Trao doi khi o thuc vat

Đối vọi mọi sinh vật, môi trường sống trên đất liền là sự chống chọi cuộc sống khắc nghiệt . Thực vật cũng vậy, khi chất lỏng không thể thấm toàn bộ bề mặt của nó, một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất của nó là lấy đủ nước. Các thực vật phải duy trì một bề mặt ẩm ướt rộng lớn cho trao đổi khí, nhưng, cùng một lúc, nó phải ngăn chặn mất quá nhiều nước bằng cách bốc hơi
Gas Exchange in Plants
Trường ĐHSG
Khoa Sp KHTN
Lớp DSI 1081
Giảng viên: Ths Hoàng Minh Tâm

THỰC HIỆN: Nhóm4
Nguyễn Thị Trần Quyên
Lý Minh Tuấn
Thạch Cảnh Trung
Nguyễn Huỳnh Minh Ngọc
Nguyễn Kim Hương
Trương Phước Kháng
Huỳnh Diệp Đoan Hạnh
Phạm Nguyễn Huệ Linh
Khí trao đổi giữa một tế bào sống và môi trường của nó luôn luôn diễn ra bằng cách khuếch tán qua một màng tế bào. Trong quang hợp ở những sinh vật đơn bào và thực vật nhỏ. Một hoặc một vài tế bào tiếp xúc trực tiếp với các nước xung quanh . Có những thực vật không có tiến hóa bề mặt hô hấp, chỉ cần sử dụng bề mặt cơ thể của nó để trao đổi khí .
Plants need Oxygen too.

Cây có được những khí cần thông qua lá

Cây cần oxy cho hô hấp và lượng khí carbon dioxide cho quang hợp.

http://www.chemsoc.org/networks/LearnNet/cfb/images/12A.jpg
Các loại khí khuếch tán vào trong lá thông qua các lỗ chân lông trên mặt lá, bình thường trên mặt dưới của lá. Từ các không gian này khí sẽ khuếch tán vào trong các tế bào nếu có nhu cầu .
Biểu bì của lá
http://virtual.yosemite.cc.ca.us/randerson/Lynn`s%20Bioslides/27.jpg
Khí khổng mở và đóng cửa phụ thuộc vào những thay đổi của các tế bào bảo vệ. Khi nước chảy vào các tế bào bởi sự thẩm thấu, làm tăng độ phòng tế bào..

I / Sự trao đổi khí ở lá :
Trao đổi O2 và khí CO2 , H2O trong lá xảy ra thông qua các lỗ được gọi là stomata-khí khổng . Sự trao đổi khí ở lá phụ thuộc vào sự hoạt động của các tế bào khí khổng .
A / Cấu trúc của lá :
Lá có dạng bản, có khả năng xoay hướng trong không gian để nhận ánh sáng ở vị trí tốt nhất.
Dưới lớp biểu bì trên là lớp tế bào mô dậu, gồm nhiều tế bào xếp sít nhau, đây là lớp mô đồng hóa của lá. Sát với lớp mô dậu là lớp mô khuyết có khoảng trống gian bào lớn là nơi chứa CO2 . Dưới cùng là lớp biểu bì dưới. Hệ thống lỗ khí dày đặc ở mặt trên và mặt dưới lá làm nhiệm vụ thông khí giữa lá và môi trường
Gồm 2 guard cell nằm cạnh nhau và các tế bào biểu bì nằm xung quanh . Mỗi guard cell có vách tế bào dày và đàn hồi hơn nhiều so với các tế bào khác .
Khí khổng mở và đóng cửa phụ thuộc vào những thay đổi của các tế bào bảo vệ. Khi nước chảy vào các tế bào bởi sự thẩm thấu, làm tế bào trương nước làm khí khổng mở ra .

1 / Cấu trúc của khí khổng :
Bảng này cho thấy áp lực thẩm thấu đo vào các thời điểm khác nhau trong ngày tại các guard cell điển hình. Áp lực thẩm thấu trong tế bào khác của lớp biểu bì dưới vẫn không đổi ở 150 lb/in2 Khi áp lực thẩm thấu của các tế bào khí khổng trở nên lớn hơn của các tế bào xung quanh, các khí khổng mở. Buổi tối, khi áp lực thẩm thấu của các tế bào khí khổng giảm xuống gần như là của các tế bào xung quanh, các khí khổng .
2 / Cơ chế sự đóng và mở khí khổng :
Áp lực thẩm thấu tăng trong tế bào guard cell do sự hấp thụ các ion kali ( K+ ) . Khi khí khổng mở nồng độ K+ trong các guard cell tăng cao . Tạo ra một sự chênh lệch nồng độ khiến nước được hấp thụ vào trong tế bào bảo vệ làm cho tế bào bảo vệ trương nước làm khí khổng mở ra .
a / Khí khổng mở :
Khí khổng đóng do 1 chất có tên gọi là Abscisic acid ( ABA ) tác động lên các guard cell làm đóng khí khổng . ABA được sinh ra từ rể và lá khi mà lương nước hút từ rể không đáp ứng được lượng nước thoát ra từ lá .
Các ABA liến kết với các thụ thể tại bề mặt tế bào chất của GC . Nó kích hoạt các con đường hấp thụ Ca2+ làm tăng lượng Ca2+ trong tế bào chất và tyrosine phosphatase (PTP) ảnh hưởng đến kênh bơm K+ khiến nó bơm K+ ra ngoài .
Các ABA còn kích thích việc tăng nồng độ pH trong tế bào làm các ion Cl- và ion hữu cơ giảm dần .
Các chất hòa tan trong tế bào chất giảm làm giảm áp lực thẩm thấu của tế bào và dẫn đến giảm sự trương nước của GC khiến cho khí khổng đóng lại .
b / Khí khổng đóng :
plasma membrane (PM)
tyrosine phosphatase (PTP)
Abscisic acid ( ABA )
B / Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự trao đổi khí :
a ) Ánh sáng :
Ánh sáng kích hoạt quá trình quang hợp tạo ra ATP cung cấp năng lượng cho các bơm ion hoạt động tạo ra sự chênh lệch nồng độ trong và ngoài tế bào guard cell .
Quang hợp tiêu thụ CO2 làm giảm nồng độ CO2 trong lá kích thích việc mở khí khổng .
c ) Carbon dioxide :
- Lượng CO2 thấp kích thích khí khổng mỏ .
- Lượng CO2 cao kích thích khí khổng đóng .
b ) Các yếu tố khác :
- Nước : khi xảy ra sự mất nước quá nhiều làm giảm áp lực nước các tế bào lá bao gồm cả các tế bào bảo vệ làm cho khí khổng đóng lại .
- Nhiệt độ : nhiệt độ tăng làm tăng việc mở khí khổng giúp làm giảm nhiệt độ của cây . Nhưng khi nhiệt độ quá cao thì khí khổng sẽ đóng lại do sự mất nước quá nhiều và nồng độ CO2 trong lá tăng do quá trình hô hấp sáng .
- Gió : làm tăng nồng độ CO2 trong không khí và giúp cho sự thoát hơi nước nhanh hơn dẫn đến sự mất nước khiến khí khổng đóng . Trong một số trường hợp như thì gió giúp thoát hơi nước nhanh hơn nên khí khổng lúc này sẽ mở .

II/ Sự trao đổi khí ở thân và rễ :
- Ở thân cây và rễ trưởng thành có lớp bần ngấm suberin-một chất sáp chống thấm nước và không khí nên không thể khuếch tán O2 và CO2 vào trong như ở lá.
- Tuy nhiên ở rễ trưởng thành và thân cây ở các cây thân gỗ có các lỗ gọi là lenticel . Các lỗ này cho phép oxy đi vào các mô trong thân và rễ ,và thải CO2 ra ngoài không khí .
Lenticels – lỗ trong vỏ thân cây
http://sciencecity.oupchina.com.hk/biology/student/glossary/img/lenticels.jpg
http://www.treedictionary.com/DICT2003/IMAGES/LENTICELS%20BIRCH.jpg
- Lenticels cũng có mặt trên nhiều loại trái cây, khá rõ rệt trên nhiều táo và lê.
Ở các cây thân có màu xanh như lá ( có chứa diệp lục ) thì trao đổi khí qua các khí khổng như ở lá .
Ở Thực vật CAM
Thực vật "CAM" – thực vật sống ở sa mạc,thường mở stomata vào ban đêm (khi nước bốc hơi chậm hơn từ lá cho một mức độ mở khí khổng), sử dụng để sửa PEPcarboxylase carbon dioxide và lưu trữ các sản phẩm trong không bào lớn.
Ngày hôm sau, stomata đóng lại và thải khí carbon dioxide cố định vào ban đêm trước sự hiện diện của RuBisCO , Rubisco làm bão hoà lượng khí carbon dioxide, cho phép quang hô hấp tối thiểu. Điều này làm thực vật CAM có thể thích ứng trong môi trường cạn. Quá trình giới hạn bởi khả năng lưu trữ cacbon cố định trong không bào.
Dứa là 1 loài thực vật CAM
Quang hợp
_Sự quang hợp sử dụng CO2 và H2O tạo ra từ sự hô hấp hiếu khí và sự hô hấp hiếu khí thì sử dụng thức ăn và O2 sinh ra từ sự quang hợp.
_Ngày nay hầu hết các sinh vật đều lệ thuộc trực tiếp hay gián tiếp vào sự quang hợp.
_CO2 được đưa vào tế bào lá qua khí khổng.
 
Trong pha sáng quang hợp : Oxy là sản phẩm khí được giải phóng, khuếch tán ra khỏi tế bào, đi ra ngoài khí quyển qua khí khẩu.
Điện tử cần thiết để khử CO2 thành carbohydrat là từ nước, nhưng sự vận chuyển điện tử từ nước đến carbohydrat là một quá trình gián tiếp và phức tạp.
Sự quang hợp ở thực vật C4
Một số cây sống ở vùng nóng và khô, để tránh mất nước khí khẩu thường đóng lại nên nồng độ CO2 trong những khoảng trống giữa các tế bào rất thấp, để tránh bớt sự quang hô hấp xảy ra
Sự quang hợp ở CAM: Crassulaceae acid metabolism
Thực vật CAM có khả năng mở khí khẩu theo kiểu khác thường và cố định CO2 thành hợp chất C4 vào ban đêm hơn là ban ngày như những thực vật khác.
Khí khẩu đóng suốt ngày tránh mất nước, chỉ mở ra vào ban đêm để lấy CO2 khi mà sự bốc hơi nước ở mức thấp nhất. Sự tập trung và tích tụ của CO2 suốt đêm đủ cho sự quang hợp trong ngày sau.
Dứa là 1 loài thực vật CAM
Hô hấp
Thực vật không có cơ quan chuyên trách về hô hấp như ở động vật. Hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của cơ thể, đặc biệt xảy ra mạnh ở các cơ quan đang sinh trưởng, đang sinh sản và ở rễ.
Ôxy từ không khí có khả năng khuếch tán vào lá của cây qua khí khổng.Điều này xảy ra ở thực vật vào ban đêm, và cho ra lượng khí carbon dioxide sản xuất bởi hô hấp.