mặt tổng cộng của rễ có thể tới hàng chục,
thậm chí hàng trăm m2.
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
7
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ BIÊN SOẠN NỘI DUNG MÔN HỌC
1. Hoàng Minh Tấn (2006), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại học Nông
Nghiệp I Hà Nội.
2. Nguyễn Kim Thanh (2005), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Hà Nội.
3. Lê Văn Hòa, Nguyễn Bảo Toàn (2008), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại
học Cần Thơ.
4. Nguyễn Bá Lộc (2008), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại học Huế.
5. Bùi Trang Việt (2000), Sinh lý thực vật đại cương, NXB Đại học Quốc Gia Tp.
Hồ Chí Minh.
6. Vũ Văn Trụ (1999), Sinh lý học thực vật, NXB Nông nghiệp.
7. Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger . 2002. Plant Physiology 3 edition. Publisher:
Sinauer Associates.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ NGHỊ CHO HỌC VIÊN
1. Lê Văn Hòa, Nguyễn Bảo Toàn (2008), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại
học Cần Thơ.
2. Hoàng Minh Tấn (2006), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại học Nông
Nghiệp I Hà Nội.
Tài liệu giảng dạy Môn Sinh lý thực vật
70