Nước được xem là th àn h phần quan trọng của chất nguyên sinh. Nó là vật chất đặc biệt đốì với cơ thể sinh vật nói chung và thực vật nói riêng. Hàm lượng nước trong chất nguyên sinh của tế bào thực vật là rấ t lớn, khoảng 95% khối lượng chất nguyên sinh.
* Vai trò của nước trong tếbào thực vật
- Nưốc là dung môi lí tưởng hòa tan các chất đế thực hiện các phản ứng hóa sinh trong tế bào.
- Tạo nên m àng nước thủy hóa bao bọc quanh các phần tử keo nguyên sinh chất, nhờ vậy mà duy trì được cấu trúc và hoạt tín h của keo nguyên sinh chất.
- Nước tham gia vào các phản ứng hóa sinh trong tế bào, đặc biệt là các phản ứng trong quá trìn h quang hợp, hô hấp và các phản ứng thủy phân trong quá trìn h trao đổi chất của tế bào.
- Nước tạo nên dòng vận chuyển vật chất trong nội bộ tế bào và giữa các tế bào với nhau, tạo nên mạch lưu thông trong cây như tu ần hoàn máu ở động vật.
- Hàm lượng nước liên kết trong chất nguyên sinh quyết định tính chông chịu của keo nguyên sinh chất và của tế bào...
* Tính chất lí hoá của nước
Vai trò quan trọng của nước trong tế bào được quyết định bởi các đặc tính lí hóa của p h ân tử nước.
- P hân tử nước có khả năng bay hơi ở b ất cứ n h iệt độ nào; có khả năng cho ánh sáng xuyên qua nên thực vật thủy sinh có thể sống được;
có khả năng giữ n h iệt cao...
- Một trong những đặc tính quan trọng n h ấ t là tín h phân cực của phân tử nước. P hân tử nước gồm hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxi nôi với n h au nhờ liên kết cộng hóa trị. Góc liên kết giữa oxi và hai hiđro là 105° nên tru n g tâm điện dương và điện âm không trù n g nhau, hơn nữa oxi h ú t electron m ạnh hơn nên hiđro thưòng th iếu electron và tích điện dương. Kết quả là phân tử nước có mô men lưỡng cực, một đầu là điện dương và đầu kia là điện âm (hình 1.5a).
H ình 1.5. Cấu trúc của phản tử nước (a) và khả năng thủy hóa trong chất nguyên sinh (b)
* S ự thủy hóa trong chất nguyên sinh
- Do phân tử nước phân cực nên khi gặp phần tử m ang điện trong chất nguyên sinh, như các keo protein chẳng hạn, th ì chúng bị hấp dẫn bằng lực tĩnh điện. Kết quả là các phân tử nước quay đầu trá i dấu điện tích vào nhau tạo nên một m àng nước bao xung quanh keo m ang điện gọi là hiện tượng thủy hóa và lớp nước thủy hóa.
- Màng nước thủy hóa này có hai loại nước (hình 1.5b). Các phân tử nước gần với keo m ang điện bị hấp dẫn một lực lớn có thể đên lOOOatm nên chúng sắp xếp r ấ t tr ậ t tự và rấ t khó có thể tách ra khỏi keo m ang điện, tạo nên dạng nước liên kết. Nước liên kết không còn các tín h chất thông thường như không bốc hơi ngay ở 100°c, không đóng băng ở 0°c, không tham gia vào các phản ứng hóa học... Chúng bảo vệ cho keo nguyên sinh chất khỏi kết dính nhau.
- Càng xa tru n g tâm m ang điện thì lực h ú t yếu hơn nên các phân tử nước sắp xếp không có tr ậ t tự và rấ t linh động, có thể dễ dàng tách ra khỏi tru n g tâm m ang điện khi có một lực nào đó tác động. Chúng tạo nên dạng nước tự do. Hàm lượng nước tự do trong chất nguyên sinh rấ t cao, có thể đạt trên 90% lượng nước trong cây.
* Vai trò của nước tự do và nước liên kết
- Nước liên kết trong chất nguyên sinh tạo nên độ bền vững của keo nguyên sinh chất nên nó có vai trò quan trọng trong việc quyết định khả năng chống chịu. Hàm lượng nước liên k ết trong cây p h ản ánh tính chông chịu của cây đối với điều kiện ngoại cảnh b ấ t th u ận . Mỗi cây có một tỉ lệ về hàm lượng nước liên kết n h ấ t định. Tỉ lệ này càng cao thì cây càng chông chịu tốt. Chẳng hạn cây xương rồng sông được trong điều kiện rấ t nóng và khô hạn của sa mạc chủ yếu là do tỉ lệ hàm lượng nước liên kết r ấ t cao, chiếm gần 2/3 hàm lượng nước trong chúng. Vì vậy hàm lượng nước liên kết trong cây là một chỉ tiêu đánh giá tính chống hạn và nóng của cây trồng.
- Dạng nước tự do là dạng nước rấ t linh động. Nó tham gia vào các phản ứng sinh hóa trong cây. Ngoài ra nước tự do tham gia vào dòng vận chuyển, lưu thông phân phôi trong cơ thể, vào quá trìn h th o át hơi nước... nên nó quyết định hoạt động sinh lí trong cây.
Vì vậy, các giai đoạn có hoạt động sông m ạnh như lúc cây còn non.
lúc ra hoa... thì cần có hàm lượng nưâc tự do cao. H ạt giông khi phơi khô thì nước tự do gần như bị tách khỏi hạt nên giảm hoạt động sông đên mức tối thiểu và chúng ngủ nghỉ. Nhưng khi ta cho h ạ t tiếp xúc VỚI nước, nước tự do được bổ sung vào h ạt và lập tức hoạt động sông của h ạ t tăng lên m ạnh mẽ: chúng nảy mầm...
4. ĐẶC TÍNH VẬT LÍ CỦA CHAT NGUYÊN SINH