GIÁO án CHỐNG LIỆT môn SINH bài 3 QUANG hợp và hô hấp ở THỰC vật

- Quang hợp là quá trình trong đó năng lượng ánh sáng mặt trời được lá Diệp lục hấp thụ để tạo ra cacbonhiđrat và ôxy từ khí CO2 và H2O.. - Quang năng được chuyển hoá thành hoá năng tron

Hoc24h.vn – Nơi biến những ước mơ đại học thành hiện thực! 1

CHỐNG LIỆT MÔN SINH QUA 20 BÀI HỌC KHOÁ HỌC DÀNH CHO HỌC SINH MẤT GỐC MÔN SINH Lưu ý: Hệ thống khoá học của thầy THỊNH NAM chỉ có tại Hoc24h.vn

NỘI DUNG: QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

I Khái quát về quang hợp ở thực vật

I.1 Quang hợp là gì?

- Quang hợp là quá trình trong đó năng lượng ánh sáng mặt trời được lá (Diệp lục) hấp thụ để tạo ra

cacbonhiđrat và ôxy từ khí CO2 và H2O

I.2 Vai trò của quang hợp

Quang hợp có 3 vai trò chính sau:

- Sản phẩm của quang hợp là nguồn chất hữu cơ cho mọi sinh vật trên hành tinh này và là nguyên liệu cho công nghiệp và dược liệu chữa bệnh

- Quang năng được chuyển hoá thành hoá năng trong trong sản phẩm của quang hợp Đây là nguồn năng lượng duy trì sự sống của sinh giới

- Quang hợp điều hoà không khí: Giải phóng O2 hấp thụ CO2

II Lá là cơ quan quang hợp

II.1 Hình thái giải phẫu của lá thích nghi với chức năng quang hợp

* Đặc điểm giải phẫu hình thái bên ngoài

- Diện tích bề mặt lá lớn giúp hấp thụ được nhiều tia sáng

- Phiến lá mỏng thuận lợi khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng

- Trong lớp biểu bì của mặt lá có khí khổng giúp khí CO2 khuyếch tán vào bên trong lá đến lục lạp

* Đặc điểm giải phẫu hình thái bên trong

- Hệ gân lá có mạch dẫn xuất phát từ bó mạch ở cuống lá đi đến tận từng tế bào nhu mô lá Nhờ vậy, nước và các ion khoáng đến được từng tế bào để thực hiện quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp của lá

- Các tế bào chứa lục lạp phân bố trong mô giậu và mô xốp của phiến lá Các tế bào mô giậu xếp sít nhau, nằm ngay dưới lớp tế bào biểu bì mặt trên của lá Giúp các phân tử sắc tố hấp thụ trực tiếp được ánh sáng chiếu lên mặt trên của lá Còn mô khuyết phân bố gần mặt dưới của lá, các tế bào mô khuýêt phân bố cách nhau tạo nên các khoảng rỗng tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi khí trong quang hợp

II.2 Lục lạp là bào quan quang hợp

- Màng tilacôit là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp, nơi xảy ra các phản ứng sáng

- Xoang tilacôit là nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp

- Chất nền (strôma) của lục lạp là nơi diễn ra các phản ứng của pha tối quang hợp

II.3 Hệ sắc tố quang hợp

* Hệ sắc tố quang hợp bao gồm:

- Diệp lục (Sắc tố xanh):

+ Diệp lục a, có chức năng chuyển hoá năng lượng ánh sáng chuyển hoá thành năng lượng hoá học trong ATP

và NADPH

+ Diệp lục b, có chứca năng truyền năng lượng ánh sáng

- Carôtenôit (sắc tố đỏ, da cam, vàng): Carôten và xantôphin, có chức năng truyền năng lượng ánh sáng tới diệp lục a

* Sơ đồ truyền và chuyển hoá năng lượng ánh sáng:

NLAS → Carôtenôit → Diệp lục b → Diệp lục a (ở trung tâm phản ứng) → ATP và NADPH

III QUANG HỢP Ở NHÓM THỰC VẬT C 3

III.1 Pha sáng

Hoc24h.vn – Nơi biến những ước mơ đại học thành hiện thực! 2

- Chuyển hoá năng lượng của ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH

- Xảy ra tại tilacôit, tại đây diễn ra quá trình quang phân li nước theo sơ đồ:

- Sản phẩm của pha sáng gồm: ATP, NADPH và O2

III.2 Pha tối (Pha cố định CO 2 )

- ATP và NADPH hình thành từ pha sáng được sử dụng để khử CO2 tạo ra chất hữu cơ đầu tiên là đường glucôzơ

- Các nhóm thực vật có chung một điểm là: Giống nhau ở pha sáng, khác nhau ở pha tối

- Nhóm thực vật C3 gồm rất nhiều loài, phân bố hầu khắp mọi nơi trên trái đất

- Điều kiện sống: Khí hậu ôn hoà; cường độ CO2 và O2 bình thường

- Chu trình C3 có 3 pha: Pha cố định CO2, pha khử, pha tái sinh chất nhận CO2, sản phẩm quang hợp đầu tiên là một chất hữu cơ có 3C trong phản ứng (Axit photphoglixêric: APG)

IV QUANG HỢP Ở NHÓM THỰC VẬT C 4 (Chu trình Hatch - Slack)

- Chất nhận trong chu trình C4 là PEP, sản phẩm đầu tiên là axit ôxalôaxêtic và axit malic

- Quá trình cố định CO2: 2 giai đoạn, giai đoạn 1: Lấy CO2 xảy ra ở tế bào nhu mô thịt lá Nơi có nhiều enzim PEP, giai đoạn 2: Cố định CO2 trong chu trình Canvin để hình thành các hợp chất hữu cơ trong các tế bào bao

bó mạch

- Nhóm thực vật C4: Thực vật vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: ngô, mía, rau dền, cao lương, kê…

V QUANG HỢP Ở NHÓM THỰC VẬT CAM

- Thực vật CAM: Thực vật sống ở vùng sa mạc

- Điều kiện khô hạn kéo dài

- Quá trình cố định CO2 vào ban đêm khi khí khổng mở, còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng

(Sản phẩm quang hợp đầu tiên là AOA)

Chỉ số so sánh Quang hợp ở nhóm thực vật C3 Quang hợp ở nhóm thực vật C4

Chất nhận CO2 đầu

tiên Ribulôzơ 1,5 - điP PEP (Phôtphoenolpiruvat)

Sản phẩm đầu tiên

của pha tối APG (Hợp chất 3 cac bon)

Axit ôxalôaxêtic và axit malic/ aspactic (Hợp chất 4 cac bon)

Tiến trình

Là chu trình Canvin xảy ra chỉ trong các tế bào nhu mô thịt lá

Gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là chu trình C4 xảy ra trong các tế bào nhu mô thịt lá và giai đoạn 2 là chu trình Canvin xảy ra trong tế bào bao bó mạch

VI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN QUANG HỢP

VI.1 Ánh sáng

VI.1.1 Cường độ ánh sáng

- Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp cân bằng với cường độ hô hấp được gọi là điểm bù ánh sáng

- Nếu tăng cường độ ánh sáng cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợptăng hầu như tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đến khi đạt điểm no ánh sáng (Điểm no ánh là trị số ánh sáng mà từ đó cường độ quang hợp không tăng thêm dù cho cường độ ánh sáng tiếp tục tăng)

VI.1.2 Quang phổ ánh sáng

Nếu cùng một cường độ chiếu sáng thì ánh sáng đơn sắc đỏ sẽ có hiệu quả quang hợp lớn hơn ánh sáng đơn sắc màu xanh tím

Các tia xanh tím kích thích sự tổng hợp các axit amin, prôtêin Các tia sáng đỏ xúc tiến quá trình hình thành cácbonhiđrat

VI.2 Nồng độ CO 2

2H2O 4HÁnh sáng + + 4e- + O2

Hoc24h.vn – Nơi biến những ước mơ đại học thành hiện thực! 3

Ban đầu ở những giá trị CO2 thấp, cường độ quang hợp tăng tỷ lệ thuận với nồng độ CO2, sau đó tăng chậm đến một trị số bão hoà Vượt quá trị số đó cường độ quang hợp giảm

Trong điều kiện cường độ ánh sáng cao, tăng nồng độ CO2 kéo theo sự gia tăng cường độ quang hợp

VI.3 Nước

- Khi thiếu nước đến 40-60%, quanh hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng trệ Khi thiếu nước, cây chịu hạn có thể duy trì quang hợp ổn định hơn cây trung sinh và cây ưa ẩm

VI.4 Nhiệt độ

- Ảnh hưởng đến enzim trong pha tối của quang hợp

- Nhiệt độ cực tiểu làm ngừng quang hợp ở những loài cây khác nhau thì khác nhau Thực vật vùng cực, núi cao

và ôn đới ngừng quang hợp ở 50C, thực vật á nhiệt đới 0-20C, thực vật nhiệt đới : 4-80

C

Nhiệt độ cực đại ở cây ưa lạnh, quang hợp bị hư hại ở nhiêt độ 120C Cây ưa nhiệt ở vùng nhiệt đới vẫn quang hợp ở 500C Thực vật ở sa mạccó thể quang hợp ở nhiệt độ 580

C

VI.5 Muối khoáng

Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng ảnh hưởng nhiều mặt đến quang hợp

Một số dinh dưỡng khoáng rất cần cho thực vật, vai trò cấu trúc (N, P, S, Mg), vai trò điều tiết sự đóng mở của khí khổng (K) liên quan đến quang phân ly nước (Mn, Cl)

Ví dụ: Fe tham gia vào quá trình tổng hợp pocfirin nhân diệp lục, Mg, N tham gia vào cấu trúc của phân tử diệp

lục

VII QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

VII.1 Quang hợp quyết định năng suất cây trồng

90 -95% sản phẩm quang hợp của cây lấy từ CO2 và nước thông qua hoạt động quang hợp

Quang hợp quyết định 90 – 95% năng suất cây trồng

Năng suất cây trồng được chia thành năng suất sinh học và năng suất kinh tế

Năng suất sinh học: Là tổng lượng chất khô tích luỹ được trong một ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng

Năng suất kinh tế: là một phần của năng suất sinh học được tích luỹ trong các cơ quan (hạt, củ, quả, lá, ) chứa các sản phẩm có giá trị kinh tế đối với con người của từng loài cây

VII.2 Tăng năng suất cây trồng thông qua sự điều tiết quang hợp

Biện pháp nâng cao năng suất cây trồng là:

- Tăng diện tích lá

Điều khiển sự sinh trưởng của diện tích lá bằng biện pháp 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 kỹ thuật thích hợp + Chọn các giống cây trồng có thời gian sinh trưởng vừa phải hoặc trồng vào vụ thích hợp để cây trồng sử dụng tối đa năng lượng mặt trời cho quang hợp

- Tăng cường độ quang hợp

+ Cường độ quang hợp là chỉ số thể hiện hiệu suất hoạt động của bộ máy quang hợp (lá) Chỉ số đó ảnh hưởng quyết định đến sự tích luỹ chất khô và năng suất cây trồng

+ Điều tiết cường độ quang hợp bằng cách tăng cường các biện pháp kỹ thuật như cung cấp nước, bón phân hợp

lí tạo điều kiện cho cây hấp thụ và chuyển hoá năng lượng mặt trời một cách có hiệu quả

+ Tuyển chọn và tạo mới các giống, loài cây trồng có cường độ và hiệu suất quang hợp cao

- Tăng hệ số kinh tế

HÔ HẤP Ở CƠ THỂ THỰC VẬT

I Khái quát về hô hấp ở thực vật

I.1 Hô hấp ở thực vật là gì?

Là quá trình ôxi hoá sinh học nguyên liệu hô hấp, đặc biệt là glucôzơ đến khí CO2, H2O và tích luỹ năng lượng

ở dạng dễ sử dụng là ATP

I.2 Phương trình hô hấp tổng quát

C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O + 870kJ/mol (nhiệt + ATP)

Hoc24h.vn – Nơi biến những ước mơ đại học thành hiện thực! 4

I.3 Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật

- Phần năng lượng hô hấp được thải ra ở dạng nhiệt là cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật

- Năng lượng hô hấp tích luỹ trong phân tử ATP được sr dụng cho nhiều hoạt động sống của cây như vận

chuyển các chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp các chất hữu cơ (prôtêin, axit nuclêic,…) sửa chữa những hư hại của tế bào

II Các con đường hô hấp ở thực vật

II.1 Phân giải kị khí (đường phân và lên men)

- Đường phân xảy ra trong tế bào chất, là quá trình phân giải đường : Glucôzơ → 2axit piruvic

- Lên men: Không có ôxi, axit piruvic chuyển hoá theo con đường hô hấp kị khí (lên men) tạo ra rượu êtylic hoặc axit lắctic

II.2 Hô hấp hiếu khí

- Đường phân: Xảy ra trong tế bào chất, là quá trình phân giải đường Glucôzơ → 2 axit piruvic

- Chu trình Crep: Xảy ra ở chất nền của ty thể Khi có ôxi, axit piruvic đi từ tế bào chất vào ty thể Axit piruvic chuyển hoá theo chu trình Crep và bị ôxi hoá hoàn toàn, giải phóng ra 3 phân tử CO2

- Chuỗi truyền điện tử: Hiđrô tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyển đến chuỗi truyền điện tử Hiđrô được chuyền qua chuỗi chuyền điện tử đến ôxi để tạo nước và tích luỹ 36 ATP

III Hô hấp sáng

Cường độ ánh sáng cao, trong lục lạp của thực vật C3, lượng CO2 cạn kiệt do quang hệ thống II hoạt động mạnh sản ra nhiều ôxi

Khi tỷ lệ O2/CO2 xấp xỉ 10 lần, xảy ra hiện tượng rubisco và APG bị ôxi hoá thành glicôlat (hợp chất có 2C), chất này chuyển vào perôxixôm, tại đó glicôlat chuyển hoá thành axit amin glixin Glixin chuyển vào ty thể Tại

ty thể, glixin phân giải thành CO2, NH3 và axit amin xêrin CO2 thoát ra chứng tỏ có hô hấp

IV Quan hệ giữa hô hấp với quang hợp và môi trường

IV.1 Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp

Sản phẩm của quang hợp (C6H12O6 và O2) là nguyên liệu của hô hấp Ngược lại sản phẩm của hô hấp là CO2 và

H2O lại là nguyên liệu để tổng hợp nên C6H12O6 và giải phóng ra O2 trong quang hợp

Quang hợp là quá trình tạo vật chất hữu cơ khởi nguyên cho mọi quá trình dị hoá để giải phóng năng lượng cần cho mọi hoạt động sống kể cả quá trình đồng hóa thứ cấp xảy ra trong mọi cơ thể Quá trình quang hợp xảy ra được phải có bộ máy quang hợp

Vật chất cấu thành bộ máy quang hợp lại được tổng hợp từ các sản phẩm trực tiếp xuất phát từ hô hấp Sản phẩm của hô hấp ATP là nguồn năng lượng để cung cấp cho mọi hoạt động trong quang hợp

IV.2 Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường

Các yếu tố của môi trường liên quan đến hô hấp gồm nước, ôxi, nhiệt độ, hàm lượng CO2

a) Nước

Nếu mất nước làm giảm cường độ hô hấp

Cơ quang ở trạng thái ngủ, tăng lượng nước trong hạt khô tử 12 – 18% làm hô hấp tăng lên 4 lần Tăng lượng nước lên đến 33% thì cường độ hô hấp tăng lên đến gần 100 lần

b) Nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp tăng theo đến giới hạn mà hoạt động sống của tế bào vẫn còn bình thường c) Ôxy

Có ôxi mới có hô hấp hiếu khí Hô hấp hiếu khí đảm bảo cho quá trình phân giải hoàn toàn nguyên liệu hô hấp giải phóng ra CO2 và nước, tích luỹ nhiều năng lượng hơn so với phân giải kị khí

d) Hàm lượng CO2

CO2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí cũng như lên men êtylic Nồng độ CO2 cao (hơn 40%) sẽ ức chế

hô hấp

LƯU Ý: Để ôn luyện mọi lúc, mọi nơi! Các em nên cài APP Hoc24h.vn về điện thoại Khi đó tất cả kho đề

ôn luyện đều có trong APP và các em được sử dụng hoàn toàn miễn phí!