- Người ta sử dụng các hoocmôn sinh trưởng trong nông nghiệp để tăng năng suất cây trồng, kéo dài hoặc rút ngắn thời gian thu hoạch, thu hoạch đồng loạt, tạo cây non sớm trong công nghệ [r]
Trang 1CHƯƠNG I: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
1 Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật
a) Trao đổi nước ở thực vật
- Vai trò của nước: Làm dung môi, đảm bảo sự bền vững của hệ thống keo nguyên sinh, đảm bảo hình dạng của tế bào, tham gia vào các quá trình sinh lí của cây (thoát hơi nước làm giảm nhiệt độ của cây, giúp quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường…), ảnh hưởng đến sự phân bố của thực vật
- Hấp thụ nước:
+ Có 2 con đường:
* Con đường qua thành tế bào - gian bào: Nhanh, không được chọn lọc
* Con đường qua chất nguyên sinh - không bào: Chậm, được chọn lọc
+ Cơ chế: Thẩm thấu, do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu
- Vận chuyển nước ở thân:
+ Nước được vận chuyển chủ yếu bằng con đường qua mạch gỗ từ rễ lên lá
Ngoài ra còn con đường qua mạch rây, hoặc vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây và ngược lại
+ Cơ chế: Khuếch tán do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu
Nước được vận chuyển từ rễ lên lá nhờ lực hút do thoát hơi nước của lá, lực đẩy của rễ, lực liên kết giữa các phân
tử nước với nhau và với thành mạch
- Thoát hơi nước:
+ Có 2 con đường:
* Qua khí khổng: Vận tốc lớn, được điều chỉnh
* Qua tầng cutin: Vận tốc nhỏ, không được điều chỉnh
+ Cơ chế: Khuếch tán, được điều chỉnh do cơ chế đóng mở khí khổng
+ Ý nghĩa của thoát hơi nước đối với đời sống thực vật:
* Tạo ra sức hút nước ở rễ
* Giảm nhiệt độ bề mặt thoát hơi tránh cho lá, cây không bị đốt náng khi nhiệt độ quá cao
* Tạo điều kiện để CO2 đi vào thực hiện quá trình quang hợp, giải phóng O2 điều hoà không khí
- Cân bằng nước: Tương quan giữa quá trình hấp thụ nước và thoát hơi nước, đảm bảo cho cây phát triển bình thường
Cân bằng nước được duy trì bởi tưới tiêu hợp lí: Tưới đủ lượng, đúng lúc, đúng cách
- Ảnh hưởng của điều kiện môi trường:
+ Ánh sáng: Tác nhân gây đóng mở khí khổng ảnh hưởng đến thoát hơi nước
+ Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hấp thụ nước ở rễ (do ảnh hưởng đến sinh trưởng và hô hấp ở rễ) và thoát hơi nước ở lá (do ảnh hưởng đến độ ẩm không khí)
+ Độ ẩm: Độ ẩm đất càng tăng thì quá trình hấp thụ nước tăng, độ ẩm không khí càng tăng thì sự thoát hơi nước càng giảm
+ Dinh dưỡng khoáng: Hàm lượng khoáng trong đất càng cao thì áp suất dung dịch đất càng cao hấp thụ nước càng giảm
- Đặc điểm của hệ rễ thích nghi với chức năng hút nước: Rễ có khả năng ăn sâu, lan rộng, có khả năng hướng nước, trên rễ có miền hút với rất nhiều tế bào lông hút
- Đặc điểm của tế bào lông hút thích nghi với chức năng hấp thụ nước:
+ Thành tế bào mỏng, không thấm cutin
+ Có một không bào trung tâm lớn
+ Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh
- Cơ chế đóng, mở khí khổng:
+ Khi lượng nước trong cây lớn, do sự thay đổi của nồng độ các ion, sự thay đổi của các chất thẩm thấu áp suất thẩm thấu trong tế bào đóng tăng nước thẩm thấu vào tế bào đóng tế bào đóng no nước, mặt trong cong lại khí khổng mở
+ Khi thiếu nước, hàm lượng axit abxixic tăng kích thích các bơm ion hoạt động các ion trong tế bào đóng vận chuyển ra ngoài (K+) nước thẩm thấu ra ngoài theo tế bào đóng mất nước, duỗi thẳng khí khổng đóng
b Trao đổi khoáng và nitơ ở thực vật
- Các nguyên tố khoáng được chia thành 2 nhóm:
+ Các nguyên tố khoáng đại lượng: Chủ yếu đóng vai trò cấu trúc của tế bào, cơ thể; điều tiết các quá trình sinh lí
+ Các nguyên tố vi lượng: Chủ yếu đóng vai trò hoạt hóa các enzim
- Quá trình hấp thụ muối khoáng theo 2 cơ chế:
Trang 2Chất hữu cơ NH4+
NO3-Vi khuẩn amôn hoá Vi khuẩn nitrat hoá
+ Chủ động: Ngược chiều gradient nồng độ (từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao), cần năng lượng và chất mang
+ Thụ động: Cùng chiều gradient nồng độ, không cần năng lượng, có thể cần chất mang
- Muối khoáng được hấp thụ vào rễ theo dòng nước bằng hai con đường:
+ Con đường qua thành tế bào - gian bào: Nhanh, không được chọn lọc
+ Con đường qua chất nguyên sinh - không bào: Chậm, được chọn lọc
- Muối khoáng được vận chuyển chủ yếu theo mạch gỗ từ dưới lên do sự chênh lệch nồng độ các chất và được vận chuyển thụ động theo dòng nước
- Đặc điểm của hệ rễ thích nghi với chức năng hút khoáng: Rễ có khả năng ăn sâu, lan rộng, có khả năng hướng nước, trên rễ có miền hút với rất nhiều tế bào lông hút
- Vai trò của nitơ:
+ Vai trò cấu trúc: Nitơ là thành phần của hầu hết các hợp chất trong cây (prôtêin, axit nuclêic…) cấu tạo nên tế bào, cơ thể
+ Vai trò điều tiết: Tham gia thành phần của các enzim, hoocmôn… điều tiết các quá trình sinh lí, hoá sinh trong
tế bào, cơ thể
- Quá trình chuyển hoá nitơ trong đất nhờ các vi khuẩn:
- Quá trình đồng hoá nitơ trong khí quyển:
+ Nhờ vi khuần: Vi khuẩn tự do (Azotobacter, Anabaena…) và vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium, Anabaena azollae…)
+ Thực hiện trong điều kiện:
Có các lực khử mạnh, được cung cấp ATP, có sự tham gia của enzim nitrogenaza, thực hiện trong điều kiện kị khí
2H 2H 2H
NN NH=NH NH2-NH2 NH3
c Qúa trình quang hợp ở thực vật
- Vai trò: Tạo chất hữu cơ cung cấp cho sự sống trên trái đất, biến đổi và tích luỹ năng lượng (năng lượng vật lí thành năng lượng hoá học), hấp thụ CO2 và thải O2 điều hòa không khí
- Lá thực vật C3, thực vật CAM có các tế bào mô giậu chứa các lục lạp, lá thực vật C4 có các tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch chứa các lục lạp
Lục lạp: Có các hạt Grana chứa hệ sắc tố quang hợp (hấp thu và chuyển hoá quang năng thành hoá năng) và chất nền (chứa enzim đồng hoá CO2)
- Bộ máy quang hợp: Lá, lục lạp và hệ sắc tố
+ Lá thường có dạng bản mỏng, luôn hướng về ánh sáng và có cấu trúc phù hợp với chức năng quang hợp (chứa các tế bào mô giậu có mang các lục lạp thực hiện quang hợp, có mạch dẫn nước và muối khoáng, có khí khổng
để trao đổi khí )
+ Lục lạp bao gồm các hạt grana chứa hệ sắc tố, chất vận chuyển điện tử và chất nền chứa nhiều enzim cacbôxi hoá
+ Hệ sắc tố: Có hai nhóm là sắc tố chính (diệp lục) và sắc tố phụ (carôtenôit) Hệ sắc tố có vai trò hấp thu và chuyển hoá quang năng thành hoá năng
Diệp lục ánh sáng chủ yếu ở vùng đỏ và vùng xanh tím
Hệ sắc tố: Có hai nhóm là sắc tố chính (diệp lục) và sắc tố phụ (carôtenôit) Hệ sắc tố có vai trò hấp thu và chuyển hoá quang năng thành hoá năng
Các sắc tố quang hợp hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền cho diệp lục a ở trung tâm phản ứng quang hợp theo sơ đồ:
Carôtenôit Diệp lục b Diệp lục a Diệp lục a trung tâm
Sau đó quang năng được chuyển cho quá trình quang phân li nước và phản ứng quang hoá để hình thành ATP
và NADPH
- Cơ chế: Quang hợp diễn ra trong lục lạp, bao gồm 2 pha: Pha sáng và pha tối
+ Pha sáng: Diễn ra trên màng tilacoit, giống nhau ở các thực vật
Hấp thụ năng lượng ánh sáng:
Chl + h Chl*
Quang phân li nước:
Trang 3Chl*
2 H2O 4 H+ + 4e- + O2
Phot phoril hoá tạo ATP
3 ADP + 3 Pi 3 ATP
Tổng hợp NADPH
2 NADP + 4 H+ 2 NADPH
Phương trình tổng quát:
12H2O + 18ADP + 18Pvô cơ + 12NADP+
18ATP + 12NADPH + 6O2
+ Pha tối: Diễn ra trong chất nền (stroma), khác nhau giữa các nhóm thực vật C3, C4, CAM
Thực vật C3 pha tối thực hiện bằng chu trình Canvin qua 3 giai đoạn chính:
Giai đoạn cacboxil hoá (cố định CO2):
3 RiDP + 3 CO2 6 APG
Giai đoạn khử với sự tham gia của 6ATP và 6NADPH:
6APG 6AlPG
Giai đoạn tái sinh chất nhận RiDP và tạo đường với sự tham gia của 3 ATP:
5AlPG 3RiDP
1AlPG Tham gia tạo C6H12O6
Phương trình tổng quát:
12 H2O + 6 CO2 + Q (năng lượng ánh sáng)
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
- Đặc điểm của thực vật C4: sống ở khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm kéo dài, cấu trúc lá có tế bào bao bó mạch Có cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn nên có năng suất cao hơn
Sơ đồ cơ chế quang hợp ở thực vật C4:
- Đặc điểm của thực vật CAM: Sống ở vùng sa mạc, điều kiện khô hạn kéo dài Vì lấy được ít nước nên tránh mất nước do thoát hơi nước cây đóng khí khổng vào ban ngày và nhận CO2 vào ban đêm khi khí khổng mở có năng suất thấp
Sơ đồ cơ chế quang hợp ở thực vật CAM:
Trang 4Một số đặc điểm phân biệt thực vật C3, C4, CAM
Điều kiện sống Sống chủ yếu ở vùng ôn đới
á nhiệt đới
Sống ở vùng khí hậu nhiệt đới
Sống ở vùng sa mạc, điều kiện khô hạn kéo dài Hình thái giải phẫu lá - Lá bình thường
- Có một loại lục lạp ở tế bào
mô dậu
- Lá bình thường
- Có 2 loại lục lạp ở tế bào mô dậu
và tế bào bao bó mạch
- Lá mọng nước
- Có một loại lục lạp ở tế bào mô dậu
Bảng so sánh quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3 , C4 , CAM
Chất nhận CO2 đầu
tiên
RiDP (Ribulôzơ 1,5 diphôtphat)
PEP (phôtpho enol pyruvat) PEP
và Rubisco
PEP-cacboxilaza
và Rubisco
Sản phẩm cố định CO2
đầu tiên
APG (axit phôtpho glixeric)
AOA (axit oxalo axetic) AOA AM
Không gian thực hiện Lục lạp tế bào mô giậu Lục lạp tế bào mô giậu và lục
lạp tế bào bao bó mạch
Lục lạp tế bào mô dậu
- Qua trình quang hợp chịu ảnh hưởng của các yếu tố:
+ Nồng độ CO2: Nồng độ CO2 tăng dần đến điểm bão hoà thì cường độ quang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở đi, nồng độ CO2 tăng thì cường độ quang hợp giảm dần
+ Ánh sáng: Cường độ ánh sáng tăng dần đến điểm bão hoà thì cường độ quang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở
đi, cường độ ánh sáng tăng thì cường độ quang hợp giảm dần
Thành phần quang phổ: Cây quang hợp mạnh nhất ở miền ánh sáng đỏ sau đó là miền ánh sáng xanh tím + Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng đến nhiệt dộ tối ưu thì cường độ quang hợp tăng rất nhanh, thường đạt cực đại ở 25
-35 oC rồi sau đó giảm mạnh
Trang 5+ Nước: Hàm lượng nước trong không khí, trong lá, trong đất ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước ảnh hưởng đến
độ mở khí khổng ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ CO2 vào lục lạp ảnh hưởng đến cường độ quang hợp
+ Dinh dưỡng khoáng: Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các sắc tố quang hợp, enzim quang hợp… ảnh hưởng đến cường độ quang hợp
- Phân tích thành phần hoá học các sản phẩm cây trồng có: C chiếm 45%, O chiếm 42%, H chiếm 6,5% Tổng 3 nguyên tố này chiếm 90 - 95% (lấy từ CO2 và H2O thông qua quá trình quang hợp) còn lại là các nguyên tố khoáng
Quang hợp quyết định năng suất cây trồng
- Bón phân hợp lí: Bón đủ lượng (căn cứ vào nhu cầu dinh dưỡng của cây, khả năng cung cấp của đất, hệ số
sử dụng phân bón), đúng thời kì (căn cứ vào dáu hiệu bên ngoài của lá cây), đúng cách (bón thúc, hoặc bón lót; bón qua đất hoặc qua lá)
- Thí nghiệm trồng cây ngoài vườn (hoặc trồng trong chậu), bón 3 loại phân hoá học chính: Đạm, lân, kali
- Năng suất sinh học là khối lượng chất khô được tích luỹ được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây; năng suất kinh tế là khối lượng chất khô được tích luỹ trong cơ quan kinh tế (cơ quan lấy chứa các sản phẩm có giá trị kinh tế đối với con người)
- Các biện pháp nhằm nâng cao năng suất cây trồng:
+ Tăng cường độ và hiệu suất quang hợp bằng chọn, tạo giống mới
+ Điều khiển sự sinh trưởng của diện tích lá bằng các biện pháp kĩ thuật
+ Tăng hệ số hiệu quả quang hợp và hệ số kinh tế bằng chọn, tạo giống và các biện pháp kĩ thuật
+ Chọn cây trồng có thời gian sinh trưởng vừa phải, hoặc trồng vào vụ thích hợp
d) Quá trình hô hấp ở thực vật
- Vai trò: Năng lượng giải phóng dưới dạng ATP cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào, cơ thể Một phần năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt để duy trì thân nhiệt thụân lợi cho các phản ứng enzim Hình thành các sản phẩm trung gian là nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất khác trong cơ thể
- Qúa trình hô hấp xảy ra ở các tế bào do có chứa ti thể Ti thể là bào quan thực hiện chức năng hô hấp do có cấu tạo phù hợp:
+ Xoang gian màng là bể chứa H+ tạo chênh lệch nồng độ H+ hình thành ATP khi H+ bơm qua ATP syntaza + Trên màng trong ti thể chứa enzim ATP syntaza và chuỗi vận chuyển điện tử
+ Chất nền chứa các enzim tham gia vào các phản ứng trong chu trình Crep
- Cơ chế: Tùy điều kiện có oxi hoặc không có oxi phân tử mà có thể xảy ra các quá trình sau:
+ Hô hấp hiếu khí (có oxi phân tử) xảy ra theo các giai đoạn: Đường phân, chu trình Crep và chuỗi vận chuyển điện tử (xem lại phần lớp 10)
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + (36 - 38) ATP + Nhiệt
+ Lên men (không có oxi phân tử): Đường phân và phân giải kị khí (tạo các sản phẩm còn nhiều năng lượng: Rượu etilic, axit lactic)
C6H12O6 2 êtilic + 2CO2 + 2ATP + Nhiệt
C6H12O6 2 axit lactic + 2ATP + Nhiệt
- Mối quan hệ: Quang hợp tích luỹ năng lượng, tạo các chất hữu cơ, oxi là nguyên liệu cho quá trình hô hấp; ngược lại hô hấp tạo năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống trong đó có tổng hợp các chất tham gia vào quá trình quang hợp (sắc tố, enzim, chất nhận CO2 ), tạo ra H2O, CO2 là nguyên liệu cho quá trình quang hợp
+ Hô hấp sáng: Là quá trình hấp thụ O2 và giải phóng CO2 ở ngoài sáng
+ Chủ yếu xảy ra ở thực vật C3, trong điều kiện cường độ ánh sáng cao (CO2 cạn kiệt, O2 tích luỹ nhiều) với sự tham gia của ba bào quan: Ti thể, lục lạp, perôxixôm
+ Hô hấp sáng có đặc điểm: Xảy ra đồng thời với quang hợp, không tạo ATP, tiêu hao rất nhiều sản phẩm quang hợp (30 – 50%)
* Các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp:
- Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng đến nhiệt độ tối ưu cường độ hô hấp tăng (do tốc độ các phản ứng enzim tăng); nhiệt độ tăng quá nhiệt độ tối ưu thì cường độ hô hấp giảm
- Hàm lượng nước: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước
- Nồng độ CO2: Cường độ hô hấp tỉ lệ nghịch với nồng độ CO2
- Nồng độ O2: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với nồng độ O2
- Liên hệ với bảo quản nông sản sau thu hoạch
- Giải thích được nguyên tắc bảo quản nông sản:
+ Bảo quản khô: Giảm hàm lượng nước (phơi, sấy khô) tốc độ hô hấp giảm
+ Bảo quản lạnh: Nhiệt độ thấp (để nơi mát, bảo quản trong tủ lạnh ) ức chế phản ứng enzim
+ Bảo quản trong nồng độ CO2 cao (bơm CO2 vào buồng bảo quản): Nồng độ CO2 cao sẽ ức chế quá trình
hô hấp
Trang 62 Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở động vật
a) Tiêu hoá ở các nhóm động vật khác nhau
- Mối quan hệ: Trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường giúp lấy các chất cần thiết (chất dinh dưỡng) từ môi trường ngoài (các chất hữu cơ phức tạp phải trải qua quá trình biến đổi trong hệ tiêu hoá thành chất đơn giản) cung cấp cho quá trình chuyển hoá nội bào
Quá trình chuyển hoá nội bào tạo ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể (trong đó có hoạt động trao đổi chất), tổng hợp các chất cần thiết xây dựng nên tế bào, cơ thể…
Các sản phẩm không cần thiết hoặc thừa được đào thải ra ngoài thông qua hệ bài tiết, hô hấp…
- Tiêu hoá ở các nhóm động vật:
+ Động vật chưa có cơ quan tiêu hoá (động vật đơn bào): Tiêu hoá chủ yếu là nội bào Thức ăn được thực bào và bị phân huỷ nhờ enzim thuỷ phân chứa trong lizôxôm
+ Động vật có túi tiêu hoá: Thức ăn được tiêu hoá ngoại bào (nhờ các enzim tiết ra từ các tế bào tuyến tiêu hoá trên thành túi) và tiêu hoá nội bào
+ Động vật đã hình thành ống tiêu hoá và các tuyến tiêu hoá: Tiêu hóa ngoại bào (diễn ra trong ống tiêu hóa, nhờ enzim thủy phân tiết ra từ các tế bào tuyến tiêu hóa) Thức ăn đi qua ống tiêu hóa sẽ được biến đổi cơ học và hóa học thành những chất dinh dưỡng đơn giản và được hấp thụ vào máu
- Tiêu hóa ở động vật ăn thịt và động vật ăn thực vật có nhiều điểm khác nhau:
+ Động vật ăn thịt: Có răng nanh, răng trước hàm và răng ăn thịt phát triển, ruột ngắn Thức ăn được tiêu hóa cơ học và hóa học
+ Động vật ăn thực vật: Có các răng dùng nhai và nghiền thức ăn phát triển; dạ dày một ngăn hoặc 4 ngăn, manh tràng rất phát triển, ruột dài Thức ăn được tiêu hóa cơ học, hóa học và biến đổi nhờ vi sinh vật
- Làm rõ quá trình tiêu hoá ở động vật ăn thịt:
+ Ở khoang miệng: Chủ yếu là biến đổi cơ học nhờ răng, ngoài ra có tiêu hoá hoá học nhờ enzim tiết ra từ tuyến nước bọt
+ Ở dạ dày: Có sự biến đổi cơ học (nhờ những lớp cơ dày của thành dạ dày) và biến đổi hoá học (nhờ enzim tiết ra từ tuyến vị)
+ Ở ruột: Chủ yếu là tiêu hoá hoá học nhờ enzim của dịch tuỵ, dịch mật và dịch ruột
- Hấp thụ các chất dinh dưỡng: Diễn ra ở ruột nhờ bề mặt hấp thụ của ruột lớn, trên đó có các lông ruột và các lông cực nhỏ với hệ thống mao mạch máu và mao mạch bạch huyết
Các chất dinh dưỡng được hấp thụ theo cơ chế thụ động (glixerin, axit béo, vitamin tan trong dầu) hoặc
cơ chế chủ động (glucô, axit amin )
Các chất hấp thụ theo con đường máu hoặc bạch huyết
So sánh sự biến đổi hoá học và sinh học ở động vật nhai lại, động vật có dạ dày đơn, chim ăn hạt và gia cầm:
Điểm so sánh Động vật nhai lại Động vật có dạ dày đơn Chim ăn hạt và gia cầm
Biến đổi cơ
học
Lần ăn đầu nhai sơ qua, nhai kĩ lại lúc nghỉ ngơi nhờ răng
Nhai kĩ hơn động vật nhai lại nhờ răng
Thức ăn được mổ và nuốt ngay (không có răng) diều tiết dịch nhày làm trơn và mềm thức ăn Sau
đó được nghiền nát ở dạ dày cơ Biến đổi hoá
học và sinh
học
- Dạ dày 4 ngăn (dạ
cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách và dạ múi khế)
- Biến đổi sinh học ở
dạ cỏ nhờ vi sinh vật
- Biến đổi hoá học:
+ Ở dạ dày: chủ yếu xảy ra ở dạ múi khế dưới tác dụng của HCl và enzim của dịch vị
+ Ở ruột: Tiêu hoá hoá học nhờ enzim của dịch tuỵ, dịch mật và dịch ruột
- Dạ dày đơn
- Biến đổi sinh học ở ruột tịt (mang tràng) nhờ vi sinh vật
- Biến đổi hoá học:
+ Ở dạ dày: thức ăn được biến đổi dưới tác dụng của HCl và enzim của dịch vị
+ Ở ruột: Tiêu hoá hoá học nhờ enzim của dịch tuỵ, dịch mật và dịch ruột
- Dạ dày tuyến và dạ dày cơ (mề)
- Không có biến đổi sinh học
- Biến đổi hoá học:
+ Ở dạ dày: thức ăn được biến đổi dưới tác dụng của HCl và enzim của dịch vị tiết ra từ dạ dày tuyến
+ Ở ruột: Tiêu hoá hoá học nhờ enzim của dịch tuỵ, dịch mật và dịch ruột
Trang 7b) Hô hấp ở các nhóm động vật khác nhau
Hô hấp bao gồm: Hô hấp ngoài và hô hấp trong
- Hô hấp ngoài: Trao đổi khí với môi trường bên ngoài theo cơ chế khuếch tán cung cấp oxi cho hô hấp tế bào, thải CO2 từ hô hấp tế bào ra ngoài Ở động vật có 4 hình thức trao đổi khí chủ yếu:
+ Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể (động vật đơn bào, đa bào bậc thấp):
Động vật đơn bào: khí O2 và CO2 được khuếch tán qua bề mặt tế bào
Động vật đa bào bậc thấp: khí O2 và CO2 được khuếch tán qua bề mặt cơ thể
+ Trao đổi khí bằng hệ thống ống khí (côn trùng…): Hệ thống ống khí phân nhánh nhỏ dần và tiếp xúc trực tiếp với tế bào Khí O2 và CO2 được trao đổi qua hệ thống ống khí
Sự thông khí được thực hiện nhờ sự co giãn của phần bụng
+ Trao đổi khí bằng mang (cá, tôm…): Mang có các cung mang, trên các cung mang có phiến mang có bề mặt mỏng và chứa rất nhiều mao mạch máu Khí O2 trong nước khuếch tán qua mang vào máu và khí CO2 khuếch tán từ máu qua mang vào nước
Dòng nước đi qua mang nhờ đóng mở của miệng, nắp mang và diềm nắp mang Dòng nước cháy bên ngoài mao mạch ngược chiều với dòng máu chảy trong mao mạch tăng hiệu quả trao đổi khí
+ Trao đổi khí bằng phổi (chim, thú…): Phổi thú có nhiều phế nang, phế nang có bề mặt mỏng và chứa nhiều mao mạch máu Phổi chim có thêm nhiều ống khí Khí O2 và CO2 được trao đổi qua bề mặt phế nang
Sự thông khí chủ yếu nhờ các cơ hô hấp làm thay đổi thể tích khoang thân (bò sát), khoang bụng (chim) hoặc lồng ngực (thú); hoặc nhờ sự nâng lên, hạ xuống của thềm miệng (lưỡng cư)
Nhờ hệ thống túi khí mà phổi chim luôn có không khí giàu O2 cả khi hít vào và thở ra
- Vận chuyển O2, CO2 trong cơ thể: O2 được vận chuyển theo máu (chủ yếu nhờ sắc tố hô hấp) sau đó được khuếch tán vào trong tế bào cung cấp cho quá trình hô hấp tế bào, CO2 là sản phẩm của hô hấp tế bào khuếch tán vào máu và được vận chuyển tới phổi (hoặc mang) thải ra ngoài môi trường
- Hô hấp trong (hô hấp tế bào): Diễn ra qua các giai đoạn khác nhau, có thể hô hấp hiếu khí (có oxi) hay lên men (không có oxi)
c) Vận chuyển các chất trong cơ thể (sự tuần hoàn máu và dịch mô)
- Động vật đơn bào và nhiều loài động vật đa bào bậc thấp không có hệ tuần hoàn, các chất được trao đổi qua bề mặt cơ thể
- Giun đất, các động vật đa bào bậc cao đã có hệ tuần hoàn, dịch tuần hoàn (máu, dịch mô) được vận chuyển đi khắp cơ thể cung cấp chất dinh dưỡng và oxi cho các tế bào, đồng thời nhận các chất thải từ các tế bào để vận chuyển tới cơ quan bài tiết nhờ hoạt động của tim và hệ mạch Tùy theo cấu tạo hệ mạch có thể phân biệt hệ tuần hoàn hở và hệ tuần hoàn kín
+ Hệ tuần hoàn hở: Có một đoạn máu đi ra khỏi mạch máu và trộn lẫn với dịch mô, máu lưu thông với tốc độ chậm
+ Hệ tuần hoàn kín: Máu lưu thông trong mạch kín với tốc độ cao, khả năng điều hòa và phân phối máu nhanh
Hệ tuần hoàn kín có 2 loại: Tuần hoàn đơn (một vòng tuần hoàn) và tuần hoàn kép (hai vòng tuần hoàn) Tuần hoàn kép có ưu điểm hơn tuần hoàn đơn vì máu sau khi được trao đổi (lấy oxi) từ cơ quan trao đổi khí trở
về tim, sau đó mới được tim bơm đi nuôi cơ thể nên áp lực, tốc độ máu lớn hơn, máu đi được xa hơn
Chiều hướng tiến hoá của hệ tuần hoàn:
+ Từ chưa có hệ tuần hoàn có hệ tuần hoàn và hệ tuần hoàn ngày càng hoàn thiện
+ Từ hệ tuần hoàn hở hệ tuần hoàn kín
+ Từ tuần hoàn đơn (tim 3 ngăn với một vòng tuần hoàn) tuần hoàn kép (từ tim ba ngăn, máu pha nhiều
tim ba ngăn với vách ngăn trong tâm thất, máu ít pha trộn hơn tim bốn ngăn máu không pha trộn)
- Hoạt động của tim:
+ Tính tự động của tim: Tim co giãn tự động theo chu kì do có hệ dẫn truyền tim (bao gồm nút xoang nhĩ, nút nhĩ thất, bó His và mạng Puôckin)
+ Tim hoạt động theo chu kì: Mỗi chu kì tim bắt đầu từ pha co tâm nhĩ pha co tâm thất pha giãn chung
- Hoạt động của hệ mạch:
+ Huyết áp: Là áp lực máu tác dụng lên thành mạch Huyết áp giảm dần trong hệ mạch
Huyết áp có hai trị số: Huyết áp tối đa (tâm thu) và huyết áp tối thiểu (tâm trương)
+ Vận tốc máu: là tốc độ máu chảy trong một giây Vận tốc máu phụ thuộc vào tiết diện mạch và chênh lệch huyết áp giữa các đoạn mạch
Vận tốc máu nhỏ nhất ở mao mạch, đảm bảo cho sự trao đổi chất giữa máu và tế bào
- Hiểu được cơ chế điều hoà tim – mạch:
+ Điều hoà hoạt động tim: Tim được điều hoà bởi trung ương giao cảm và đối giao cảm với các dây thần kinh:
Trang 8Dây giao cảm làm tăng nhịp và sức co tim.
Dây đối giao cảm làm giảm nhịp và sức co tim
+ Điều hoà hoạt động hệ mạch:
Dây giao cảm gây co mạch
Dây đối giao cảm gây giãn mạch
+ Phản xạ điều hoà tim – mạch:
Kích thích (thay đổi huyết áp, nồng độ CO2 ) cơ quan thụ cảm (áp thụ quan và hoá thụ quan) dây thần kinh hướng tâm trung ương thần kinh dây li tâm tim – mạch (tăng nhịp tim, co mạch hoặc giảm nhịp tim, giãn mạch)
d) Các cơ chế đảm bảo sự cân bằng nội môi
- Nội cân bằng (cân bằng nội môi) là duy trì sự ổn định môi trường trong cơ thể (duy trì ổn định áp suất thẩm thấu, huyết áp, pH, thân nhiệt ), đảm bảo cho sự tồn tại và thực hiện các chức năng sinh lí của tế bào đảm bảo sự tồn tại và phát triển của động vật
Cơ chế cân bằng nội môi có sự tham gia của các bộ phận: Bộ phận tiếp nhận kích thích, bộ phận điều khiển
và bộ phận thực hiện Trong cơ chế này quá trình liên hệ ngược đóng vai trò quan trọng
Cơ chế đảm bảo cân bằng nội môi có sự tham gia của các hệ cơ quan như bài tiết, tuần hoàn, hô hấp, thần kinh, nội tiết
* Cân bằng áp suất thẩm thấu:
- Vai trò của thận:
+ Điều hoà lượng nước: Khi áp suất thẩm thấu tăng, hoặc thể tích máu giảm vùng dưới đồi tăng tiết ADH, tăng uống nước giảm tiết nước tiểu Ngược lại, khi lượng nước trong cơ thể tăng làm giảm áp suất thẩm thấu, tăng thể tích máu tăng bài tiết nước tiểu
+ Điều hoà muối khoáng: Khi Na+ trong máu giảm tuyến trên thận tăng tiết anđostêron tăng tái hấp thụ
Na+ từ các ống thận Ngược lại, khi thừa Na+ tăng áp suất thẩm thấu gây cảm giác khát uống nước nhiều muối dư thừa sẽ loại thải qua nước tiểu
- Vai trò của gan:
+ Điều hoà glucô huyết: Glucô tăng hoocmôn insulin glicôgen; nếu glucô giảm hoocmôn glucagôn
glucô
Ngoài điều hoà glucô huyết còn có vai trò:
+ Điều hoà prôtêin huyết tương: Khi prôtêin huyết tương giảm gan tăng sản xuất prôtêin huyết tương và ngược lại
* Cân bằng nội môi:
- pH nội môi được duy trì ổn định là nhờ hệ đệm, phổi và thận
- Hệ đệm có khả năng lấy đi ion H+ (khi ion H+ dư thừa) hoặc ion OH- (khi thừa OH-) khi các ion này làm thay đổi pH của môi trường trong
- Có các hệ đệm:
Hệ đệm bicacbonat: H2CO3/NaHCO3
Hệ đêm photphat: NaH2PO4/NaHPO4
Hệ đệm prôtêinat (prôtêin)
* Cân bằng nhiệt:
Khi trời nóng, hoạt động mạnh: Giảm sinh nhiệt, tăng thoát nhiệt
Khi trời lạnh: Tăng sinh nhiệt, giảm thoát nhiệt
Chương II CẢM ỨNG
1 Cảm ứng ở thực vật
Cảm ứng:
- Khái niệm: Là khả năng phản ứng của thực vật đối với các kích thích của môi trường
- Đặc điểm: Phản ứng chậm, phản ứng khó nhận thấy, hình thức phản ứng kém đa dạng
- Có 2 hình thức: Hướng động (vận động định hướng) và ứng động (vận động cảm ứng)
Hướng động.
- Hướng động là vận động sinh trưởng định hướng đối với kích thích từ một phía của tác nhân trong ngoại cảnh
do sự sai khác về tốc độ sinh trưởng tại hai phía của cơ quan (thân, rễ)
- Vận động sinh trưởng có thể hướng tới nguồn kích thích (hướng động dương) hoặc tránh xa nguồn kích thích (hướng động âm)
Trang 9- Tùy theo tác nhân kích thích, có các kiểu hướng động:
+ Hướng sáng: Phản ứng sinh trưởng của thực vật đáp ứng lại tác động của ánh sáng
Thân, cành hướng sáng dương, rễ hướng sáng âm
+ Hướng đất (hướng trọng lực): Phản ứng sinh trưởng của thực vật đáp ứng lại tác động của trọng lực (hướng về tâm quả đất)
Rễ hướng đất dương, thân cành hướng hướng đất âm
+ Hướng hóa: Phản ứng sinh trưởng của thực vật đáp ứng lại tác động của hóa chất
+ Hướng tiếp xúc: Phản ứng sinh trưởng của thực vật đáp ứng lại tác động của vật tiếp xúc với bộ phận của cây
- Vai trò: Hướng động giúp cây sinh trưởng hướng tới tác nhân môi trường thuận lợi giúp cây thích ứng với những biến động của điều kiện môi trường để tồn tại và phát triển
Ứng động.
- Ứng động là vận động của cây phản ứng lại sự thay đổi của tác nhân môi trường tác động đồng đều đến các bộ phận của cây
- Tùy theo vận động có gây ra sự sinh trưởng của thực vật hay không mà người ta chia ra ứng động sinh trưởng
và ứng động không sinh trưởng
+ Ứng động sinh trưởng: Thường là các vận động liên quan đến đồng hồ sinh học Là vận động cảm ứng do sự khác biệt về tốc độ sinh trưởng của các tế bào tại hai phía đối diện nhau của cơ quan (như lá, cánh hoa)
Tùy thuộc tác nhân kích thích, ứng động sinh trưởng được chia thành các kiểu tương ứng: Quang ứng động, nhiệt ứng động
Các vận động này có thể liên quan đến các hoocmon thực vật
+ Ứng động không sinh trưởng: Các vận động cảm ứng có liên quan đến sức trương nước của các miền chuyên hóa
Các dạng ứng động không sinh trưởng: Ứng động sức trương (như vận động tự vệ), ứng động tiếp xúc và hóa ứng động (vận động bắt mồi)
- Vai trò: Ứng động giúp thực vật thích nghi đa dạng đối với sự biến đổi của môi trường để tồn tại và phát triển
2 Cảm ứng ở động vật
a) Cảm ứng ở các nhóm động vật
- Khái niệm: Cảm ứng là khả năng cơ thể động vật phản ứng lại các kích thích của môi trường (bên trong và bên ngoài cơ thể) để tồn tại và phát triển
- Phân biệt đặc điểm cảm ứng:
Thực vật: Phản ứng chậm, phản ứng khó nhận thấy, hình thức phản ứng kém đa dạng
Động vật: Phản ứng nhanh, phản ứng dễ nhận thấy, hình thức phản ứng đa dạng
- Tiến hoá của các hình thức cảm ứng:
+ Cảm ứng ở động vật đơn bào:
* Chưa có hệ thần kinh
* Hình thức cảm ứng là hướng động: Chuyển động đến các kích thích (hướng động dương) hoặc tránh xa kích thích (hướng động âm)
Cơ thể phản ứng lại bằng chuyển động của cơ thể hoặc co rút chất nguyên sinh
+ Cảm ứng ở động vật đa bào:
* Đã có hệ thần kinh
* Hình thức cảm ứng là các phản xạ: Phản ứng trả lời các kích thích của môi trường thông qua hệ thần kinh
Nhờ có hệ thần kinh mà phản ứng diễn ra nhanh hơn và ngày càng chính xác, tuỳ thuộc vào mức độ tiến hoá của hệ thần kinh
Hệ thần kinh Đặc điểm cấu tạo hệ thần kinh Đặc điểm cảm ứng
Hệ thần kinh
dạng lưới
Các tế bào thần kinh nằm rải rác trong cơ thể và liên hệ với nhau bằng các sợi thần kinh
Phản ứng với kích thích bằng cách co toàn bộ cơ thể, do vậy tiêu tốn nhiều năng lượng
Hệ thần kinh
dạng chuỗi
hạch
Các tế bào thần kinh tập hợp lại thành các hạch thần kinh nằm dọc theo chiều dài của cơ thể
Phản ứng mang tính chất định khu, chính xác hơn, tiết kiệm năng lượng hơn so với hệ thần kinh dạng lưới
Hệ thần kinh
dạng ống
Hình thành nhờ số lượng lớn các tế bào thần kinh tập hợp lại ống thần kinh nằm dọc theo vùng lưng của cơ thể Não bộ phát triển
Phản ứng mau lẹ, chính xác và tinh tế hơn, ít tiêu tốn năng lượng hơn
Có thể thực hiện các phản xạ đơn giản và phản
xạ phức tạp
Trang 10b) Điện tĩnh (điện thế nghỉ) và điện động (điện thế hoạt động)
- Điện sinh học là khả năng tích điện của tế bào, cơ thể
- Điện sinh học bao gồm điện thế nghỉ (điện tĩnh) và điện thế hoạt động
* Điện thế nghỉ: là sự chênh lệch điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào nghỉ ngơi (không bị kích thích), phía trong màng tế bào tích điện âm so với phía ngoài màng tích điện dương
Nguyên nhân là do: sự chênh lệch nồng độ Na+, K+ hai bên màng; tính thấm của màng đối với ion K+
(cổng Kali mở để ion kali đi từ trong ra ngoài); lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu; hoạt động của bơm Na – K
* Điện hoạt động: Là sự thay đổi điện thế giữa trong và ngoài màng khi nơron bị kích thích
Nguyên nhân là do: sự thay đổi tính thấm của màng đối với các ion thay đổi, gây nên sự khử cực (khi Na+
từ ngoài vào tế bào) - đảo cực (Na+ tiếp tục vào) - tái phân cực (khi K+ từ trong tế bào ra ngoài)
c) Dẫn truyền xung thần kinh trong tổ chức thần kinh
- Trên sợi thần kinh không có bao miêlin, xung thần kinh truyền liên tục từ vùng này sang vùng khác kế tiếp
- Trên sợi thần kinh có bao miêlin, xung thần kinh truyền theo kiểu nhảy cóc từ eo Ranvie này sang eo Ranvie tiếp theo tốc độ truyền xung nhanh hơn trên sợi không có bao miêlin
- Chuyển xung thần kinh qua xináp: Xung thần kinh truyền đến tận cùng của mỗi sợi thần kinh, tới các chuỳ xináp sẽ làm thay đổi tính them đối với Ca2+ Ca2+ tràn từ dịch mô vào dịch bào ở chuỳ xi náp vỡ các bóng chứa chất trung gian hoá học vào khe xi náp đến màng sau xináp làm thay đổi tính thấm màng sau xináp tạo thành xung thần kinh truyền đi tiếp
Trong cung phản xạ, xung thần kinh chỉ truyền theo một chiều từ cơ quan thụ cảm đến cơ quan đáp ứng
- Phản xạ là thuộc tính cơ bản của mọi cơ thể có hệ thần kinh
- Cung phản xạ bao gồm các bộ phận:
+ Bộ phận tiếp nhận kích thích (cơ quan thụ cảm)
+ Bộ phận phân tích và tổng hợp thông tin để quyết định hình thức và mức độ phản ứng (hệ thần kinh) + Bộ phận thực hiện phản ứng (cơ, tuyến)
- Cấu tạo của hệ thần kinh càng phức tạp thì số lượng phản xạ càng nhiều, phản xạ càng chính xác
- Có các loại phản xạ: Phản xạ không điều kiện (số lượng hạn chế) và phản xạ có điều kiện (số lượng ngày càng nhiều trong quá trình sống)
d) Tập tính ở động vật và thói quen ở người
- Tập tính là một chuỗi những phản ứng của động vật trả lời kích thích từ môi trường (bên trong hoặc bên ngoài
cơ thể) nhờ đó động vật thích nghi với môi trường sống để tồn tại và phát triển
- Dựa vào đặc điểm có thể phân biệt 2 loại tập tính chính là: Tập tính bẩm sinh và tập tính học được (tập tính thứ sinh)
+ Tập tính bẩm sinh là những hoạt động cơ bản của động vật, có từ khi sinh ra, được di truyền từ bố mẹ, đặc trưng cho loài
+ Tập tính học được là loại tập tính được hình thành trong quá trình sống của cá thể, thông qua học tập và rút kinh nghiệm
* Cơ sở của tập tính là phản xạ: Tập tính bẩm sinh là chuỗi phản xạ không điều kiện, tập tính học được là những phản xạ có điều kiện
- Một số dạng tập tính phổ biến ở động vật: Tập tính kiếm ăn, tập tính bảo vệ lãnh thổ, tập tính sinh sản, tập tính
di cư, tập tính xã hội
- Một số hình thức học tập chủ yếu làm biến đổi tập tính của động vật là: quen nhờn, in vết, điều kiện hóa đáp ứng, điều kiện hóa hành động, học ngầm và học khôn
- Ứng dụng của tập tính vào thực tiễn: Lợi dụng tập tính của động vật để diệt trừ sâu hại trong nông, lâm nghiệp; làm thay đổi tập tính vốn có của động vật (qua huấn luyện, thuần dưỡng) để phục vụ đời sống con người (giải trí, chăn nuôi…) bằng con đường hình thành phản xạ có điều kiện
Chương III SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN
1 Sinh trưởng và phát triển ở thực vật
- Sinh trưởng là quá trình tăng lên về số lượng, kích thước tế bào làm cho cây lớn lên trong từng giai đoạn, tạo
cơ quan sinh dưỡng như rễ, thân, lá
- Phát triển là quá trình biến đổi về chất lượng (cấu trúc và chức năng sinh lí) các thành phần tế bào, mô, cơ quan làm cho cây ra hoa, kết quả, tạo hạt
- Giữa sinh trưởng và phát triển có mối quan hệ mật thiết, liên tiếp và xen kẽ nhau trong đời sống thực vật Sự biến đổi về số lượng rễ, thân, lá dẫn đến sự thay đổi về chất lượng ở hoa, quả, hạt
- Sinh trưởng và phát triển của thực vật được chia làm 2 pha:
+ Sinh trưởng phát triển sinh dưỡng: Hoạt động sinh trưởng, phát triển của cơ quan sinh dưỡng (thân, rễ, lá) chiếm ưu thế