Cơ chế hút khoáng chủ động Quá trình hút chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ có liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Đây là quá trình chọn lọc và chủ động. Sự vận chuyển tích cực (active transport) khác với sự vận chuyển bị động (passive transport) ở những đặc điểm sau: - Không phụ thuộc vào gradient nồng độ: có thể vận chuyển ngược gradient nồng độ. - Cần sử dụng năng lượng và chất mang. - Có thể vận chuyển các ion hay các chất không thấm hay thấm ít với màng lipoprotein. - Có tính đặc hiệu cho từng loại tế bào và từng loại tế bào và từng chất. Có rất nhiều quan điểm đưa ra nhằm giải thích cơ chế hút khoáng chủ động, trong đó thuyết chất mang được thừa nhận rộng rãi nhất. * Thuyết chất mang: Thuyết chất mang cho rằng trên màng sinh chất, trong quá trình trao đổi chất hình thành nên những chất không chỉ có khả năng tương tác với các nguyên tố khoáng của môi trường ngoài mà còn vận chuyển chúng qua màng. Các chất này được gọi là chất mang. Chúng có nhiệm vụ tổ hợp với các ion ở phía ngoài màng và giải phóng ion phía trong màng. Điều quan trọng là thừa nhận một phức hợp trung gian chất mang- ion như là một phương tiện thuận lợi cho việc vận chuyển ion qua màng. Để phức hợp này được hình thành, trước tiên chất mang phải được hoạt hóa bằng năng lượng của ATP và enzyme phosphokinase. Vì vậy đây là một quá trình vận chuyển tích cực ion liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Khi chất mang được hoạt hóa nó dễ dàng kết hợp với ion và đưa ion vào bên trong. Nhờ enzyme photphatase mà ion được tách khỏi phức hệ để giải phóng vào bên trong màng. Ion giải phóng tham gia tương tác với các phân tử của nguyên sinh chất, còn chất mang quay trở lại bề mặt màng và lại tiếp tục vận chuyển các nguyên tố khoáng. Quá trình này có thể chia làm ba giai đoạn: - Hoạt hóa chất mang: Chất mang + ATP Kinase > Chất mang* + ADP - Tạo phức hệ ion-chất mang Chất mang* ion > Phức hợp chất mang*-ion - Giải phóng ion Phức hợp chất mang*-ion Phosphatase > Chất mang + ion Trong ba giai đoạn, chỉ có giai đoạn đầu tiên cần năng lượng để hoạt hóa chất mang. Theo quan niệm này, chất mang là phương tiện vận chuyển, nhờ nó mà ion chui qua được màng ngăn cách giữa môi trường trong và ngoài, còn các ion tự do thì không chui qua được. Về bản chất hóa học của chất mang, nhiều tác giả cho rằng có chất mang chuyên hóa (chỉ chuyên mang một ion nào đó) và có chất mang chung (mang bất kỳ ion nào). Các chất mang ấy có thể là các acid amine và protein lưỡng tính, có thể là sản phẩm trao đổi trung gian của glucid như glucozamine và galactozamine. ATP-ase, các phosphatid, sản phẩm trao đổi nitrogen và protein, các enzyme oxi hóa-khử, và cũng có thể là các nucleoproteid. Cơ chế vận chuyển phức hệ ion-chất mang hiện cũng còn những quan điểm khác nhau. Theo ý kiến nhiều tác giả, phức hợp ion-chất mang tan trong nước và có thể khuếch tán qua màng lipoprotein theo gradient nồng độ (chất mang khuếch tán). Chất mang có thể quay trên màng và chuyển ion thừ mặt này sang mặt kia của màng (chất mang quay). Chất mang có thể vận chuyển ion vào trong tế bào bằng cách trượt dọc thành các lỗ đầy nưước của màng (chất mang trượt). Cuối cùng chính các protein co duỗi giữ vai trò chất mang. Sự vận chuyển ion được thực hiện bởi sự co và duỗi theo nhịp điệu của mạch peptid (chất mang co duỗi). Sơ đồ minh họa thuyết chất mang a. Chất mang trượt; b. Chất mang quay; c. Chất mang co duỗi Như vậy, sự xâm nhập các chất vào tế bào được thực hiện bởi hai cơ chế thụ động và chủ động. Nhìn chung cả hai cơ chế này đều diễn ra song song trong cây. Nếu một trong hai phương thức trên bị ức chế thì sự hút các chất cũng bị ức chế. Tuy nhiên nhiều tác giả phủ nhận tính thụ động của cơ chế hút khoáng và cho rằng tất. cả các chất khoáng và các chất hữu cơ của môi trường bên ngoài đều bị tế bào chiếm lấy một cách chủ động. Các tác giả này chỉ công nhận cơ chế trao đổi chất (sự hút khoáng liên quan đến trao đổi chất), còn cơ chế không trao đổi chất phải thông qua hiện tượng ẩm bào (pinocytosis) và thực bào (fagocytosis). . Cơ chế hút khoáng chủ động Quá trình hút chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ có liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Đây là quá trình chọn lọc và chủ động. Sự. thụ động của cơ chế hút khoáng và cho rằng tất. cả các chất khoáng và các chất hữu cơ của môi trường bên ngoài đều bị tế bào chiếm lấy một cách chủ động. Các tác giả này chỉ công nhận cơ chế. hiện bởi hai cơ chế thụ động và chủ động. Nhìn chung cả hai cơ chế này đều diễn ra song song trong cây. Nếu một trong hai phương thức trên bị ức chế thì sự hút các chất cũng bị ức chế. Tuy nhiên