Bài 5: Dinh Dưỡng Nito Ở Thực Vật | Sinh Học 11 | Chương I: Chuyển Hóa Vật Chất Và Năng Lượng - Lớp 11 - Giáo Dục Việt Nam

I – VAI TRÒ SINH LÍ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ

Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ ở dạng NH₄⁺ và NO₃^-. Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống của thực vật.

– Vai trò chung

Xem hình 5.1 và rút ra nhận xét về vai trò của nitơ đối với sự phát triển của cây.

– Vai trò cấu trúc

Nitơ tham gia cấu tạo nên các phân tử prôtêin, enzim, côenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP,...

Thiếu nitơ sẽ làm giảm quá trình tổng hợp prôtêin, từ đó sự sinh trưởng của các cơ quan bị giảm, xuất hiện màu vàng nhạt trên lá (hình 5.2b). Màu vàng xuất hiện trước tiên ở những lá già. Điều đó xảy ra là do sự huy động và sự di chuyển của các ion trong cây.

Hình 5.1. Cây lúa được trồng trong dung dịch dinh dưỡng a) Đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu ; b) Thiếu kali; c) Thiếu nitơ, d) Thiếu phôtpho.

– Vai trò điều tiết

Nitơ là thành phần cấu tạo của prôtêin – enzim, côenzim và ATP. Vì vậy, nitơ tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật thông qua hoạt động xúc tác, cung cấp năng lượng và điều tiết trạng thái ngậm nước của các phân tử prôtêin trong tế bào chất.

Hình 5.2. Dấu hiệu đói nitơ ở cây cà chua
a) Lá đủ nitơ (màu xanh lục); b) Lá thiếu nitơ (màu vàng nhạt).

II – QUÁ TRÌNH ĐỒNG HOÁ NITƠ Ở THỰC VẬT

Sự đồng hoá nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình : khử nitrat và đồng hoa amôni.

Rễ cây hấp thụ nitơ ở dạng NH₄⁺ (dạng khử) và NO₃^- (dạng ôxi hoá) từ đất, nhưng nitơ trong các hợp chất hữu cơ cấu thành cơ thể thực vật chỉ tồn tại ở dạng khử. Từ đó, hãy giả thiết phải có quá trình gì xảy ra trong cây.

1. Quá trình khử nitrat

Đó là quá trình chuyển hoá NO₃^- thành NH₄⁺ theo sơ đồ sau :

NO₃^- (nitrat) NO₂^- (nitrit) → NH₄⁺ (amôni)

Mo và Fe hoạt hoá các enzim tham gia vào quá trình khử trên. Quá trình khử nitrat thành amôni được thực hiện trong mô rễ và mô lá.

2. Quá trình đồng hoá NH₄⁺ trong mô thực vật

Trong mô thực vật tồn tại 3 con đường liên kết NH₄⁺ với các hợp chất hữu cơ :

– Amin hoá trực tiếp các axit xêtô (Axit xêtô + NH₄⁺ → Axit amin).

Ví dụ : Axit a−xêtôglutaric + NH₄⁺ → Axit glutamic

– Chuyển vị amin (Axit amin + Axit xêtô → Axit amin mới + Axit xêtô mới).

Ví dụ : Axit glutamic + Axit piruvic → Alanin + Axit a–xêtôglutaric.

NH₄⁺ tích luỹ lại nhiều trong mô sẽ gây độc cho tế bào, nhưng khi cây sinh trưởng mạnh thì lại thiếu hụt NH₄⁺. Vậy, cơ thể thực vật đã giải quyết mâu thuẫn đó như thế nào ?

– Hình thành amit : Đó là con đường liên kết NH₄⁺ vào axit amin đicacboxilic (Axit amin đicacboxilic + NH₄⁺ → Amit).

Ví dụ : Axit glutamic + NH₄⁺ → Glutamin

Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng

– Đó là cách giải độc NH₄⁺ tốt nhất (chất này tích luỹ lại gây độc cho tế bào).

– Amit là nguồn dự trữ NH₄⁺ cho các quá trình tổng hợp axit amin trong cơ thể thực vật khi cần thiết.

Câu hỏi và bài tập

1. Vì sao thiếu nitơ trong môi trường dinh dưỡng, cây lúa không thể sống được ?

2. Vì sao trong mô thực vật diễn ra quá trình khử nitrat ?

3. Thực vật đã có đặc điểm thích nghi như thế nào trong việc bảo vệ tế bào khỏi bị dư lượng NH₄⁺ đầu độc ?

Em có biết ?

Dư lượng nitrat trong mô thực vật là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ sạch hoá học của nông phẩm. Lượng nitrat tích luỹ vượt quá giới hạn cho phép đối với từng loại nông phẩm sẽ độc hại cho sức khoẻ con người. Ví dụ, bắp cải được coi là sạch nếu lượng nitrat không vượt quá 500mg/kg.

Nitrat chuyển hoá thành nitrit, đó là một chất có khả năng gây bệnh ung thư cho người.