Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nitơ ở thực vật ôn thi hsg 11

SỰ HẤP THỤ KHOÁNG VÀ TRAO ĐỔI NITƠ Ở THỰC VẬT
A - HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Sự hấp thụ các nguyên tố khoáng
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.
- 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:
- 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. Như
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 rễ.
2. Vai trò của các nguyên tố khoáng
2.1. 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.
2.2. 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).

B - HỆ THỐNG CÂU HỎI
Câu 14. Vì sao trong mô thực vật xảy ra quá trình khử nitrat?
Trả lời:
- Nitơ ở dạng NO3- có nhiều trong đất và được thực vật hấp thụ dễ dàng.

- Nitơ ở dạng NO3- là dạng ôxi hoá, còn trong cây cần nhiều Nitơ ở dạng khử NH 2, NH3, NH4+ để tạo
ra các axit amin.
- Do đó, ở thực vật cần có quá trình khử NO 3- để tạo ra NH4+ và tiếp tục được đồng hoá tạo ra aa để
dự trữ nitơ và prôtêin.
Câu 15. Tại sao đất chua thường nghèo các chất dinh dưỡng?
Trả lời:
- Đất chua có nhiều ion H+ .Các ion H+ trong dịch đất sẽ thực hiện phản ứng trao đổi ion, các ion
H+ bám trên bề mặt hạt keo đẩy các ion khoáng ra dịch đất. Các ion khoáng bị rửa trôi làm cho đất bị
nghèo chất dinh dưỡng.
Câu 16. (Olympic 2009)
a. Cây xanh sử dụng nguồn N không khí và trong đất bằng phương thức nào?
b. Nhóm VSV nào có khả năng cố định nitơ khí quyển? Cho biết điều kiện để mỗi nhóm thực
hiện được quá trình cố đinh đạm?
c. Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ chất nào?
Trả lời:
a. Cây xanh sử dụng nguồn N trong không khí và trong đất bằng phương thức sau:
- Nguồn N trong không khí:
1


+ Khi cú sm chp: N2 + O2 -> HNO3 -> cỏc hp cht nitrat -> cõy d hp th.
+ Hot ng ca cỏc VSV t do v cng sinh cú kh nng c nh nit cho t, t ú bin i thnh
cỏc hp cht cha nit => cõy d hp th
- Ngun N trong t: Do s phõn hu xỏc, bó ng, thc vt
+ S hoỏ mựn: Xỏc ng, thc vt nh vi khun, nm phõn gii thnh cht mựn -> cỏc aa
+ S hoỏ amoniac: cỏc aa tip tc nh vi khun phõn gii thnh ure sau ú c phõn gii tip tc
thnh NH3
+ S hoỏ nitrit: NH3 oxihoỏ thnh HNO2 sau ú hỡnh thnh mui nitrit
+ S hoỏ nitrat: HNO2 oxihoỏ thnh HNO3 sau ú hỡnh thnh mui nitrat
b. Nhúm VSV cú kh nng c nh nit khớ quyn:

- Vi khun sng t do trong t v trong nc: Nostoc, Clostridium
- Vi khun cng sinh: Rhizobium, Anabaena azollae
* iu kin mi nhúm thc hin c quỏ trỡnh c inh m:
+ Cú cỏc lc kh mnh
+ c cung cp NL ATP
+ Cú s tham gia ca enzim nitrogenaza
+ Thc hin trong iu kin k khớ
c. Trong quỏ trỡnh c nh m, nguyờn t H trong NH3 cú ngun gc t glucoz vỡ:
Quỏ trỡnh kh N 2 thnh NH3 s dng lc kh NADH, cht ny c to ra t quỏ trỡnh hụ hp. M
hụ hp s dng nguyờn liu l glucoz, nguyờn t H trong glucoz c gn vi NAD to thnh
NADH.
Cõu 17. Vì sao thực vật xanh tắm mình trong biển đạm nhng vn thiếu
đạm? Lm th no Nit trong khụng khớ tr thnh dng m cõy cú th s dng c? Nờu c
ch v iu kin ờ thc hin quỏ trỡnh ny? Nêu một số cây xanh có khả năng sử
dụng nitơ?
Tr li:
- Thực vật xanh nói chung tắm mình trong biển đạm nhng thiếu đạm.
Vì: + Nitơ tự do(N2) có liên kết 3 rất bền(N N)
+ Cây xanh nói chung không có enzim xúc tác mạnh, quá trình hoạt
hoá nitơ(Nitrogennaza, hidrogenaza) phá vỡ liên kết bền của nitơ biến N2 NH3.
+Các cây sử dụng Nitơ tự do:
+ Cây họ Đậu nhờ cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium.
+ Bèo hoa dâu: nhờ cộng sinh với vi khuẩn lam.
+ Một số cây hoà thảo(lúa) nhờ cộng sinh với vi khuẩn Azospirillum.
Cõu 18. Trỡnh by mi quan h gia chu trỡnh Crep v qỳa trỡnh ng hoỏ NH3?
Tr li:
- Chu trỡnh Crep to ra cỏc axit hu c nh xờtụglutarat, fumarat, oxalụaxetat. Cỏc axit hu
c s kt hp vi NH3 to ra cỏc aa => d tr nito v protein.
Cõu 19. Cú ngi núi: Khi chu trỡnh Crep ngng hot ng thỡ cõy cú th b ng c bi NH3.
iu ú ỳng hay sai? Gii thớch?

Tr li:
- Chu trỡnh Krebs to ASTT r d dng nhn nit.
- Cú mi quan h cht ch gia cỏc sn phm ca chu trỡnh Krebs vi hm lng NH3 trong cõy.
Vỡ cỏc sn phm ny cựng vi NH3 -> cỏc axit amin -> protein.
Axit piruvic + NH3 -> Alanin
Axit glutamic + NH3 ->Glutamic
Axit fumaric + NH3 -> Aspactic
V cỏc axit hu c kt hp vi NH3 to thnh cỏc amit lm cõy khụng ng c
Cõu 20. Tỏc dng ca vic bún phõn? xỏc nh lng phõn bún cn bún cho mt thu hoch
nh trc thỡ phi cn c vo cỏc yu t no?
Tr li:
- Tỏc dng:
+ Cung cp cỏc nguyờn t khoỏng thiu ht cho t
=> Phc hi phỡ nhiờu cho t nu bún phõn kp thi, ỳng liu lng, ỳng loi
2


+ Cung cấp nguyên liệu cho cấu tạo các thành phần của cây
Các nguyên tố khoáng được cây hấp thụ, chuyển hoá và cung cấp cho quá trình TĐC ở cây => nếu
1 trong các nguyên tố khoáng bị thiếu thì sự sinh trưởng của cây bị giới hạn hoặc ngừng sinh trưởng
- Yếu tố xác định lượng phân bón:
+ Nhu cầu dinh dưỡng của cây
+ Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất
+ Hệ số sử dụng phân bón: lượng phân bón cây sử dụng được so với tổng lượng phân bón
Câu 21. Tại sao khi trồng lúa phải làm cỏ sục bùn?
Trả lời:
- Đất trồng lúa thường xuyên ngập nước => dễ bị thiếu Oxi
+ -> ảnh hưởng đến hô hấp ở rễ -> ảnh hưởng đến quá trình hút nước và hút khoáng -> ảnh hưởng
đến sinh trưởng – phát triển
+ -> VSV hoạt động hô hấp kị khí -> Tạo các khí độc hại -> gây ngộ độc cho cây

Khi làm cỏ sục bùn sẽ loại bỏ cỏ, tránh cạnh tranh chất dinh dưỡng, oxi với lúa, đồng thời làm tăng
lượng oxi trong đất - rế hô hấp tốt hơn/
Câu 22. a. Vì sao sau cơn mưa có nhiều sấm sét thì cây xanh tươi tốt hơn, mọc lá non nhiều hơn?
b. Để cho cây lúa lốp không bị đổ lúc bông lúa sắp chính, người ta bón phân gì? Vì sao
phải sử dụng loại phân đó?
Trả lời:
a. Vì: - Trong các cơn mưa có sấm sét, một lượng nhỏ nitơ trong không khí đã bị oxi hóa dưới điều
kiện nhiệt độ và áp suất cao thành NO3- theo phản ứng:
N2 + O2 -> 2NO + O2 ->2NO2+ H2O -> HNO3 -> H+ +NO3- Cây được cung cấp nguồn N, mặc dù ít, cùng với nước nên thực hiện quá trình quang hợp, trao
đổi nước tốt hơn nên cây xanh tốt hơn
b. Người ta bón phân K vì K giúp tích luỹ xenlulozơ, hemixenlulozơ, pectin trong vách tế bào thực
vạt, làm cho tế bào cứng cáp hơn giúp tăng khả năng chống đổ của lúa
Câu 23. Cơ sở sinh học của việc bón phân qua lá? Trong trường hợp nào bón phân qua lá sẽ có lợi
ích hơn bón phân vào đất (bón phân cho rễ)
Trả lời:
- Cơ sở sinh học của việc bón phân qua lá: Sự hấp thụ các chất dinh dưỡng qua khí khổng, hoặc
có thể thấm qua lớp cutin theo građien nồng độ.
- Trong trường hợp bón phân qua lá sẽ có lợi ích hơn bón phân vào đất (bón phân cho rễ):
+ Trong đất có Ca, hàm lượng Fe dễ tiêu thấp, cây bị thiếu Fe (bệnh lúa vàng vôi) => phân bón lá
có hiệu quả hơn so với bón phức chất chứa sắt cho đất, đồng thời cũng là phương tiện giảm bớt độc
tính của Mn.
+ Đất khô hạn, tầng đất mặt thiếu nước và giảm đáng kể các chất dễ tiêu trong mùa sinh trưởng =>
bón phân qua lá sẽ có hiệu quả hơn
Câu 24. ( Đề Thi HSG Hà Tĩnh - 2013)
a. Những nhóm sinh vật nào có khả năng cố định nitơ không khí? Vì sao chúng có khả năng
đó?
b. Vai trò của nitơ đối với đời sống cây xanh? Hãy nêu những nguồn nitơ chủ yếu cung cấp cho cây?
c.Chứng minh mối liên quan chặt chẽ giữa quá trình hô hấp với quá trình dinh dưỡng khoáng
và trao đổi nitơ. Con người đã vận dụng những hiểu biết về mối quan hệ này vào trong thực tiễn
trồng trọt như thế nào?

Trả lời:
a. + Nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống tự do: Cyanobacteria....
+ Nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh: Rhizobium sống cộng sinh trong rễ cây họ đậu....
- Chúng có khả năng đó vì có các enzim nitrôgenaza nên có khả năng phá vỡ liên kết 3 bền vững
của nitơ và chuyển thành dạng NH3
b. - Vai trò nitơ:
3


+ Về cấu trúc: Tham gia cấu tạo prôtêin, axit nuclêic, ATP,...
+ Về sinh lý: Điều hòa trao đổi chất, sinh trưởng, phát triển (TP cấu tạo của enzim, vitamin nhóm
B, một số hooc môn sinh trưởng,...)
- Nguồn Nitơ chủ yếu cung cấp cho cây là:
+ Nitơ vô cơ: như nitrat (NO3-), amôn (NH4+ )....
+ Nitơ hữu cơ: như axit amin, amit....
c. - Mối liên quan chặt chẽ giữa quá trình hô hấp với quá trình dinh dưỡng khoáng và trao đổi nitơ:
+ Hô hấp giải phóng năng lượng dưới dạng ATP, tạo ra các hợp chất trung gian như các axit hữu cơ.
+ ATP và các hợp chất này đều liên quan chặt chẽ với quá trình hấp thụ khoáng và nitơ, quá trình
sử dụng các chất khoáng và quá trình biến đổi nitơ trong cây.
- Ứng dụng thực tiễn:
+ Khi trồng cây, người ta phải xới đất, làm cỏ sục bùn với mục đích tạo điều kiện cho rễ cây hô hấp
hiếu khí.
+ Hiện nay người ta ứng dụng phương pháp trồng cây không cần đất: trồng cây trong dung dịch (Thuỷ
canh), trồng cây trong không khí (Khí canh) để tạo điều kiện tối ưu cho hô hấp hiếu khí của bộ rễ.

4