KT ôn tập sinh 11

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

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

- 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

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

- 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:

- 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 ?

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

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

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:

- 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

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 PO43-, H2PO4- Thành phần của acit nucleic,ATP, cần

cho sự nở hoa,đậu quả,phát triển hệ rễ

e-, xúc tác tổng hợp clorophin

-Mo MoO43- Xúc tác cố định Nitơ, chuyển NO3-

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 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 (NO3-) và Nitơ amôn (NH4+) 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 (N2) 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-

H2, FAD-H2, NAD-H2), một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được việc khử N2 thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được: NH4+ 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:

2H 2H 2H

N≡N NH=NH NH2 - NH2 2NH3

Các vi khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kilogam NH4+, còn các vi khuẩn cộng sinh có thể cố định hàng trăm kilogam NH4+/ha/năm.

4.3 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NITƠ TRONG CÂY

* Quá trình Amôn hóa: NO3- đ NH4+

Cây hút được từ đất cả hai dạng nitơ oxy hóa (NO3-) và nitơ khử (NH4+), nhưng cây chỉ cần dạng NH4+ để hình thành các axit amin nên việc trước tiên mà cây phải làm là việc biến đổi dạng NO3- thành dạng NH4+

Quá trình amôn hoá xảy ra theo các bước sau đây:

NO3- NO2- NH4+

* 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 NH2 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 + NH2 = glutamin

- axit pyruvic + NH2 = alanin

- axit fumaric + NH2 = aspartic

- axit oxaloaxetic + NH2 = 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

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 :

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

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

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

từ các chất vô cơ (CO2 và H2O)

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

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 CO2 và giải phóng 400 tỉ tấn khí O2 vào khí quyển Nhờ đó tỉ lệ CO2 và O2 trong khí quyển luôn được giữ cân bằng (CO2: 0,03%, O2: 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 :

là pha sáng của quang hợp Pha sáng hình thành ATP, NADPH và giải phóng

O2 Tiếp theo là quá trình khử CO2 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

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.

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

H2O 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 đượcdưới 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

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

3 Phản ứng quang hoá sơ cấp (được thực hiện bằng hai hệ quang hoá PSI

và PSII) và photphorin hoá quang hoá:

12H2O +18ADP + 18Pv + 12NADP đ 18ATP + 12NADPH2 +6O2 3.2.PHA TỐI

Trong pha này ATP và NADPH hình thành từ pha sáng được sử dụng để khử

CO2 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 C3, thực vật C4 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 C3, C4 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 CO2 và tên gọi thực vật C3, C4 là gọi theo sản phẩm cố định CO2 đầu tiên, còn thực vật CAM là gọi theo đối tượng thực vật có con đường cố định CO2 này

1 Con đường cố định CO2 ở thực vật C3

2 Con đường cố định CO2 ở thực vật C4

3 Con đường cố định CO2 ở thực vật CAM

Bảng giải thích và phân biệt các nhóm thực vật

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

b)Điểm bão hoà CO2:Nồng độ CO2 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 Q10 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 - 350C rồi sau đó giảm mạnh đến 0

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 CO2 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

CO2 và H2O 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

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 = (FCO2.L.Kf Kkt)n

Nkt : năng suất kinh tế-phần chất khô tích luỹ trong cơ quan kinh tế

FCO2: khả năng quang hợp gồm: cường độ quang hợp (mg CO2/dm2 lá.giờ) và hiệu suất quang hợp (gam chất khô/m2lá.ngày)

L: diện tích quang hợp, gồm chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất) và thế năng quang hợp (m2 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 (FCO2)

- 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 :

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

thực vật trong điều kiện khí hậu nhân tạo Các hệ quang hợp này đã sử dụng ược 5% ánh sáng mặt trời và cho năng suất khoảng 125 tạ /ha ( vùng ôn đới ),

đ-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

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 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

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 :

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

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

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

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 CO2 và H2O 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:

C6H12O6 + O2  6CO2 + 6H2O +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:

a) Giai đoạn phân giải đường (đường phân) xảy ra ở chất tế bào trong điều kiện yếm khí: Glucôzơ 2 Axit pyruvic

b) Phân giải kị khí và hô hấp hiếu khí

Phân giải kị khí (lên men) xảy ra ở chất tế bào chưa có sự tham gia của

O2

Axit pyruvic Rượu Etilic

Axit pyruvic Axit Lactic

Hô hấp hiếu khí xảy ra ở ty thể với sự có mặt của O2:

Chu trình Crép :

Axit pyruvic CO2 + H2O c) Chuỗi truyền điện tử và quá trình photphorin hoá tạo ra 30 ATP

3 HỆ SỐ HÔ HẤP (RQ)

Hệ số hô hấp-kí hiệu là RQ - là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra và số phân tử

O2 hút vào khi hô hấp

RQ của nhóm hydrat cacbon bằng 1

Ví dụ : C6H12O6 + 6 O2 = 6CO2 + 6H2O

RQ = 6/6 = 1

RQ của nhóm lipit,protein thường < 1

RQ của nhiều acit hữu cơ thường > 1

Ý nghĩa của hệ số hô hấp: Hệ số hô hấp cho biết nguyên liệu (bản thể) đang hô hấp là nhóm chất gì và trên cơ sở đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp và tình trạng của cây

4 Năng lương hô hấp

Hệ số sử dụng năng lượng hô hấp

Cơ chế hình thành ATP

5 HÔ HẤP SÁNG

Hô hấp sáng là hô hấp xảy ra ngoài ánh sáng Nhóm thực vật C3 thường xảy ra quá trình hô hấp này Đó là khi thực vật C3 phải sống trong điều kiện khí hậu nóng ẩm kéo dài với nồng độ O2 cao, cường độ ánh sáng cao, trong khi nồng độ

CO2 lại thấp Khi đó trong pha cacboxi hoá của chu trinh Canvin xảy ra quá trình oxi hoá RiDP thành Axit glycolic Axit glycolic chính là bản thể của hô hấp sáng

Hô hấp sáng không có ý nghĩa về mặt năng lượng (không giải phóng ATP), nhưng lại tiêu tốn 30-50% sản phẩm quang hợp

6 HÔ HẤP VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN MÔI TRỜNG

Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp trong khoảng 35 - 400C

Nhiệt độ tối đa cho hô hấp trong khoảng 45 - 550C Trên nhiệt độ tối đa, bộ máy

hô hấp sẽ bị phá huỷ

6.2 HÔ HẤP VÀ HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG CƠ THỂ, CƠ QUAN HÔ HẤP

Nước vừa là dung môi vừa là môi trường cho các phản ứng hoá học xảy ra

Nư-ớc còn tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hoá nguyên liệu hô hấp Vì vậy hàm lượng nước trong cơ quan, cơ thể hô hấp liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp

Các nghiên cứu cho thấy: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước (độ

ẩm tương đối) của cơ thể, cơ quan hô hấp Hàm lượng nước trong cơ quan hô hấp càng cao thì cường độ hô hấp càng cao và ngược lại Hạt thóc, ngô phơi khô

có độ ẩm khoảng 13 - 16% có cường độ hô hấp rất thấp (ở mức tối thiểu)

6.3 HÔ HẤP VÀ NỒNG ĐỘ O2, CO2 TRONG KHÔNG KHÍ

a) O2 tham gia trực tiếp vào việc oxi hoá các chất hữu cơ và là chất nhận điện

tử cuối cùng trong chuỗi truyền điện tử để sau đó hình thành nước trong hô hấp hiếu khí Vì vậy nếu nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống dưới 5% thì cây chuyển sang hô hấp kị khí-dạng hô hấp không có hiệu quả năng lượng rất bất lợi cho cây trồng

b) CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp Các phản ứng đêcacbôxi hoá để giải phóng CO2 là các phản ứng thuận nghịch Nếu hàm lượng CO2 cao trong môi trường sẽ làm cho phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch và hô hấp bị ức chế

7 HÔ HẤP VÀ VẤN ĐỀ BẢO QUẢN NÔNG SẢN, THỰC PHẨM, RAU QUẢ

1 Mục tiêu của bảo quản:

Giữ được đến mức tối đa số lượng và chất lượng của đối tượng bảo quản trong suốt quá trình bảo quản

2 Ảnh hưởng của hô hấp trong quá trình bảo quản:

a) Hô hấp tiêu hao chất hữu cơ của đối tượng bảo quản, do đó làm giảm số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản

b) Hô hấp làm tăng nhiệt độ trong môi trường bảo quản, do đó làm tăng cường

độ hô hấp của đối tượng bảo quản

c) Hô hấp làm tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, do đó làm tăng cường độ hô hấp của đối tượng bảo quản

d) Hô hấp làm thay đổi thành phần khí trong môi trường bảo quản: Khi hô hấp tăng O2 sẽ giảm , CO2 sẽ tăng và khi O2 giảm quá mức, CO2 tăng quá mức thì hô hấp ở đối tượng bảo quản sẽ chuyển sang dạng hô hấp yếm khí và đối tượng bảo quản sẽ bị phân huỷ nhanh chóng

3 Các biện pháp bảo quản:

Để giảm cường độ hô hấp đến mức tối thiểu ( không giảm đến 0 vì đối tượng bảo quản sẽ chết) người ta thường sử dụng ba biện pháp bảo quản sau đây:

a) Bảo quản khô: Biện pháp bảo quản này thường sử dụng để bảo quản các loại hạt trong các kho lớn Trước khi đa hạt vào kho, hạt được phơi khô với độ

ẩm khoảng 13-16% tuỳ theo từng loại hạt

b) Bảo quản lạnh: Phần lớn các loại thực phẩm, rau quả được bảo quản bằng phương pháp này Chúng đợc giữ trong các kho lạnh, tủ lạnh ở các ngăn có nhiệt độ khác nhau Ví dụ: khoai tây ở 4, cải bắp ở 1, cam, chanh ở 6oC c) Bảo quản trong điều kiện nồng độ CO2 cao: Đây là biện pháp bảo quản hiện đại và cho hiệu quả bảo quản cao Biện pháp này thường sử dụng các kho kín

có nồng độ CO2 cao hoặc đơn giản hơn là các túi polietilen Tuy nhiên việc xác định nồng độ CO2 thích hợp là điều hết sức quan trọng đối với các đối tượng bảo quản và mục đích bảo quản.

III Câu hỏi và bài tập

III 1 Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Vai trò của hô hấp trong đời sống thực vật và con người ?

Câu 2 Mối liên quan giữa phân giải kị khí ( lên men ) và hô hấp hiếu khí ?Câu 3 Hệ số hô hấp là gì ? Nêu ý nghĩa của của việc tính hệ số hô hấp ?Câu 4 Hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp là gì ? Cho một ví dụ về cách tính

hệ số này ?

Câu5 Hãy nêu cơ sở khoa học của các biện pháp bảo quản nông sản trên quan điểm hô hấp ?

III 2 Bài tập trắc nghiệm

1 Pyruvat là sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân

Điều khẳng định nào dới đây là đúng :

A Có nhiều năng lượng trong 6 phân tử CO2 hơn là trong 2 phân tử pyruvat

B Hai phân tử pyruvat chứa ít năng lượng hơn là một phân tử

glucôzơ

C Pyruvat dễ ở trạng thái oxyhoá hơn là CO2

D Năng lượng trong 6 phân tử CO2 nhiều hơn trong 1 phân tử

glucôzơ

2 Trong hô hấp hiếu khí, điện tử di chuyển xuôi dòng từ :

A Bản thể  chu trình Creps  ATP  NAD+

B Bản thể  NADH  chuỗi truyền điện tử  O2

C Bản thể  ATP  O2

D Bản thể  đường phân  chu trình Creps  NADH  ATP

3 Phần lớn NADH giải phóng năng lượng cho chuỗi truyền điện tử là từ :

4 Khi các phân tử protein đợc sử dụng như một bản thể hô hấp tế bào thì nhóm chất nào sau đây là sản phẩm bị loại :

D Sử dụng enzym PEP- cacboxylaza

E Phụ thuộc vào cường độ ánh sáng và nồng độ CO2

7 Con đường trao đổi chất nào chung cho quá trình lên men và hô hấp hiếu khí :

10 Các nguyên tử O2 đợc sử dụng để tạo H2O ở cuối chuỗi photphorin hoá được lấy từ :

A CO2

B Glucôzơ

C O2 không khí

D Pyruvat

11 Minh hoạ nào sau đây là đúng với con đường đường phân :

A bắt đầu oxyhoá glucôzơ

IV Trả lời câu hỏi và bài tập

IV 1 Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Hô hấp là một quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ để giải phóng năng lượng dưới dạng ATP Vì vậy khi nêu vai trò của hô hấp trước hết phải thấy là việc giải phóng năng lượng đang tích luỹ trong các chất hữu cơ ( năng lượng hoá học ) thành dạng năng lượng ATP sử dụng cho các quá trình sống của

cơ thể ( năng lượng sinh học ) là vai trò lớn nhất của hô hấp Sau nữa hô hấp đã tạo ra rất nhiều sản phẩm trung gian trong các giai đoạn hô hấp và các sản phẩm trung gian này lại là đầu mối của các quá trình tổng hợp Đối với đời sống con người, hô hấp đã được vận dụng như một cơ sở khoa học cho các biện pháp bảo quản nông sản, rau quả, thực phẩm

Câu 2 Phân giải kị khí ( lên men ) và hô hấp hiếu khí có một giai đoạn chung là con đường đường phân Tức là từ đường glucôzơ qua con đường đường phân thành axit pyruvic, sau đó nếu môi trường tiếp tục không có oxi thì axit pyruvic bị phân giải kị khí ( lên men ) thành rượu etilic hoặc axit lactic, còn nếu trong môi trường có oxi thì axit pyruvic tiếp tục oxi hoá trong chu trình Crep ở ti thể đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

Câu 3 Hệ số hô hấp ( RQ ) là tỉ số giữa số phân tử CO2 sinh ra và số phân

tử O2 hấp thụ khi hô hấp Khi đo tỉ số này trong quá trình hô hấp, ta biết

nguyên liệu đang hô hấp là thuộc nhóm chất gì và tình trạng hô hấp của cơ thể,

cơ quan hô hấp

Câu 4 Hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp ( HSHQNLHH ) là tỉ số giữa số năng lượng tích luỹ trong ATP và tổng số năng lượng chứa trong nguyên liệu hô hấp Cách tính ( đã hướng dẫn trong SGK- Bài thực hành )

Câu 5 Dựa trên ảnh hưởng của các nhân tố môi trường ( nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2 ) đến cường độ hô hấp và ảnh hưởng không có lợi của cường độ

hô hấp cao đến chất lượng và khối lượng sản phẩm bảo quản Đó chính là cơ sở khoa học của các biện pháp bảo quản lạnh, bảo quản khô, bảo quản ở nồng độ CO2 cao

IV 2 Bài tập trắc nghiệm

Câu 1 B Câu 2 B Câu 3 E Câu 4 A

Câu 5 A Câu 6 E Câu 7 C Câu 8 A

Câu 9 C Câu 10 C Câu 11 E Câu 12 B

CHƯƠNG II

CẢM ỨNG

A CẢM ỨNG Ở THỰC VẬT

I Mục tiêu

Học xong phần A, học sinh phải :

- Phân biệt được các hình thức vận động hướng động và vận động cảm ứng ở thực vật

- Nêu được nguyên nhân gây các hình thức cảm ứng ở thực vật

- Rèn luyện kĩ năng quan sát và vận dụng các kiến thức đã học vào việc giải thích các hiện tượng tự nhiên trong thế giới sinh vật.

II TÓM TẮT NỘI DUNG

1.2.1 Vận động theo ánh sáng ( hướng quang )

Phản ứng hướng quang dễ dàng nhận thấy khi đặt bao lá mầm vào ánh sáng chiếu một bên, bao lá mầm sẽ uốn cong hướng về phía ánh sáng do tế bào kéo dài mạnh mẽ hơn trên phía bị che tối (không được chiếu sáng).

Hoa hướng dương buổi sáng hướng về phía đông, buổi chiều quay về phía tây.

Một số loài cỏ khi ở ngoài ánh sáng mặt trời thì bò lan trên mặt đất nhưng ở trong tối chúng sinh trưởng thẳng đứng và thân kéo dài ra

Phản ứng hướng quang nhạy cảm nhất với ánh sáng xanh tím, không giống phản ứng quang phát sinh hình thái, nhạy cảm với ánh sáng đỏ (phản ứng phytocrom, xem sau).

Vậy giải thích như thế nào về phản ứng hướng quang ?

Phần sau sẽ trình bày đầy đủ hơn khi đề cập đến cơ chế tác động của auxin, ở đây

chỉ nêu những nét cơ bản.

Chóp của bao lá mầm nhận ánh sáng từ một phía, ánh sáng kích thích sự dẫn truyền auxin từ phía ánh sáng đến phía bị che tối làm tế bào sinh trưởng không đều và uốn cong về phía ánh sáng

1.2.2 Vận động theo trọng lực ( hướng đất )

Khi đặt cây con nằm ngang thì rễ cây hướng xuống đất, còn chồi cây hướng lên trời

Sự sinh trưởng như vậy gọi là hình thức vận động sinh trưởng theo trọng lực Vì sự vận động sinh trưởng này chính là do tác động của từ trường trái đất.

Vậy trọng lực đã ảnh hưởng như thế nào đến tính hướng đất hay tính hướng trọng lực của cây?

Quan niệm đầu tiên cho rằng trọng lực đã gây ra sự phân bố auxin không đều ở hai phía trên và dưới của rễ hay chồi, khi đặt cây nằm ngang, dẫn đến sinh trởng không đều, gây phản ứng hướng đất (tương tự vai trò của auxin với hướng quang ).

1.2.3 Vận động theo nguồn nước ( hướng nước )

Rễ cây luôn luôn sinh trưởng theo nguồn nước ( bò lan đến nơi có nước ) Ở đây nước đóng vai trò tác nhân kích thích của môi trường dẫn đến phản ứng hướng nước Một số loài cây họ đậu và bầu bí thực sự có khuynh hướng uốn cong rễ hướng đến đất ẩm và rời xa vùng đất khô.

1.2.4 Vận động theo nguồn dinh dưỡng ( hướng hoá ).

Rễ cây luôn hướng về phía có nguồn dinh dưỡng tốt đối với chúng và tránh xa nguồn hoá chất độc hại

2 Vận động cảm ứng

2.1 Khái niệm

Vận động cảm ứng là sự vận động của cơ quan hay một bộ phận của cơ thể không phân biệt phía do sự tác động của các tác nhân gây ra sự vận động lên toàn bộ cơ thể ( khôngphân biệt phía )

2.2 Các hình thức vận động cảm ứng

2.2.1 Vận động theo đồng hồ sinh học

ngày ( cảm ngày ), nở hoa vào một giờ nhất định, như hoa Mười giờ ( cảm nhiệt ), vận động ngủ của các cây họ Đậu Các hình thức vận động này xảy ra theo một nhịp điệu

đã được định sẵn cho từng loài cây ( Đồng hồ sinh học ).

2.2.2 Vận động theo sức trương nước

Đó là các hình thức vận động cụp lá, cụp cành của các cây thuộc họ Trinh nữ, vận động của các cây ăn thịt Các hình thức vận động này xảy ra khi có sự va chạm cơ học Sự va chạm cơ học này đã kích thích các bơm ion hoạt động, các bơm này bơm các ion ra khỏi tế bào khớp ( thể gối ), làm tế bào này mất nước, sức trương nước của tế bào khớp gỉảm, làm cành, lá cụp xuống hoặc các nắp, bẫy của các cây ăn thịt đóng lại.

III Câu hỏi và bài tập

III 1 Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Thế nào là vận động theo ánh sáng ? Giải thích ?

Câu 2 Thế nào là vận động theo trọng lực ? Giải thích ?

Câu 3 Thế nào là vận động theo đồng hồ sinh học ? Giải thích ?

Câu 4 Thế nào là vận động theo sức trương nước ? Giải thích ?

Câu 5 Phân biệt hai hình thức hướng động và cảm ứng ?

III 2 Bài tập trắc nghiệm

1 Chụp bao giấy đen vào đỉnh sinh trưởng của một cây non, rồi chiếu sáng vào một phía Hiện tượng gì sẽ xảy ra ?

A Ngọn cây cong về phía ánh sáng, do ánh sáng chiếu về một phía của cây

B Ngọn cây cong về phía ánh sáng, do auxin chuyển về phía không được chiếu sáng đã kích thích sự sinh trưởng của tế bào phía này

C Ngọn cây vẫn vươn thẳng, vì không có sự phân bố lại auxin giữa hai phía

D Ngọn cây cong về phía không được chiếu sáng, do các tế bào ở phía được chiếu sáng sinh trưởng mạnh hơn

2 Vận động theo trọng lực của rễ cây là do :

A Sự phân bố không đều hàm lượng auxin ở ngọn và rễ

B Rễ cây sinh trưởng tốt hơn trong tối

C Khi đặt cây nằm ngang, auxin tập trung nhiều ở mặt dưới của rễ,

D Khi đặt cây nằm ngang, các tế bào ở mặt trên của rễ sinh trưởng mạnh hơn, do ảnh hưởng của ánh sáng.

3 Trong các hiện tượng sau đây, hiện tượng nào không thuộc hình thức vận động sinh trưởng theo đồng hồ sinh học ?

A Nở hoa vào ban ngày

B Nở hoa vào ban đêm

C Nở hoa vào 10 giờ

D Lá cụp xuống khi chạm tay vào

4 Các cây họ Đậu thường cụp lá ( ngủ ) khi mặt trời lặn Hiện tượng này thuộc hình thức vận động sinh trưởng nào ?

A Vận động hướng động

B Vận động theo ánh sáng

C Vận động theo đồng hồ sinh học

D Vận động theo sức trương nước

5 Điều nào sau đây không đúng khi phân biệt giữa vận động hướng động và vận động cảm ứng :

A Sự khác nhau là ở phía tác động của các nhân tố môi trường

B Sự khác nhau thể hiện ở tốc độ phản ứng trước các nhân tố tác động

C Vận động hướng động là vận động về một phía, còn vận động cảm ứng thì không phân biệt phía

D Cả hai hình thức vận động này đều liên quan đến auxin

IV Trả lời câu hỏi và bài tập

IV 1 Câu hỏi ôn tập

Câu 1 Vận động theo ánh sáng là sự vận động của một bộ phận của cây ( hoa, ngọn ) về phía ánh sáng, khi ánh sáng chiếu vào một phía của cây

Ví dụ: hoa hướng dương hướng về phía mặt trời, ngọn cây hướng về phía có ánh sáng mạnh ( trong trường hợp chậu cây đặt cạnh cửa sổ, ngọn cây hướng ra phía ngoài ) Sự vận động này do, khi ánh sáng chiếu vào một phía của cơ thể, auxin từ phía chiếu sáng chuyển sang phía không được chiếu sáng, nồng độ auxin cao ở phía này đã kích thích sự sinh trưởng của tế bào và chính sự sinh trưởng không đều của hai lớp tế bào ở hai phía của ngọn đã làm cho ngọn cây cong về phía được chiếu sáng

Câu 2 Vận động theo trọng lực là sự vận động của rễ cây luôn luôn hướng xuống đất, ngay cả khi ta đặt cây nằm ngang Người ta giải thích

sự vận động này như sau : Khi ta đặt cây nằm ngang, auxin tập trung ở