Dòng mạch rây và các hệ thống vận chuyển chất trong cây rất quan trọng để đảm bảo sự sống còn và phát triển của cây. Vậy Mạch rây là gì? Cấu tạo mạch rây? Mạch rây vận chuyển gì? Mời bạn đọc cùng tham khảo bài viết dưới đây
1. Tìm hiểu về dòng mạch rây:
1.1. Dòng mạch rây là gì?
Dòng mạch rây (dòng đi xuống) trong cây là một
1.2. Quá trình diễn ra trong dòng mạch rây:
Dưới đây là quá trình diễn ra trong dòng mạch rây của cây:
– Quang hợp tại lá: Trong quá trình quang hợp, cây sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi nước và CO2 thành glucose và các chất hữu cơ khác, thông qua quá trình quang hợp diễn ra trong lá.
– Tạo thành chất hữu cơ: Các chất hữu cơ được tạo ra trong quá trình quang hợp sẽ được hình thành tại lá và sau đó vận chuyển xuống các phần khác của cây để sử dụng hoặc lưu trữ.
– Dòng mạch rây: Các chất hữu cơ và các ion khoáng như K+ và Mg2+ được vận chuyển xuống từ lá thông qua dòng mạch rây, cụ thể là dây phloem. Phloem là một hệ thống mạch vận chuyển dọc theo cây, tương tự như xylem nhưng tập trung vào vận chuyển chất hữu cơ thay vì nước.
– Hệ thống vận chuyển: Dòng mạch rây sử dụng một quá trình gọi là “dòng chảy”, trong đó các chất được vận chuyển theo một áp suất tạo ra từ quá trình quang hợp và sự di chuyển của nước từ rễ lên. Các tế bào phloem có cấu trúc đặc biệt cho phép chất chảy qua chúng.
– Sử dụng và lưu trữ: Các chất hữu cơ và ion khoáng được vận chuyển từ lá sẽ được sử dụng để duy trì sự phát triển của cây, bao gồm tạo ra cơ bản cho việc phát triển và duy trì các
Dòng mạch rây và các hệ thống vận chuyển chất trong cây rất quan trọng để đảm bảo sự sống còn và phát triển của cây, và chúng thường được điều chỉnh bởi các yếu tố
2. Cấu tạo của mạch rây:
Mạch rây của cây gồm hai thành phần chính là xylem và phloem. Đây là hai hệ thống vận chuyển chất trong cây, giúp vận chuyển nước, chất hữu cơ và các khoáng chất từ các phần khác nhau của cây.
– Xylem: Xylem là hệ thống vận chuyển nước và các khoáng chất từ rễ lên các phần khác của cây, chủ yếu là để cung cấp nước và khoáng chất cho quá trình quang hợp và phát triển của cây. Xylem thường bao gồm các phần sau:
+ Gỗ: Gỗ là phần xylem cũ, có cấu trúc gồm các ống sợi gỗ (tracheids) và ống sợi mạch (vessel elements). Các ống sợi gỗ chứa nhiều cơ cấu tạo thành và đóng vai trò chính trong vận chuyển nước và khoáng chất.
+ Lõi : Lõi là phần xylem cũ đã ngưng hoạt động vận chuyển nước và khoáng chất. Nó thường tập trung ở phần trung tâm của thân cây và mang tính chất cơ khí, giúp tạo độ cứng và chống chịu lực.
+ Vành: Vành là phần xylem hoạt động, thường ở phía ngoài lõi của thân cây. Nó chứa các mô còn sống và tham gia vào quá trình vận chuyển nước và khoáng chất.
– Phloem: Phloem là hệ thống vận chuyển chất hữu cơ, chủ yếu là glucose và các sản phẩm của quá trình quang hợp, từ các lá và các phần chất hữu cơ đến các phần của cây. Phloem thường bao gồm các phần sau:
+ Tế bào ống rây: Đây là tế bào chính trong phloem và đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển chất hữu cơ từ các phần cây đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ. Tế bào ống rây có cấu trúc đặc biệt, với thành tế bào đã thoái hóa một phần để tạo ra các lỗ hẹp thông qua đó chất có thể di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác.
+ Tế bào kèm: Mỗi tế bào ống rây thường đi kèm với một tế bào kèm. Tế bào kèm không chứa lỗ hẹp như tế bào ống rây, nhưng chúng chơi một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng và duy trì hoạt động của tế bào ống rây. Tế bào kèm có các cơ cấu chuyển năng lượng và chất từ xylem đến phloem và ngược lại.
Sự tương tác giữa tế bào ống rây và tế bào kèm làm cho phloem hoạt động một cách hiệu quả trong việc vận chuyển chất hữu cơ từ nơi tạo thành đến nơi cần sử dụng trong cây.
3. Đặc điểm của tế bào ống rây và tế bào kèm trong mạch rây của cây:
– Tế bào ống rây:
+ Không nhân: Tế bào ống rây thường không có nhân, điều này giúp tạo ra không gian rộng rãi bên trong để vận chuyển chất.
+ Ít bào quan: Tế bào ống rây có số lượng ít bào quan hơn so với tế bào thông thường, để tạo không gian cho các chất di chuyển.
+ Chất nguyên sinh thấp: Tế bào ống rây có chất nguyên sinh (cytoplasm) ít hơn so với các tế bào thông thường, giúp tối ưu hóa không gian cho chất di chuyển.
+ Tế bào chuyên hóa cao: Tế bào ống rây có mức độ chuyên hóa cao hơn, có cấu trúc đặc biệt để vận chuyển chất từ tế bào này sang tế bào khác.
– Tế bào kèm:
+ Nhân to: Tế bào kèm có nhân lớn và nhiều ti thể, cung cấp năng lượng và các nguyên tố cần thiết cho tế bào ống rây.
+ Chất nguyên sinh đặc: Tế bào kèm có chứa nhiều chất nguyên sinh, chủ yếu để cung cấp năng lượng và chất cần thiết cho tế bào ống rây.
+ Không bào nhỏ: Tế bào kèm không có lỗ hẹp như tế bào ống rây, chúng không tham gia trực tiếp vào việc vận chuyển chất mà thay vào đó chúng cung cấp năng lượng và hỗ trợ cho tế bào ống rây.
Sự tương tác giữa tế bào ống rây và tế bào kèm giúp hình thành một hệ thống vận chuyển chất hữu cơ hiệu quả trong phloem, đảm bảo sự phân phối và sử dụng chất hữu cơ trong cây.
4. Thành phần của dịch mạch rây:
Dịch mạch rây, còn được gọi là dịch phloem, là chất lỏng được vận chuyển trong hệ thống phloem của cây. Dịch này chứa các chất hữu cơ, bao gồm glucose, các sản phẩm của quá trình quang hợp và các chất dự trữ khác. Nó cũng chứa các khoáng chất và các chất phân tử nhỏ khác. Dưới đây là một số thành phần chính của dịch mạch rây:
– Glucose và Chất Hữu Cơ: Dịch mạch rây chứa glucose, fructose và các chất hữu cơ khác được tạo ra trong quá trình quang hợp tại lá. Đây là các chất dinh dưỡng quan trọng cho cây, cung cấp năng lượng và tạo các phân tử cần thiết cho quá trình phát triển.
– Amino acid và Protein: Dịch mạch rây cũng chứa amino acid, là thành phần cơ bản của protein. Các amino acid này được tạo ra trong quá trình quang hợp tại lá và sau đó vận chuyển đến các phần khác của cây để hỗ trợ sự phát triển và hoạt động của cây.
– Lipid và Acid Nucleic: Một số lipid và acid nucleic cũng có thể được tìm thấy trong dịch mạch rây, chất này có vai trò quan trọng trong quá trình sinh học và chuyển đổi chất.
– Khoáng Chất: Dịch mạch rây chứa các khoáng chất như kali (K+), magiê (Mg2+), fosfat và nitrat. Những khoáng chất này cần thiết cho các quá trình sinh học và phát triển của cây.
– Hormone và Chất Tương Tác: Một số hormone cây như auxin và cytokinin cũng có thể được tìm thấy trong dịch mạch rây. Chúng tham gia vào việc điều chỉnh và điều hướng sự phát triển và phản ứng của cây đối với môi trường.
– Dịch Đệm: Dịch mạch rây có thể chứa các chất đệm như axit amin hay axit citric để điều chỉnh pH và duy trì điều kiện tốt cho quá trình vận chuyển chất.
Sự kết hợp của các thành phần này trong dịch mạch rây giúp đảm bảo rằng các chất cần thiết cho sự sống và phát triển của cây được vận chuyển từ nơi tạo thành đến nơi cần sử dụng hoặc lưu trữ trong toàn bộ cây.
5. Động lực của dòng mạch rây:
Động lực của dòng mạch rây của cây là sự kết hợp của một số yếu tố sinh học và vật lý, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước, chất hữu cơ và khoáng chất trong toàn bộ cây. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng góp phần tạo nên động lực này:
– Hấp thụ nước bởi rễ: Rễ cây có khả năng hấp thụ nước từ đất thông qua quá trình quanh co cơ học và quá trình osmosis. Sự hấp thụ nước này tạo ra một áp suất chân không (suction pressure) trong các tế bào rễ, làm cho nước từ đất bị hút lên lên theo xylem.
–
– Lực cohesion và áp suất thấp: Các phân tử nước trong xylem có khả năng tương tác (cohesion), giúp tạo thành một chuỗi dài. Sự hấp thụ nước từ rễ và sự hơi nước hóa ở lá tạo ra một áp suất thấp ở đỉnh cây, dẫn đến hiện tượng hút lên dòng nước qua xylem.
– Hiệu ứng Capillary: Xylem có cấu trúc nhỏ hình ống (vessel elements và tracheids) giúp tạo ra hiệu ứng cấp quang hoặc hiệu ứng capillary, tương tự như sự hút nước lên trong ống siphon. Hiệu ứng này cùng với cohesion và adhesion (tương tác giữa nước và bề mặt xylem) giúp nước có thể vượt qua cảnh trở ngại.
– Chất thải của lá: Trong quá trình quang hợp, lá cây