NGUYỄN QUANG VINH - VŨ VĂN VỤ
HƯỚNG DẪN HỌC VÀ ÔN TẬP SINH HỌC 11
PHẦN BỐN. SINH HỌC CƠ THỂ
CHƯƠNG I.
CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
A. Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật
A1 . TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT
I. Mục tiêu
Học xong phần A1 học sinh phải :
- Trình bày được các dạng nước trong cây và vai trò của nó đối với
đời sống của cây.
1
- Mô tả được quá trình hấp thụ nước ở rễ, quá trình vận chuyển
nước ở thân, quá trình thoát hơi nước ở lá và mối liên quan giữa
các quá trình này với các điều kiện môi trường.
- Giải thích được cơ chế của các động lực : động lực đẩy của rễ,
động lực trung gian của thân, động lực hút của lá.
- Trình bày được cơ sở khoa học của việc tưới nước hợp lí cho cây
trồng.
- Xây dựng tư duy logic về mối liên quan chặt chẽ giữa cấu trúc và
chức năng của cơ thể thực vật.
II. Tóm tắt nội dung
Nước là yếu tố quan trọng bậc nhất đối với tất cả các cơ thể sống. Nước quyết
định sự phân bố thực vật trên trái đất .
Thực vật không thể sống thiếu nước. Chỉ cần giảm 30% hàm lượng nước trong
tế bào là đã gây ra sự kìm hãm đáng kể những chức năng sinh lý quan trọng của
cơ thể và ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát triển của toàn cây.
Trao đổi nước ở thực vật bao gồm quá trình hấp thụ nước ở rễ, quá trình vận
chuyển nước từ rễ lên lá, quá trình thoát hơi nước từ lá ra ngoài không khí Ba
quá trình này, trong điều kiện bình thường, hoạt động nhịp nhàng, liên tục, liên
hệ khăng khít với nhau, tạo nên trạng thái cân bằng nước cần thiết cho sự sống
của thực vật.
1. Các dạng nước trong cây và vai trò của nó
- Nước tự do
- Nước liên kết
Vai trò : Nước tự do vẫn giữ được tính chất vật lý,hoá học và sinh
học của nước nên có các vai trò sau : làm dung môi,hạ nhiệt độ bề
mặt bay hơi,tham gia vào các phản ứng hoá học,tạo độ nhớt thích hợp
của chất nguyên sinh cho các quá trình trao đổi chất .Nước liên kết
chỉ còn giữ được vai trò cấu trúc của chất nguyên sinh và thể hiện
tính chống chịu của tế bào.
2. Quá trình hấp thụ nước ở rễ
Thực vật thuỷ sinh hấp thụ nước từ môi trường xung quanh qua bề mặt các tế
bào biểu bì của toàn cây.
Thực vật trên cạn hấp thụ nước từ đất qua bề mặt tế bào biểu bì của rễ, trong đó
chủ yếu qua các tế bào biểu bì đã phát triển thành lông hút.
Quá trình hấp thụ nước ở rễ xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau:
* Giai đoạn nước từ đất vào lông hút
Để hấp thụ nước , tế bào lông hút có ba đặc điểm cấu tạo và sinh lí phù hợp với
chức năng nhận nước từ đất:
- Thành tế bào mỏng, không thấm cutin
2
- Chỉ có một không bào trung tâm lớn
- Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh
Vì vậy các dạng nước tự do và dạng nước liên kết không chặt từ đất được lông
hút hấp thụ một cách dễ dàng nhờ sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu(từ áp suất
thẩm thấu thấp đến áp suất thẩm thâu cao),hay nói một cách khác,nhờ sự chênh
lệch về thế nước(từ thế nước cao đến thế nước thấp).
* Giai đoạn nước từ lông hút vào mạch gỗ(mạch xilem) của rễ
Sau khi vào tế bào lông hút,nước chuyển vận một chiều qua các tế bào vỏ,nội bì
vào mạch gỗ của rễ do sự chênh lệch sức hút nước theo hướng tăng dần từ ngoài
vào trong giữa các tế bào.
Có hai con đường vận chuyển nước từ lông hút vào mạch gỗ:
- Qua thành tế bào và các gian bào đến dải Caspary( Con đường vô bào -
Apoplats )
- Qua phần nguyên sinh chất và không bào ( Con đường tế bào -
Symplats )
* Giai đoạn nước bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân
Nước bị đẩy từ rễ lên thân do một lực đẩy gọi là áp suất rễ. Có hai hiện tượng
minh hoạ áp suất rễ: Hiện tượng rỉ nhựa và hiện tượng ứ giọt.
Úp cây trong chuông thuỷ kín,sau một đêm, ta sẽ thấy các giọt nước ứ ra ở mép
lá qua thuỷ khổng. Như vậy mặc dù không khí trong chuông thuỷ tinh đã bão
hoà hơi nước,nước vẫn bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên lá và không thoát được
thành hơi nên ứ thành các giọt.
3. Quá trình vận chuyển nước ở thân
* Đặc điểm của con đường vận chuyển nước từ rễ lên lá
Nước được chuyển từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của lá. Con đường này
dài( có thể tình bằng mét ) và nước vận chuyển chủ yếu qua mạch dẫn do lực
đẩy của rễ , lực hút của lá và không bị cản trở,nên nước được vận chuyển với
vận tốc lớn.
* Điều kiện để nước có thể vận chuyển ở con đường này: Đó là tính liên tục
của cột nước,nghĩa là không có bọt khí trong cột nước.
* Cơ chế đảm bảo sự vận chuyển của cột nước: Lực cố kết giữa các phân tử
H2O phải lớn cùng với lực bám của các phân tử H2O với thành mạch phaỉ thắng
được lực trướng( trọng lượng cột nước ).
4. Quá trình thoát hơi nước ở lá
Cần nắm vững ý nghĩa của quá trình thoát hơi nước ở lá trên cơ sở các số
liệu sau:Trong 1000 gam nước cây hấp thụ qua rễ thì 990 gam nước thoát ra
ngoài không khí qua lá dưới dạng hơi. Đó là quá trình thoát hơi nước .
Macximôp-nhà Sinh lý thực vật người Nga đã viết : " thoát hơi nước là tai hoạ
tất yếu của cây".
4.1. Con đường thoát hơi nước ở lá:
Có hai con đường thoát hơi nước ở lá:
Con đường qua khí khổng:
3
- Vận tốc lớn .
- Được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
Con đường qua bề mặt lá-qua cutin :
- Vận tốc nhỏ .
- Không được điều chỉnh.
4.2. Thoát hơi nước qua khí khổng:
Mặc dù diện tích lỗ khí của toàn bộ khí khổng chỉ gần bằng 1% diện tích của
lá, nhưng lượng nước thoát ra khỏi khí khổng lại lớn hơn lượng nước thoát
qua bề mặt lá nhiều lần. Chú ý giải thích điều đó.
4.3. Các phản ứng đóng mở khí khổng:
Quan sát sự đóng mở khí khổng, thấy rằng: Nếu chuyển cây từ trong tối ra
ngoài sáng thì khí khổng mở và ngược lại. Như vậy rõ ràng là ánh sáng là
nguyên nhân gây nên việc đóng mở khí khổng. Đó chính là phản ứng mở quang
chủ động. Tuy nhiên một số cây khi thiếu nước (bị hạn) khí khổng cũng đóng lại
để tránh sự thoát hơi nước, mặc dù cây vẫn ở ngoài sáng. Đó là phản ứng đóng
thuỷ chủ động. Trong trường hợp này axit apxixic (ABA) tăng lên là nguyên
nhân gây ra việc đóng khí khổng. Ngoài ra có một số cây sống trong điều kiện
thiếu nước (cây xương rồng, các cây mọng nước ở sa mạc) để tiết kiệm nước
đến mức tối đa, khí khổng đóng hoàn toàn vào ban ngày, chỉ khi mặt trời lặn,
khí khổng mới mở.
Rõ ràng là: Quá trình thoát hơi nước ở lá đã tạo ra một lực hút rất lớn, kéo cột
nước từ rễ lên lá. Tất nhiên cột nước này phải đảm bảo tính liên tục và tính liên
tục này chỉ có thể có được khi quá trình vận chuyển nước ở thân hoạt động.
Rõ ràng là một sự phối hợp hoạt động của ba quá trình này đã đưa được các
phân tử nước từ đất vào rễ cây và sau đó nước được đưa lên tận ngọn cây, mặc
dù cây có thể cao tới vài ba mét đến hàng trăm mét.
5. Cơ sở khoa học của việc tới nước hợp lý cho cây trồng
5.1.Cân bằng nước và vấn đề hạn của cây trồng
Cân bằng nước được hiểu như sự tương quan giữa quá trình hấp thụ nước và quá
trình thoát hơi nước. Khi sự mất nước được bù lại bằng sự nhận nước đến mức
cây bão hoà nước thì đó là trạng thái cân bằng nước dương,khi có sự thiếu hụt
nước trong cây thì đó là trạng thái cân bằng nước âm. ở trạng thái này cây bắt
đầu thiếu nước và gọi là cây bị hạn. Vấn đề đặt ra bây giờ là phải tới nước cho
cây trồng.
5.2. Tưới nước hợp lí cho cây trồng:
Để có một chế độ nớc thích hợp tạo điều kiện tốt cho sinh trưởng và đạt năng
suất cao của cây trồng cần phải thực hiện việc tưới nước một cách hợp lý cho
chúng. Vậy thế nào là tưới nước hợp lý ? Đó là việc trả lời và thực hiện cùng
một lúc ba vấn đề sau:
- Khi nào cần tưới nước ?
- Lượng nước cần tới là bao nhiêu ?
- Cách tưới như thế nào ?
4
Vấn đề khi nào cần tưới nước, khoa học hiện đại ngày nay căn cứ vào các chỉ
tiêu sinh lý của chế độ nước của cây trồng như : sức hút nước của lá,nồng độ
hay áp suất thẩm thấu của dịch tế bào,trạng thái của khí khổng,cường độ hô hấp
của lá,…Về lượng nước tưới phải căn cứ vào nhu cầu nước của từng loài
cây,tính chất vật lý ,hoá học của từng loại đất và các điều kiện môi trường cụ thể
. Vấn đề cuối cùng là cách tưới nước . Vấn đề này cũng phụ thuộc vào các nhóm
cây trồng khách nhau .Ví dụ :Đối với lúa nước thì có thể tưới ngập nước còn đối
với các cây trồng cạn thì nói chung cần tưới đạt 80% ẩm dung toàn phần của
đất . Cách tưới nước còn phụ thuộc vào các loại đất . Ví dụ: Đối với đất cát phải
tưới nhiều lần,đối với đất mặn phải tưới nhiều nước hơn nhu cầu nước của cây,
…
III. Câu hỏi và bài tập
III. 1. Câu hỏi ôn tập
Câu 1. Nêu các dạng nước trong cây và vai trò của các dạng nước trong đời
sống của cây ?
Câu 2. Đặc điểm cấu trúc và sinh lí của lông hút liên quan đến quá trình
hấp thụ nước ?
Câu 3. Nêu hai con đường hấp thụ nước ở rễ và vai trò của vòng đai
Caspari?
Câu 4. Hiểu thế nào là áp suất rễ và áp suất rễ được biểu hiện bằng các hiện
tượng nào ? Mô tả các hiện tượng đó .
Câu 5. Nêu ý nghĩa của quá trình thoát hơi nước ở lá ?
III. 2. Bài tập trắc nghiệm
Bài 1. Trong điều kiện nào sau đây thì sức căng trương nước ( T ) tăng :
A. Đưa cây vào trong tối
B. Đưa cây ra ngoài sáng
C. Tưới nước cho cây
D. Bón phân cho cây
Bài 2. Nơi cuối cùng nước và các chất hoà tan phải đi qua trước khi vào hệ
thống mạch dẫn :
A. Khí khổng
B. Tế bào nội bì
C. Tế bào lông hút
D. Tế bào biểu bì
5
Bài 3. Một nhà Sinh học đã phát hiện ra rằng ở những thực vật đột biến
không có khả năng hình thành chất tạo vòng đai Caspari thì những thực vật đó :
A. không có khả năng cố định Nitơ
B. không có khả năng vận chuyển nước hoặc các chất khoáng
lên lá
C. có khả năng tạo áp suất cao ở rễ so với các cây khác
D. không có khả năng kiểm tra lượng nước và các chất khoáng
hấp thụ
Bài 4. Mùa hè gió mạnh thường làm gẫy nhiều cây hơn mùa đông
A. vì mùa hè nước trong cây ít làm cho cành giòn hơn
B. vì mùa đông nước trong cây ít làm cành cứng hơn
C. vì mùa hè cây rụng nhiều lá
D. vì mùa đông cây rụng lá, do nhiệt độ thấp cây không lấy
được nước
Bài 5. Dung dịch trong mạch rây ( floem ) gồm 10 - 20% chất hoà tan . Đó
là chất nào trong các chất sau đây :
A. Tinh bột
B. Protein
C. ATP
D. Sacarôzơ
IV. Hướng dẫn trả lời câu hỏi và bài tập
III. 1. Câu hỏi ôn tập
Câu 1. Nêu được hai dạng nước : nước tự do, nước liên kết và phân biệt
được
đặc điểm tự do, đặc điểm liên kết của hai dạng nước. Từ đó nêu vai trò của
dạng nước tự do với đầy đủ vai trò của nước ở dạng phân tử, trong khi đó
nước liên kết chỉ còn vai trò cấu trúc.
Câu 2. Nêu 3 đặc điểm cấu trúc và sinh lí của lông hút :
- thành tế bào mỏng, không thấm cutin
- chỉ có một không bào trung tâm lớn chiếm gần hết thể tích tế bào
- áp suất thẩm thấu của tế bào lông hút rất lớn vì hoạt động hô hấp
luôn luôn cao.
Câu 3. Nêu được hai con đường vận chuyển nước từ lông hút vào mạch gỗ
của rễ : con đường vô bào và con đường tế bào. Nêu những ưu điểm và nhược
điểm của mỗi con đường : - con đường vô bào : nhận được nhiều nước, nhưng
lượng nước và các chất khoáng hoà tan không được điều chỉnh và kiểm tra
- con đường tế bào thì ngược lại.
Từ việc phân tích trên dẫn ra vòng đai Caspari nằm trên con đường
vô bào ở tế bào nội bì nhằm khắc phục nhược điểm của con đường
này.
6
Câu 4. Ap suất rễ là lực đẩy nước từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân.
Ap suất rễ được biểu hiện bằng hai hiện tượng: rỉ nhựa và ứ giọt. Mô tả hai hiện
tượng này ( xem SGK ).
Câu 5. Gợi ý trả lời : Thoát hơi nước ở lá sẽ :
- Giảm nhiệt độ bề mặt lá
- Lấy được CO2 phục vụ cho quá trình quang hợp
- Tạo lực hút nước từ rễ lên thân
III. 2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. A Câu 2. B Câu 3. D Câu 4. D Câu 5. D
A2. TRAO ĐỔI CHẤT KHOÁNG VÀ NITƠ Ở THỰC VẬT
I. Mục tiêu
Học xong phần A2 học sinh phải :
- Trình bày được các cơ chế hấp thụ chất khoáng
- Giải thích được vai trò của các nguyên tố khoáng trong đời sống
thực vật
- Mô tả được các quá trình trao đổi nitơ trong đất, trong cây.
- Giải thích được mối liên quan giữa quá trình hô hấp với quá trình
trao đổi khoáng và nitơ.
II. Tóm tắt nội dung
1. SỰ HẤP THỤ CÁC NGUYÊN TỐ KHOÁNG
Các chất khoáng ở trong đất thường tồn tại dới dạng hoà tan và phân ly thành
các ion mang điện tích dương (cation) và ion mang điện tích âm (anion)
Các nguyên tố khoáng thường được hấp thụ vào cây dưới dạng ion qua hệ thống
rễ là chủ yếu. Có hai cách hấp thụ các ion khoáng ở rễ:
* Cách bị động:
- Các ion khoáng khuyếch tán theo sự chênh lệch nồng độ từ cao đến
thấp.
- Các ion khoáng hoà tan trong nước và vào rễ theo dòng nước.
7
- Các ion khoáng hút bám trên bề mặt các keo đất và trên bề mặt rễ trao
đổi với nhau khi có sự tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất. Cách này gọi
là hút bám trao đổi.
* Cách chủ động:
Phần lớn các chất khoáng được hấp thụ vào cây theo cách chủ động này.
Tính chủ động ở đây được thể hiện ở tính thấm chọn lọc của màng sinh chất
và các chất khoáng cần thiết cho cây đều được vận chuyển trái với qui luật
khuyếch tán, nghĩa là nó vận chuyển từ nơi có nồng độ thấp ở đất đến nơi có
nồng độ cao, thậm chí rất cao (hàng chục,hàng trăm lần) ở rễ. Vì cách hấp
thụ khoáng này mang tính chọn lọc và ngược với gradient nồng độ nên cần
thiết phải có năng lượng ,tức là sự tham gia của ATP và của một chất trung
gian ,thường gọi là chất mang. ATP và chất mang được cung cấp từ quá trình
trao đổi chất, mà chủ yếu là quá trình hô hấp. Nh vậy lại một lần nữa chúng
ta thấy rằng: Quá trình hấp thụ nước và các chất khoáng đều liên quan chặt
chẽ với quá trình hô hấp của rể.
2. VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ KHOÁNG
*Vai trò của các nguyên tố đa lượng:
Các nguyên tố đa lượng thường đóng vai trò cấu trúc trong tế bào, là
thành phần của các đại phân tử trong tế bào (protein, lipit, axit nucleic, ).
Các nguyên tố đa lượng còn ảnh hưởng đến tính chất của hệ thống keo
trong chất nguyên sinh như: điện tích bề mặt, độ ngậm nước, độ nhớt và
độ bền vững của hệ thống keo.
*Vai trò của các nguyên tố vi lượng:
Các nguyên tố vi lượng thường là thành phần không thể thiếu được hầu
hết các enzym. Chúng hoạt hoá cho các enzym này trong các quá trình
trao đổi chất của cơ thể.
Vai trò của các nguyên tố đa lượng, vi lượng được minh hoạ ở bảng sau
(Bảng2.1).
Nguyên tố Dạng hấp thụ từ đất Vai trò
P PO
4
3-
, H
2
PO
4
-
Thành phần của acit nucleic,ATP, cần
cho sự nở hoa,đậu quả,phát triển hệ rễ
K K
+
Hoạt hoá enzim,cân bằng nớc,cân bằng ion
S SO
4
2-
Thành phần của một số protein,coenzim
Ca Ca
2+
Thành phần cấu trúc màng, hoạt hoá enzim
Mg Mg
2+
Thành phần clorophin, hoạt hoá enzim
Fe Fe
3+
Hoạt hoá enzim khử, tham gia vận chuyển
e
-
, xúc tác tổng hợp clorophin
Cl Cl
-
Xúc tác quang phân li nước,cân bằng ion
Zn Zn
2+
Hoạt hóa enzim, xúc tác tổng hợp Auxin
Cu Cu
2+
Hoạt hóa enzim khử, tham gia vận chuyển
8
e
-
Mo MoO
4
3-
Xúc tác cố định Nitơ, chuyển NO
3
-
.
3. CÁC CON ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN NƯỚC,CHẤT KHOÁNG, CHẤT
HỮU CƠ
Quan niệm hiện nay vẫn cho rằng có hai con đường dẫn truyền:
1.Nước, muối khoáng từ rễ lên lá theo mạch gỗ (xilem).
2.Các chất hữu cơ từ lá xuống rễ theo mạch rây (phlôem).
Tuy nhiên hai con đường này không hoàn toàn độc lập với nhau. Chẳng hạn nư-
ớc có thể từ mạch gỗ sang mạch rây và từ mạch rây về mạch gỗ tuỳ theo thế n-
ước trong mạch rây.
4. TRAO ĐỔI NITƠ Ở THỰC VẬT
4.1. VAI TRÒ CỦA NITƠ ĐỐI VỚI THỰC VẬT:
Rể cây hấp thụ Nitơ ở hai dạng: Nitơ nitrat (NO
3
-
) và Nitơ amôn (NH
4
+
) trong
đất. Các dạng Nitơ này đợc hình thành do sự biến đổi từ Nitơ phân tử trong khí
quyển bằng con đường oxy hoá và con đường khử, trong đó con đường cố định
Nitơ khí quyển đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra các quá trình phân giải các hợp
chất hữu cơ của vi sinh vật đất và lượng phân bón hàng năm đã cung cấp một
lượng khá lớn Nitơ cho cây trồng.
Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây
trồng và do đó nó quyết định năng suất và chất lượng thu hoạch. Nitơ có trong
thành phần của hầu hết các chất trong cây: protein, axit nucleic, các sắc tố quang
hợp, các hợp chất dự trữ năng lợng: ADP, ATP, các chất điều hoà sinh trưởng.
Như vậy Nitơ vừa có vai trò cấu trúc, vừa tham gia trong các quá trình trao đổi
chất và năng lượng. Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý
của cây trồng.
4.2. QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ KHÍ QUYỂN
Nitơ phân tử (N
2
) có một lượng lớn trong khí quyển (%) và mặc dù "tắm mình
trong biển khí nitơ" phần lớn thực vật vẫn hoàn toàn bất lực trong việc sử dụng
khi nitơ này. May mắn thay nhờ có Enzym Nitrogenaza và lực khử mạnh (Fred-
H
2
, FAD-H
2
, NAD-H
2
), một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện
được việc khử N
2
thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được: NH
4
+
. Đó chính là
quá trình cố định nitơ khí quyển, thực hiện bởi các nhóm vi khuẩn tự do
(Azôtobacterium, Closterium, Anabaena, Nostoc, ) và các vi khuẩn cộng sinh
(Rhizobium trong nốt sần rễ cây Bộ Đậu, Anabaena azolleae trong cây dương xỉ
-Azolla: bèo hoa dâu) theo cơ chế sau:
9
2H 2H 2H
N≡N NH=NH NH
2
- NH
2
2NH
3
Các vi khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kilogam NH
4
+
, còn các vi khuẩn
cộng sinh có thể cố định hàng trăm kilogam NH
4
+
/ha/năm.
4.3. QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NITƠ TRONG CÂY
* Quá trình Amôn hóa: NO
3
-
đ NH
4
+
Cây hút được từ đất cả hai dạng nitơ oxy hóa (NO
3
-
) và nitơ khử (NH
4
+
), nhưng
cây chỉ cần dạng NH
4
+
để hình thành các axit amin nên việc trước tiên mà cây
phải làm là việc biến đổi dạng NO
3
-
thành dạng NH
4
+
.
Quá trình amôn hoá xảy ra theo các bước sau đây:
NO
3
-
NO
2
-
NH
4
+
* Quá trình hình thành axit amin:
Quá trình hô hấp của cây tạo ra các xêtoaxit (R-COOH), và nhờ quá trình trao
đổi nitơ các xêto axit này có thêm gốc NH
2
để thành các axit amin.
Có 4 phản ứng để hình thành các axit amin và sau đó có các phản ứng chuyển
amin hóa để hình thành 20 axit amin và từ các axit amin này thực vật có thể tạo
vô vàn các protein và các hợp chất thứ cấp khác của thực vật.
Sau đây là các phản ứng khử amin hoá để hình thành các axit amin:
- xetoglutaric + NH
2
= glutamin
- axit pyruvic + NH
2
= alanin
- axit fumaric + NH
2
= aspartic
- axit oxaloaxetic + NH
2
= aspartic
4.4. VẤN ĐỀ BÓN PHÂN HỢP LÝ CHO CÂY TRỒNG
Theo sự tính toán của các nhà Sinh lí thực vật, phân bón quyết định 50% năng
suất cây trồng. Vì vậy vấn đề bón phân hợp lí cho cây trồng là vấn đề hết sức
quan trọng trong nông nghiệp. Cũng như vấn đề tưới nước hợp lí, vấn đề bón
phân hợp lí cho cây trồng cũng phải trả lời và thực hiện bốn vấn đề sau: Bón bao
nhiêu, bón khi nào, bón thế nào và bón phân gì ?
a) Về lượng phân bón phải căn cứ vào các yếu tố sau đây:
- Nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng (lượng chất dinh dưỡng để hình
thành một đơn vị thu hoạch).
- Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất.
- Hệ số sử dụng phân bón.
Dựa vào các yếu tố này ta có thể tính được lượng phân bón cần thiết cho một thu
hoạch định trước.
Hãy tính lượng phân bón nitơ cần thiết để có một thu hoạch 50 tạ thóc/ha? Biết
rằng: Nhu cầu dinh dưỡng của lúa là: 1,4 kg nitơ / tạ thóc, lượng chất dinh d-
ưỡng còn lại trong đất bằng 0, hệ số sử dụng phân nitơ là 60%.
10
Cách tính như sau: 1,4 . 50 . 100
Lượng nitơ cần phải bón: = 116,7 kg Nitơ
60
b) Về thời kì bón phân phải căn cứ vào các quá trình sinh trưởng của mỗi loại
cây trồng
c) Về cách bón phân: bón lót (bón trước khi trồng), bón thúc (bón trong quá
trình sinh trưởng của cây) và có thể bón phân qua đất hoặc bón phân qua lá.
d) Việc bón phân gì phải căn cứ vào vai trò của mỗi loại phân bón và biểu hiện
của cây khi thiếu dinh dưỡng.
III. Câu hỏi và bài tập
III. 1. Câu hỏi ôn tập
Câu 1. Trình bày cơ chế hấp thụ khoáng và nêu sự khác nhau của các cơ chế
này ?
Câu 2. Nêu vai trò chung và vai trò của một số nguyên tố đại lượng N, P,
K, Mg, S, Ca ?
Câu 3. Nêu vai trò chung và vai trò của một số nguyên tố vi lượng Fe,
Co, B ?
Câu 4. Trình bày quá trình cố định nitơ khí quyển ?
Câu 5. Nêu các quá trình biến đổi nitơ trong cây ?
III. 2. Bài tập trắc nghiệm
1. Các nguyên tố vi lượng cần cho cây với một lượng rất nhỏ vì :
A. Phần lớn chúng đã có trong cây
B. Chức năng chính của chúng là hoạt hoá enzym
C. Phần lớn chúng được cung cấp từ hạt
D. Chúng có vai trò trong các hoạt động sống của cơ thể
2. Phần lớn các chất hữu cơ trong cây được tạo nên từ :
A. Nước
B. CO2
C. Các chất khoáng từ đất
D. O2 từ không khí
3. Quá trình cố định Nitơ :
A. thực hiện chỉ ở thực vật
B. là quá trình oxyhoá N2 trong không khí
C. thực hiện nhờ enzym nitrogenaza
D. dễ thực hiện bởi N2 là bản thể có hoạt tính cao
4. Quá trình khử Nitrat ( NO3- ):
A. thực hiện chỉ ở thực vật
B. thực hiện ở ty thể
11
C. thực hiện bởi enzym nitrogenaza
D. bao gồm phản ứng khử nitrit - > nitrat
5. Trong các nốt sần ở rễ, các vi khuẩn cố định nitơ lấy từ cây chủ :
A. nitơ hoà tan trong nhựa cây
B. oxy hào tan trong nhựa cây
C. nitrat
D. đường
IV. Trả lời câu hỏi và bài tập
III. 1. Câu hỏi ôn tập
Câu 1. Nêu được hai cơ chế hấp thụ khoáng : cơ chế bị động và cơ chế
chủ động với các hình thức như đã nêu trong SGK. Phân biệt sự khác nhau giữa
hai cơ chế: Cơ chế bị động chủ yếu theo cơ chế khuếch tán và không cần năng
lượng. Cơ chế chủ động là cơ chế hấp thụ các chất ngược với gradien nồng độ,
do đó đòi hỏi cung cấp năng lượng và đôi khi cả các chất trung gian (chất
mang )
Câu 2. Nêu vai trò chung của các nguyên tố đại lượng : là thành phần của
các đại phân tử trong tế bào, tham gia vào cấu trúc của các thành phần của tế
bào, mô, cơ quan, cơ thể.
Vai trò của các chất cụ thể : trả lời theo các kiến thức trình bày trong SGK,
cần lưu ý vai trò đặc trưng của từng nguyên tố. Ví dụ: N là thành phần của chất
diệp lục, thành phần quan trọng trong hợp chất protein, axit nucleic. P là thành
phần quan trọng trong các chất dự trữ năng lượng và trong axit nucleic. K có vai
trò chủ yếu trong việc cân bằng nước và ion. Mg là thành phần của chất diệp lục.
Ca là thành phần quan trọng của thành tế bào. S là thành phần của một số axit
amin quan trọng như xistin, xistein, metionin.
Câu 3. Vai trò chung của các nguyên tố vi lượng : Dựa vào các kiến thức
trong SGK để trả lời. Chú ý đến vai trò tham gia vào quá trình trao đổi chất với
tư cách là thành phần của các coenzim và hoạt hoá enzim. Một số nguyên tố cụ
thể : Fe có vai trò hoạt hoá enzim tổng hợp chất diệp lục. Co tham gia hoạt hoá
enzim nitrogenaza. B tham gia hoạt hoá enzim auxin- oxidaza.
Câu 4. - Nêu được hai nhóm vi khuẩn cố định nitơ khí quyển
- Nêu được 4 điều kiện cố định nitơ khí quyển
- Nêu cơ chế cố định nitơ khí quyển - cơ chế khử
Câu 5. - Nêu quá trình khử nitrat với các lực khử NADH và FedH2
- Nêu quá trình đồng hoá nhóm NH4+ để hình thành axit amin
với 4 phản ứng khử amin hoá và amin hoá.
III. 2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. B Câu 2. B Câu 3. C Câu 4. A Câu 5. D
12
A3. QUANG HỢP
I. Mục tiêu
Học xong phần A3, học sinh phải :
- Trình bày được khái niệm và vai trò của quang hợp
- Giải thích được mối liên quan chặt chẽ giữa chức năng và bộ máy
quang hợp
- Phân biệt và so sánh được sự giống nhau và khác nhau về các con
đường cố định CO2 ở các nhóm thực vật C3, C4, CAM
- Giải thích được các ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến quang
hợp
- Liên hệ và vận dụng được giữa lí luận với thực tiễn vấn đề điều khiển
chức năng quang hợp với mục đích nâng cao năng suất cây trồng
II. Tóm tắt nội dung
1.KHÁI NIỆM VỀ QUANG HỢP
1.1. Định nghĩa:
Phương trình quang hợp được viết như sau:
năng lượng ánh sáng
6 CO
2
+ 6 H
2
O C
6
H
12
O
6
+ 6 O
2
hệ sắc tố
Người ta thường dựa vào phương trình quang hợp này để định nghỉa quá trình
quang hợp của thực vật.
Quang hợp là quá trình cây xanh hấp thụ năng lượng ánh sáng bằng hệ sắc tố
của mình và sử dụng năng lượng này để tổng hợp chất hữu cơ (đường glucôzơ)
từ các chất vô cơ (CO
2
và H
2
O).
1.2. Vai trò của quá trình quang hợp
Chúng ta có thể khẳng định một cách chắc chắn rằng: Quang hợp là một quá
trình mà tất cả sự sống trên trái đất này đều phụ thuộc vào nó và chứng minh
điều khẳng định này bằng ba vai trò của quá trình quang hợp sau đây:
a) Quang hợp tạo ra hầu như toàn bộ các chất hữu cơ trên trái đất. Ngoài quá
trình quang hợp ở cây xanh và ở một số vi sinh vật quang hợp, nói chung
13
không có một sinh vật nào có thể tự tạo được chất hữu cơ (trừ một số rất ít vi
sinh vật hoá tự dưỡng). Vì vậy người ta gọi thực vật và một số vi sinh vật
quang hợp là các sinh vật quang tự dưỡng và luôn đứng đầu chuỗi thức ăn
trong các hệ sinh thái. Động vật lấy thức ăn trực tiếp từ thực vật. Nhu cầu ăn,
mặc, ở của con người được cung cấp gián tiếp (qua động vật) và trực tiếp từ
thực vật.
b) Hầu hết các dạng năng lượng sử dụng cho các quá trình sống của các sinh vật
trên trái đất( năng lượng hoá học tự do - ATP ) đều được biến đổi từ năng
lượng ánh sáng mặt trời (năng lượng lượng tử) do quá trình quang hợp.
c) Quang hợp giữ trong sạch bầu khí quyển: Hàng năm quá trình quang hợp của
các cây xanh trên trái đất đã hấp thụ 600 tỉ tấn khí CO
2
và giải phóng 400 tỉ
tấn khí O
2
vào khí quyển. Nhờ đó tỉ lệ CO
2
và O
2
trong khí quyển luôn được
giữ cân bằng (CO
2
: 0,03%, O
2
: 21%), đảm bảo cuộc sống bình thường trên
trái đất.
1.3. Bản chất hoá học và khái niệm hai pha của quang hợp:
Trên cơ sở các thí nghiệm :
- chiếu sáng nhấp nháy
- ánh sáng và nồng độ CO2
- đo hệ số nhiệt Q10
đã xác định : quang hợp gồm quá trình oxy hoá H
2
O nhờ năng lượng ánh sáng.
Đây là giai đoạn gồm các phản ứng cần ánh sáng, phụ thuộc vào ánh sáng, gọi
là pha sáng của quang hợp. Pha sáng hình thành ATP, NADPH và giải phóng
O
2
. Tiếp theo là quá trình khử CO
2
nhờ ATP và NADPH do pha sáng cung cấp.
Đây là giai đoạn gồm các phản ứng không cần ánh sáng, nhưng phụ thuộc vào
nhiệt độ, gọi là pha tối của quang hợp. Pha tối hình thành các hợp chất hữu cơ,
bắt đầu là đường glucôzơ.
2. BỘ MÁY QUANG HỢP
2.1. LÁ- CƠ QUAN QUANG HỢP
. Hình thái, cấu trúc của lá liên quan đến chức năng quang hợp.
- Lá dạng bản và có đặc tính hướng quang ngang
- Lá có một hoặc hai lớp mô giậu ở mặt trên và mặt dưới lá ngay sát lớp
biểu bì chứa lục lạp thực hiện chức năng quang hợp
- Lá có lớp mô khuyết với khoảng gian bào lớn,nơi chứa nguyên liệu quang
hợp
- Lá có hệ thống mạch dẫn dày đặc để dẫn sản phẩm quang hợp đi các cơ
quan khác
- Lá có hệ thống khí khổng ở cả mặt trên và mặt dới để trao đổi khí trong
quá trình quang hợp
14
2.2. LỤC LẠP-BÀO QUAN THỰC HIỆN CHỨC NĂNG QUANG HỢP
Cấu trúc của lục lạp thích ứng với việc thực hiện hai pha của quang hợp: pha
sáng thực hiện trên cấu trúc hạt, pha tối thực hiện trên thể nền.
2.3. HỆ SẮC TỐ QUANG HỢP:
- Nhóm sắc tố chính - clorophin.
. Clorophin a: C
55
H
72
O
5
N
4
Mg
. Clorophin b: C
55
H
70
O
6
N
4
Mg
- Nhóm sắc tố phụ - Carotenoid
. Caroten: C
40
H
56
. Xanthophin: C
40
H
56
O
(1-6)
- Nhóm sắc tố của thực vật bậc thấp - phycobilin:
. Phycoerythrin: C
34
H
47
N
4
O
8
. Phycoxyanin: C
34
H
42
N
4
O
9
Vai trò của các nhóm sắc tố trong quang hợp:
a). Nhóm Clorophin hấp thụ ánh sáng chủ yếu ở vùng đỏ và vùng xanh tím
chuyển năng lượng thu được từ các phôton ánh sáng cho quá trình quang phân ly
H
2
O và cho các phản ứng quang hóa để hình thành ATP và NADPH
b). Nhóm Carotenoit sau khi hấp thụ ánh sáng, đã truyền năng lượng thu được
dưới dạng huỳnh quang cho Clorophin
c). Nhóm Phycobilin hấp thụ ánh sáng ở vùng sóng ngắn, sóng có thể tới được
nơi sinh sống của rong, rêu, tảo,…( dưới tán rừng hoặc dưới các lớp nước sâu )
3. CƠ CHẾ QUANG HỢP
3.1. PHA SÁNG
15
Trong pha này hệ sắc tố thực vật hấp thụ năng lượng của các phôtôn ánh sáng và
sử dụng năng lượng này cho các quá trình: quang hoá sơ cấp, quang phân li nư-
ớc và photphorin hoá quang hoá.
Có thể tóm tắt pha sáng bằng các phản ứng sau:
1. Phản ứng kích thích chlorophin: chl + hệ = chl* = chl
ν
(chl-trạng thái bình thường, chl*-trạng thái kích thích, chl
ν
-trạng thái bền thứ
cấp).
2. Phản ứng quang phân li nước:
4 chl* + 2 H
2
O ⇔ 4chlH
+
+ 4e + O2
3. Phản ứng quang hoá sơ cấp (được thực hiện bằng hai hệ quang hoá PSI
và PSII) và photphorin hoá quang hoá:
12H
2
O +18ADP + 18Pv + 12NADP đ 18ATP + 12NADPH
2
+6O
2
3.2.PHA TỐI
Trong pha này ATP và NADPH hình thành từ pha sáng được sử dụng để khử
CO
2
tạo ra chất hữu cơ đầu tiên-đường glucôzơ. Pha tối được thực hiện bằng ba
chu trình ở ba nhóm thực vật khác nhau: thực vật C
3
, thực vật C
4
và thực vật
CAM (viết tắt từ cụm từ Crassulacean Acid Metabolism - trao đổi acit ở họ
Thuốc bỏng).
Như vậy quang hợp ở các nhóm thực vật C
3
, C
4
và CAM đều có một điểm
chung là giống nhau ở pha sáng, chúng chỉ khác nhau ở pha tối - tức là pha cố
định CO
2
và tên gọi thực vật C
3
, C
4
là gọi theo sản phẩm cố định CO
2
đầu tiên,
còn thực vật CAM là gọi theo đối tượng thực vật có con đường cố định CO
2
này.
1. Con đường cố định CO
2
ở thực vật C
3
2. Con đường cố định CO
2
ở thực vật C
4
16
3. Con đường cố định CO2 ở thực vật CAM
Bảng giải thích và phân biệt các nhóm thực vật
Các đặc điểm C
3
C
4
CAM
17
4. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN QUANG
HỢP
Quang hợp là quá trình cơ bản trong hoạt động sống của cơ thể thực vật, có quan
hệ mật thiết với tất cả các quá trình trao đổi chất khác của cơ thể và chịu ảnh
hưởng liên tục của nhân tố môi trường.
4.1. QUANG HỢP VÀ NỒNG ĐỘ CO
2
.
CO
2
trong không khí là nguồn cung cấp cacbon cho quang hợp. Nồng độ CO
2
trong không khí quyết định vận tốc của quá trình quang hợp.
a)Điểm bù CO
2
: Nồng độ CO
2
tối thiểu để cường độ quang hợp và cường độ hô
hấp bằng nhau.
b)Điểm bão hoà CO
2
:Nồng độ CO
2
tối đa để cường độ quang hợp đạt cao nhất.
4.2. QUANG HỢP VÀ CƯỜNG ĐỘ,THÀNH PHẦN QUANG PHỔ ÁNH
SÁNG
Trong các yếu tố môi trường liên quan đến quang hợp, ánh sáng là yếu tố cơ bản
để tiến hành quang hợp.
Trong mối liên quan này, cần lưu ý hai khái niệm :
a) Điểm bù ánh sáng: Cường độ ánh sáng tối thiểu để cường độ quang hợp và hô
hấp bằng nhau.
b) Điểm bão hoà ánh sáng: Cường độ ánh sáng cực đại để cường độ quang hợp
đạt cực đại.
Về thành phần quang phổ ánh sáng: Đã nghiên cứu mối quan hệ giữa cường
độ quang hợp và thành phần quang phổ ánh sáng và thấy rằng: Nếu cùng một
cường độ chiếu sáng thì ánh sáng đơn sắc màu đỏ sẽ có hiệu quả quang hợp lớn
hơn ánh sáng đơn sắc màu xanh tím.
4.3. QUANG HỢP VÀ NHIỆT ĐỘ
Hệ số nhiệt Q
10
đối với pha sáng là: 1,1- 1,4,đối với pha tối là: 2-3. Như vậy
cường độ quang hợp phụ thuộc rất chặt chẽ vào nhiệt độ. Sự phụ thuộc giữa
nhiệt độ và quang hợp theo chiều hướng như sau: khi nhiệt độ tăng thì cường độ
quang hợp tăng rất nhanh và thường đạt cực đại ở 25 - 35
0
C rồi sau đó giảm
mạnh đến 0.
18
4.4. QUANG HỢP VÀ NƯỚC
Vai trò của nước đối với quang hợp có thể tóm tắt như sau:
. Hàm lượng nước trong không khí, trong lá ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi
nước,do đó ảnh hưởng đến độ mở khí khổng,tức là ảnh hưởng đến tốc độ hấp
thụ CO
2
vào lục lạp.
. Nước ảnh hởng đến tốc độ sinh trưởng và kích thước của bộ máy đồng hoá.
. Nước ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển các sản phẩm quang hợp
. Hàm lượng nước trong tế bào ảnh hưởng đến độ hidat hoá của chất nguyên
sinh và do đó đến điều kiện làm việc của hệ thống enzim quang hợp
. Quá trình thoát hơi nước đã điều hoà nhiệt độ của lá,do đó ảnh hưởng đến
quang hợp
. Sau cùng nước là nguyên liệu trực tiếp cho quang hợp với việc cung cấp H
+
và
e cho phản ứng sáng.
5.5. QUANG HỢP VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG
Chú ý học theo sơ đồ minh hoạ trong SGK
5. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
5.1. QUANG HỢP QUYẾT ĐỊNH NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
Người ta đã chứng minh được rằng: Quang hợp là quá trình cơ bản quyết định
năng suất cây trồng. Phân tích thành phần hoá học trong sản phẩm thu hoạch của
cây trồng ta sẽ có các số liệu sau: C: 45%, O: 42-45%, H: 6,5% chất khô. Tổng
ba nguyên tố này chiếm 90-95% khối lượng chất khô. Phần còn lại: 5-10% là
các nguyên tố khoáng. Rõ ràng là 90-95% sản phẩm thu hoạch của cây lấy từ
CO
2
và H
2
O thông qua hoạt động quang hợp. Chính vì vậy chúng ta có thể
khẳng định rằng: Quang hợp quyết định 90-95% năng suất cây trồng.
Timiriazev-nhà Sinh lí thực vật người Nga đã viết: " Bằng cách điều khiển chức
năng quang hợp, con ngời có thể khai thác cây xanh vô hạn ". Trồng trọt đúng
là một hệ thống sử dụng chức năng cơ bản của cây xanh - chức năng quang hợp
và tất cả các biện pháp kĩ thuật của hệ thống trồng trọt đều nhằm mục đích sao
cho mọi hoạt động của bộ máy quang hợp có hiệu quả nhất.
Có thể nói: Trồng trọt chính là ngành kinh doanh năng lượng mặt trời.
19
5.2. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG THÔNG
QUA QUANG HỢP
Đã có nhiều nghiên cứu làm sáng tỏ mối quan hệ giữa hoạt động của bộ máy
quang hợp và năng suất cây trồng. Nhitriporovich- nhà Sinh lí thực vật người
Nga đã đưa ra biểu thức năng suất cho mối quan hệ này:
Nkt = (FCO
2
.L.Kf .Kkt)n
Nkt : năng suất kinh tế-phần chất khô tích luỹ trong cơ quan kinh tế
FCO
2
: khả năng quang hợp gồm: cường độ quang hợp (mg CO
2
/dm
2
lá.giờ) và
hiệu suất quang hợp (gam chất khô/m
2
lá.ngày).
L: diện tích quang hợp, gồm chỉ số diện tích lá (m
2
lá/m
2
đất) và thế năng quang
hợp (m
2
lá.ngày).
Kf: hệ số hiệu quả quang hợp - tỷ số giữa phần chất khô còn lại và tổng số chất
khô quang hợp được.
Kkt: hệ số kinh tế - tỷ số giữa số chất khô tích luỹ trong cơ quan kinh tế và tổng
số chất khô quang hợp được.
n: thời gian hoạt động của bộ máy quang hợp.
Từ biểu thức trên chúng ta thấy rằng: năng suất cây trồng phụ thuộc vào các yếu
tố sau:
- Khả năng quang hợp của giống cây trồng (FCO
2
).
- Nhịp điệu sinh trưởng của bộ máy quang hợp (L).
- Khả năng tích luỹ chất khô vào cơ quan kinh tế (Kf, Kkt).
- Thời gian hoạt động của bộ máy quang hợp (n).
Như vậy các biện pháp kĩ thuật nhằm nâng cao năng suất cây trồng chính là các
biện pháp nhằm :
- Tăng cường độ và hiệu suất quang hợp bằng chọn giống, lai tạo giống
mới có khả năng quang hợp cao .
- Điều khiển sự sinh trưởng của diện tích lá bằng các biện pháp kĩ thuật
như bón phân, tưới nước hợp lí.
- Nâng cao hệ số hiệu quả quang hợp và hệ số kinh tế bằng chọn giống
và các biện pháp kĩ thuật thích hợp
- Chọn các giống cây trồng có thời gian sinh trưởng vừa phải hoặc trồng
vào thời vụ thích hợp để cây trồng sử dụng đợc tối đa ánh sáng mặt trời
cho quang hợp .
5.3. TRIỂN VỌNG CỦA NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
Trên quan điểm quang hợp, muốn tăng năng suất cây trồng, chúng ta phải điều
khiển quần thể quang hợp cả ba mặt: thành phần tạo nên quần thể, cấu trúc của
quần thể và hoạt động của quần thể, sao cho có hiệu quả nhất. Trong thực tế sản
xuất,người ta đã nghiên cứu tạo ra các quần thể quang hợp có năng suất rất cao
như quần thể quang hợp của vi tảo Chlorella, quần thể quang hợp tối ưu của
20
thực vật trong điều kiện khí hậu nhân tạo. Các hệ quang hợp này đã sử dụng đ-
ược 5% ánh sáng mặt trời và cho năng suất khoảng 125 tạ /ha ( vùng ôn đới ),
250 tạ / ha ( vùng nhiệt đới ), trong khi hầu hết các quần thể cây trồng, kể cả
quần thể rừng nhiệt đới chỉ mới sử dụng được 0,5 - 2,5% ánh sáng mặt trời và
cho năng suất khoảng 50 tạ / ha.
Trong tương lai với sự tiến bộ của các phương pháp chọn, lai tạo giống mới , với
sự hoàn thiện các biện pháp kĩ thuật canh tác, chắc chắn việc nâng cao năng suất
cây trồng ở một đất nước giầu ánh sáng như nước ta sẽ có triển vọng rất to lớn
III. Câu hỏi và bài tập
III. 1. Câu hỏi ôn tập
1. Vì sao nói : Quang hợp là quá trình oxi hoá khử ?
2. Nêu vai trò của quang hợp ?
3. Trong màng thylacoit của lục lạp có 2 hệ thống quang hoá: PS I và PS II
a) PS I hay PS II hoặc cả hai chứa sắc tố hấp thụ ánh
sáng. Đó là những nhóm sắc tố nào ?
b) Quang phân ly H2O xảy ra ở đâu,sản phẩm của chúng
là gì ? Sản phẩm nào được sử dụng cho phản ứng sáng
?
c) Một số vi khuẩn quang hợp không có quá trình quang
phân ly H2O mà phân huỷ các hợp chất khác. Hãy
chọn một hợp chất đúng trong các hợp chất sau đây :
H2S,CH4,Na2SO4,C2H4
4. Cây cối có thể điều chỉnh số lượng và chất lượng ánh sáng chiếu vào nó
được không ? Bằng cách nào ?
5. Khi đo cường độ quang hợp của cây trồng vùng nhiệt đới ngời ta thấy có
hiện cường độ quang hợp giảm vào buổi tra. Hãy giải thích hiện tợng này.
III. 2. Bài tập trắc nghiệm
1. I. Sinh vật tự dưỡng cũng là sinh vật quang dưỡng
II. Chỉ khoảng 1% tổng số ánh sáng chiếu xuống mặt đất đợc sử dụng cho
quang hợp
III. Chất lượng và cờng độ ánh sáng thay đổi theo chiều thẳng đứng của
tán cây rừng
IV. Cường độ và chất lượng ánh sáng thay đổi theo chiều thẳng đứng của
cột nước.
Tổ hợp nào dưới đây là đúng:
A. I , III , IV
B. II , III , IV
21
C. III , IV
D. I , II, III, IV
2. Chu trình Canvin-Benson :
A. xảy ra vào ban đêm
B. tổng hợp glucôzơ
C. giải phóng CO2
D. giải phóng O2
3. Lợi thế của thực vật C4 :
A. cần ít lượng tử ánh sáng để cố định 1 ptg CO2
B. xảy ra ở điều kiện nồng độ CO2 thấp hơn so với thực vật C3
C. sử dụng nước một cách kinh tế hơn thực vật C3
D. đòi hỏi ít dinh dưỡng hơn
E. sử dụng ít ATP hơn trong pha tối so với thực vật C3
4. Các chất dưới đây đều có màu . Đối với chất nào thì màu sắc không
liên quan trực tiếp đến chức năng của nó ?
A. Chlorophyll
B. Phytocrom
C. Cytocrom
D. Hemoglobin
E. Tất cả các chất trên
5. Một cây C3 và một cây C4 đợc đặt trong cùng một chiếc chuông thuỷ
tinh kín dưới ánh sáng. Nồng độ CO2 thay đổi thế nào trong chuông thuỷ tinh?
A. không thay đổi
B. giảm đến điểm bù CO2 của cây C3
C. giảm đến điểm bù CO2 của cây C4
D. tăng
E. giảm tới dới điểm bù CO2 của cây C4.
6. NADPH có vai trò gì trong quang hợp :
A. cùng với chlorophyll hấp thụ năng lượng ánh sáng
B. nhận e đầu tiên của pha sáng
C. thành viên trong chuỗi truyền e để hình thành ATP
D. cùng với PSII giúp quá trình quang phân ly nước
E. mang e đến chu trình Canvin-Benson
7. Chu trình Canvin-Benson không phụ thuộc trực tiếp vào ánh sáng,
nhưng không xảy ra vào ban đêm,vì sao ?
A. ban đêm nhiệt độ thấp không thích hợp với các phản
ứng hoá học
B. nồng độ CO2 thường giảm vào ban đêm
C. chu trình Canvin-Benson phụ thuộc vào các sản phẩm
của pha sáng
D. thực vật thường mở khí khổng vào ban đêm
22
E. ban đêm thực vật không hình thành nớc cần cho chu
trình Canvin-Benson.
8. Thực vật chịu hạn mất một lượng nớc tối thiểu bởi vì :
A. sử dụng con đường CAM
B. giảm độ dày của lớp cutin lá
C. vòng caspary phát triển giữa lá và cành
D. có khoảng chứa nớc lớn trong lá
E. sử dụng con đường C3
9. Trong quang hợp của thực vật C4
A. APG là sản phẩm cố định CO2 đầu tiên
B. RuBiSCO xúc tác cho quá trình trên
C. Axit 4C được hình thành bởi PEP-cacboxylaza ở tế
bào bao bó mạch
D. quang hợp xảy ra trong điều kiện nồng độ CO2 thấp
hơn so với thực vật C3
E. CO2 đợc tách từ RiDP chuyển đến phản ứng với
PEP
10. Pha sáng của quang hợp sẽ cung cấp cho pha tối :
A. năng lượng ánh sáng
B. CO2
C. H2O
D. ATP và NADPH
E. O2
11. Photon của bước sóng nào giầu năng lượng nhất:
A. xanh lục
B. vàng
C. xanh tím
D. da cam
E. đỏ
12. Khi nhiệt độ cao, lượng oxy hoà tan cao hơn CO2 trong lục lạp,
cây nào dới đây sự sinh trưởng không giảm :
A. dưa hấu
B. ngô
C. lúa nớc
D. rau cải
E. bí ngô
IV. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
IV. 1. CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1. Nói : Quang hợp là quá trình oxi hoá khử, vì quang hợp là một quá
trình hoá học gồm 2 pha rõ rệt : Pha sáng là pha oxi hoá H2O nhờ năng lượng
23
ánh sáng và pha tối là pha khử CO2 nhờ ATP và NADPH hình thành từ pha
sáng.
Câu 2. Vai trò của quang hợp : Nêu đầy đủ 3 vai trò :
- Quang hợp là quá trình gần như duy nhất tạo ra chất hữu cơ từ các chất
vô cơ.
- Quang hợp biến đổi năng lượng vật lí ( năng lượng phôtôn ) thành
năng lượng hoá học dự trữ trong các chất hữu cơ ( ATP ).
- Quang hợp hấp thụ CO2 và thải O2, giúp cân bằng tỉ lệ CO2 và O2
trong khí quyển và chỉ với tỉ lệ này con người và mọi sinh vật trên trái
đất này mới tồn tại được.
Câu 3. a) Cả hai hệ thống quang hoá đều chứa sắc tố. Đó là các nhóm
sắc tố : clorophin và carotenoit.
b) Quang phân li H2O xảy ra ở pha sáng ( PS II ). Sản phẩm của
quá trình này là NADPH và O2. Sản phẩm NADPH được sử dụng cho
phản ứng tối.
c) Hợp chất đúng là H2S
Câu 4. Có. Bằng cách :
- Sắp xếp các tầng lá trên cây
- Xoay bề mặt lá vuông góc hoặc song song với tia sáng.
- Thay đổi bề mặt chiếu sáng hoặc vị trí của lục lạp.
- Thay đổi hàm lượng và tỉ lệ các nhóm sắc tố
Câu 5. Cường độ quang hợp giảm vào buổi trưa ở vùng nhiệt đới trong
mùa hè, vì buổi trưa mùa hè nhiệt độ rất cao, cây phải thoát rất nhiều
nước. Để tiết kiệm nước cây phải đóng bớt khí khổng ( khép hờ ). Trong
trường hợp này, sự thoát hơi nước giảm, nhưng lượng CO2 hấp thụ lại ít
và dẫn đến cường độ quang hợp giảm.
.
IV. 2. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
CÂU 1. B CÂU 2. B CÂU 3. B CÂU 4. A
CÂU 5. C CÂU 6. E CÂU 7. C CÂU 8. A
CÂU 9. D CÂU 10. D CÂU 11. C CÂU 12. B
A4. HÔ HẤP THỰC VẬT
I. Mục tiêu
24
Học xong phần A4, học sinh phải :
- Giải thích được khái niệm về hô hấp và vai trò của nó đối với đời sống
thực vật
- Mô tả được các giai đoạn của cơ chế hô hấp : quá trình, sản phẩm, nơi
xảy ra, điều kiện xảy ra.
- Trình bày được ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến hô hấp
- Biết vận dụng vào thực tế các biện pháp bảo quản nông sản trên quan
điểm hô hấp
II. Tóm tắt nội dung
1. KHÁI NIỆM VỀ HÔ HẤP THỰC VẬT
1.1. Định nghĩa và phương trình hô hấp
Hô hấp là quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ thành CO
2
và H
2
O đồng thời
giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể.
Phương trình tổng quát của quá trình hô hấp đợc viết như sau:
C
6
H
12
O
6
+ O
2
6CO
2
+ 6H
2
O +Q (năng lượng : ATP + nhiệt)
1.2. Vai trò của quá trình hô hấp
Hô hấp được xem là quá trình sinh lí trung tâm của cây xanh, có vai trò đặc biệt
quan trọng trong các quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng:
- Trước hết thông qua quá trình hô hấp, năng lượng hoá học tự do dưới
dạng ATP được giải phóng từ các hợp chất hữu cơ và năng lượng dưới
dạng ATP này được sử dụng cho các quá trình sống của cơ thể: quá
trình trao đổi chất, quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất,
quá trình vận động sinh trưởng, quá trình phát quang sinh học,…Cụ
thể là 1 phân tử glucôzơ khi hô hấp hiếu khí giải phóng 36 ATP, tức là
cơ thể thực vật đã thu được gần 50% năng lượng có trong 1 phân tử
glucôzơ (674 kcal/M).
- Trong các giai đoạn của quá trình hô hấp, nhiều sản phẩm trung gian
đã được hình thành và các sản phẩm trung gian này lại là đầu mối
(nguyên liệu) của các quá trình tổng hợp nhiều chất khác trong cơ thể.
Với vai trò này hô hấp đợc xem như quá trình tổng hợp cả về mặt năng
lượng lẫn mặt vật chất.
2. CƠ CHẾ HÔ HẤP
Cơ chế hô hấp với các giai đoạn hô hấp sau:
- Con đường đường phân
- Chu trình Crép
- Chuỗi truyền điện tử và quá trình photphorin hoá
Các giai đoạn của quá trình hô hấp trong cơ thể thực vật có thể tóm tắt như sau:
25