Mạch rây hay libe (tiếng Anh: Phloem, phát âm: /ˈfloʊ.əm/) là một mô sống trong thực vật có mạch để vận chuyển những hợp chất hữu cơ hòa tan do quang hợp tạo ra (còn được gọi là chất đồng hóa), đặc biệt là đường saccarose, đến các bộ phận của cây cần thiết. Vậy Thành phần dịch mạch rây? Động lực của dịch mạch rây là? Hãy xem bài viết dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Dịch mạch rây là gì?
Dịch mạch rây là dịch chứa các chất hữu cơ hòa tan do quang hợp tạo ra, đặc biệt là đường saccarose, và một số ion khoáng di động như K+, Mg2+… Dịch mạch rây được vận chuyển từ các tế bào quang hợp trong lá vào ống rây và từ ống rây này vào ống rây khác qua các lỗ trong bản rây. Động lực của dòng mạch này là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (nơi saccarôzơ được tạo thành) có áp suất thẩm thấu cao và cơ quan chứa (nơi saccarôzơ được sử dụng hay dự trữ) có áp suất thẩm thấu thấp. Thành phần gồm chủ yếu là saccarôzơ, các axit amin, vitamin, hoocmôn thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác (như ATP…), một số ion khoáng được sử dụng lại, đặc biệt rất nhiều ion kali làm cho dịch mạch rây có pH từ 8 – 8,5.
2. Dịch mạch rây trong thực vật có thành phần nào?
Dịch mạch rây có thành phần chủ yếu là:
– Saccarôzơ: là loại đường phổ biến nhất trong dịch mạch rây, có công thức hóa học là C12H22O11. Saccarôzơ được tạo thành từ sự kết hợp của hai đơn vị đường đơn giản là glucozơ và fructozơ, có vai trò cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh lý của cây.
– Axit amin: là những đơn vị xây dựng của protein, có công thức hóa học chung là NH2-CHR-COOH, trong đó R là nhóm thế khác nhau. Axit amin có vai trò tham gia vào sự tổng hợp protein và các hợp chất khác của cây.
– Vitamin: những chất hữu cơ thiết yếu cho sự sống và phát triển của cây, nhưng không được tổng hợp bởi cây mà phải được cung cấp từ bên ngoài hoặc từ các vi sinh vật cộng sinh. Vitamin hoạt động như các chất xúc tác hoặc các chất điều hoà trong các quá trình trao đổi chất của cây.
– Hoocmôn thực vật: những chất hữu cơ có hoạt tính sinh lý cao, được sản xuất ở một số bộ phận của cây và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và phản ứng của cây với môi trường. Loại hoocmon này điều chỉnh các quá trình sinh lý của cây, như nảy mầm, ra hoa, kết quả, rụng lá…
– Một số hợp chất hữu cơ khác: như ATP (adenosin triphosphat), NADPH (nicotinamid adenin dinucleotit phosphat), RNA (axit ribonucleic)… có vai trò tham gia vào các quá trình tổng hợp và phân giải các chất trong cây.
– Một số ion khoáng: như K+ (kali), Mg2+ (magie), Ca2+ (canxi), Fe2+ (sắt), Cl- (clo), SO42- (sunfat)… Các ion khoáng này duy trì áp suất thẩm thấu, duy trì điện tích và pH của dịch mạch rây, tham gia vào các quá trình xúc tác và điều hoà hoạt động của enzim trong cây.
3. Động lực của dịch mạch rây:
Động lực của dịch mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn và cơ quan đích. Cơ quan nguồn là nơi saccarôzơ được tạo thành từ quá trình quang hợp trong lá, còn cơ quan đích là nơi saccarôzơ được sử dụng hay dự trữ như rễ, củ, quả… Saccarôzơ là thành phần chủ yếu của dịch mạch rây, ngoài ra còn có các axit amin, vitamin, hoocmôn thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác và các ion khoáng như K+, Mg2+… Dịch mạch rây di chuyển từ tế bào quang hợp trong lá vào ống rây và từ ống rây này vào ống rây khác qua các lỗ trong bản rây. Ống rây là tế bào sống không nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh, chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất. Tế bào kèm là tế bào sống nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ, cung cấp năng lượng cho các tế bào ống rây.
4. Cấu tạo mạch rây:
Mạch rây là một mô sống trong thực vật có mạch để vận chuyển các chất hữu cơ hòa tan do quang hợp tạo ra, đặc biệt là đường saccarose, đến các bộ phận của cây cần thiết. Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm.
– Tế bào ống rây là những tế bào chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất. Chúng không có nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh và có những lỗ ở hai đầu gọi là mặt rây. Các lỗ được cố định bởi một polysaccharide gọi là callose.
– Tế bào kèm là những tế bào nhu mô chuyên hóa để cung cấp năng lượng cho các tế bào ống rây, có nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc và liên kết với tế bào ống rây qua plasmodesmata. Có hai loại tế bào kèm: thông thường và chuyển tiếp.
5. Quá trình dịch mạch rây:
Quá trình của dịch mạch rây có thể được chia thành ba giai đoạn chính: sinh xung, truyền xung và kết thúc xung.
– Sinh xung: Là giai đoạn tạo ra các xung điện trong tế bào thần kinh. Các xung điện được sinh ra do sự thay đổi cân bằng ion giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Khi tế bào thần kinh nhận được các kích thích từ các tế bào khác hoặc từ môi trường, các kênh ion trên màng tế bào sẽ mở hoặc đóng, làm cho các ion Na+, K+, Ca2+ và Cl- di chuyển qua lại giữa hai bên màng. Sự di chuyển này làm cho điện thế màng biến đổi, tạo ra các xung điện có cường độ và thời gian khác nhau.
– Truyền xung: giai đoạn dẫn truyền các xung điện từ tế bào thần kinh này sang tế bào thần kinh khác hoặc đến cơ quan đích. Các xung điện được truyền theo hai cách: truyền dẫn điện và truyền dẫn hóa học. Trong truyền dẫn điện, các xung điện được truyền trực tiếp qua các liên kết chặt giữa các tế bào thần kinh, không cần sự can thiệp của các chất truyền dẫn. Trong truyền dẫn hóa học, các xung điện được chuyển hóa thành các tín hiệu hóa học ở cuối sợi trục của tế bào thần kinh gửi, rồi được phóng thích vào không gian liên kết (synaptic cleft) giữa hai tế bào. Các tín hiệu hóa học này gọi là chất truyền dẫn (neurotransmitter), có nhiều loại khác nhau như acetylcholine, dopamine, serotonin, glutamate, GABA… Các chất truyền dẫn sẽ liên kết với các thụ thể (receptor) trên màng của tế bào thần kinh nhận, làm cho các kênh ion mở hoặc đóng, gây ra sự thay đổi điện thế màng và sinh ra các xung điện mới.
– Kết thúc xung: giai đoạn ngừng hoạt động của các xung điện trong tế bào thần kinh. Các xung điện có thể được kết thúc theo hai cách: tái hấp thu hoặc phân hủy. Trong tái hấp thu, các chất truyền dẫn được hồi phục lại từ không gian liên kết vào trong tế bào thần kinh gửi hoặc vào trong các tế bào glia (tế bào hỗ trợ cho tế bào thần kinh) để tái sử dụng. Trong phân hủy, các chất truyền dẫn được phá vỡ thành các thành phần nhỏ hơn bởi các enzyme trong không gian liên kết hoặc trong máu.
Tóm tắt lại, quá trình dịch mạch rây bao gồm các bước sau:
– Tế bào thần kinh tiền động (tế bào phát ra xung điện) sinh ra một xung điện gọi là xung thần kinh, do sự thay đổi nồng độ ion trong và ngoài tế bào.
– Xung thần kinh di chuyển dọc theo sợi trục của tế bào tiền động và đến đầu cuối trục (đầu cuối tiền động).
– Đầu cuối tiền động chứa các túi nhỏ gọi là bọt dịch mạch, trong đó có chứa các dịch mạch.
– Khi xung thần kinh đến đầu cuối tiền động, nó kích hoạt sự mở của các cổng ion canxi, cho phép canxi vào tế bào.
– Canxi kích hoạt sự phóng thích của các bọt dịch mạch ra không gian giữa hai tế bào gọi là khe hở dịch mạch.
– Các dịch mạch trong các bọt di chuyển qua khe hở dịch mạch và liên kết với các thụ thể dịch mạch trên bề mặt của tế bào thần kinh sau động (tế bào nhận xung điện).
– Các thụ thể dịch mạch có thể là ionotrop (kích hoạt sự mở của các cổng ion) hoặc metabotrop (kích hoạt sự phát sinh của các tin nhắn thứ cấp trong tế bào).
– Kết quả là sự thay đổi nồng độ ion trong tế bào sau động, tạo ra một xung điện mới hoặc ức chế sự sinh ra xung điện.
– Các dịch mạch không liên kết với các thụ thể được tái hấp thu vào tế bào tiền động (quá trình tái hấp thu ngược) hoặc được phân hủy bởi các enzyme.
6. Dịch mạch rây khác dịch mạch gỗ như thế nào?
Dịch mạch gỗ là dòng vận chuyển nước và ion khoáng từ đất vào rễ rồi dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến lá và các phần khác của cây. Dịch mạch gỗ chủ yếu gồm nước, ion khoáng và một số chất hữu cơ được tổng hợp ở rễ, di chuyển ngược chiều trọng lực và có lực cản thấp. Động lực đẩy dòng mạch gỗ là sự phối hợp của lực đẩy (áp suất rễ), lực hút (do thoát hơi nước ở lá) và lực liên kết (giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ). Mạch gỗ được cấu tạo bởi các tế bào chết, có hai loại là quản bào và mạch ống, có vách sơ cấp thủng lỗ và vách thứ cấp linhin hóa.
Dịch mạch rây là dòng vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di dộng từ các tế bào quang hợp trong phiến lá vào cuống lá rồi đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ trong rễ, hạt, củ, quả… Dịch mạch rây gồm đường saccarôzơ, các axit amin, vitamin, hoocmôn thực vật, ATP và một số ion khoáng như K+, Mg2+… di chuyển xuôi theo chiều trọng lực và có lực cản. Động lực đẩy dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (lá) và cơ quan chứa (rễ, củ, quả…). Mạch rây được cấu tạo bởi các tế bào sống, có hai loại là ống rây và tế bào kèm, có bản rây có nhiều lỗ nhỏ.
