Giáo án Chương I: Chuyển hoá vật chất và năng lượng14142

Chương I CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG CỤ THỂ HOÁ CHUẨN KIẾN THỨC, KĨ NĂNG (CƠ BẢN) Chuyển hoá vật chất lượng thực vật a) Trao đổi nước thực vật - Vai trò nước: Làm dung môi, đảm bảo bền vững hệ thống keo nguyên sinh, đảm bảo hình dạng tế bào, tham gia vào trình sinh lí (thốt nước làm giảm nhiệt độ cây, giúp trình trao đổi chất diễn bình thường…), ảnh hưởng đến phân bố thực vật * Hấp thụ nước: + Có đường: * Con đường qua thành tế bào - gian bào: Nhanh, không chọn lọc * Con đường qua chất nguyên sinh - không bào: Chậm, chọn lọc + Cơ chế: Thẩm thấu, chênh lệch áp suất thẩm thấu *Vận chuyển nước thân: + Nước vận chuyển chủ yếu đường qua mạch gỗ từ rễ lên Ngồi cịn đường qua mạch rây, vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây ngược lại + Cơ chế: Khuếch tán chênh lệch áp suất thẩm thấu Nước vận chuyển từ rễ lên nhờ lực hút thoát nước lá, lực đẩy rễ, lực liên kết phân tử nước với với thành mạch -*Thốt nước: + Có đường: * Qua khí khổng: Vận tốc lớn, điều chỉnh * Qua tầng cutin: Vận tốc nhỏ, không điều chỉnh + Cơ chế: Khuếch tán, điều chỉnh chế đóng mở khí khổng + Ý nghĩa thoát nước đời sống thực vật: * Tạo sức hút nước rễ * Giảm nhiệt độ bề mặt thoát  tránh cho lá, không bị đốt náng nhiệt độ cao * Tạo điều kiện để CO2 vào thực q trình quang hợp, giải phóng O2 điều hồ khơng khí * Cân nước: Tương quan q trình hấp thụ nước thoát nước, đảm bảo cho phát triển bình thường Cân nước trì tưới tiêu hợp lí: Tưới đủ lượng, lúc, cách * Ảnh hưởng điều kiện môi trường: + Ánh sáng: Tác nhân gây đóng mở khí khổng  ảnh hưởng đến thoát nước + Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hấp thụ nước rễ (do ảnh hưởng đến sinh trưởng hô hấp rễ) thoát nước (do ảnh hưởng đến độ ẩm khơng khí) + Độ ẩm: Độ ẩm đất tăng trình hấp thụ nước tăng, độ ẩm khơng khí tăng nước giảm + Dinh dưỡng khoáng: Hàm lượng khoáng đất cao áp suất dung dịch đất cao  hấp thụ nước giảm b Trao đổi khoáng nitơ thực vật - Các nguyên tố khống chia thành nhóm: + Các ngun tố khống đại lượng: Chủ yếu đóng vai trị cấu trúc tế bào, thể; điều tiết trình sinh lí + Các nguyên tố vi lượng: Chủ yếu đóng vai trị hoạt hóa enzim - Q trình hấp thụ muối khoáng theo chế: + Chủ động: Ngược chiều gradient nồng độ (từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao), cần lượng chất mang + Thụ động: Cùng chiều gradient nồng độ, khơng cần lượng, cần chất mang -*Trình bày ảnh hưởng điều kiện môi trường: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm đất, pH đất, độ thoáng khí -*Vai trị nitơ: + Vai trị cấu trúc: Nitơ thành phần hầu hết hợp chất (prôtêin, axit nuclêic…) cấu tạo nên tế bào, thể + Vai trò điều tiết: Tham gia thành phần enzim, hoocmơn… điều tiết q trình sinh lí, hố sinh tế bào, thể - Q trình chuyển hố nitơ đất nhờ vi khuẩn: Vi khuẩn amơn hố Chất hữu Vi khuẩn nitrat hố NH4+ NO3- - Q trình đồng hố nitơ khí quyển: + Nhờ vi khuần: Vi khuẩn tự (Azotobacter, Anabaena…) vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium, Anabaena azollae…) + Thực điều kiện: ThuVienDeThi.com Có lực khử mạnh, cung cấp ATP, có tham gia enzim nitrogenaza, thực điều kiện kị khí 2H 2H 2H NN NH=NH NH -NH NH * Giải thích bón phân hợp lí tạo suất cao trồng - Bón phân hợp lí: Bón đủ lượng (căn vào nhu cầu dinh dưỡng cây, khả cung cấp đất, hệ số sử dụng phân bón), thời kì (căn vào dáu hiệu bên cây), cách (bón thúc, bón lót; bón qua đất qua lá) c Qúa trình quang hợp thực vật - Vai trò: Tạo chất hữu cung cấp cho sống trái đất, biến đổi tích luỹ lượng (năng lượng vật lí thành lượng hố học), hấp thụ CO2 thải O2 điều hịa khơng khí *Quang hợp nhóm thực vật C3,C4 Và CAM - Lá thực vật C3, thực vật CAM có tế bào mơ giậu chứa lục lạp, thực vật C4 có tế bào mơ giậu tế bào bao bó mạch chứa lục lạp Lục lạp: Có hạt Grana chứa hệ sắc tố quang hợp (hấp thu chuyển hoá quang thành hoá năng) chất (chứa enzim đồng hoá CO2) Hệ sắc tố: Có hai nhóm sắc tố (diệp lục) sắc tố phụ (carôtenôit) Hệ sắc tố có vai trị hấp thu chuyển hố quang thành hoá Các sắc tố quang hợp hấp thụ lượng ánh sáng truyền cho diệp lục a trung tâm phản ứng quang hợp theo sơ đồ: Carôtenôit  Diệp lục b  Diệp lục a  Diệp lục a trung tâm Sau quang chuyển cho trình quang phân li nước phản ứng quang hố để hình thành ATP NADPH * Cơ chế: Quang hợp diễn lục lạp, bao gồm pha: Pha sáng pha tối + Pha sáng: Diễn màng tilacoit, giống thực vật  Hấp thụ lượng ánh sáng: Chl + h  Chl*  Quang phân li nước: Chl* H2O  H+ + 4e- + O2  Phot phoril hoá tạo ATP ADP + Pi  ATP  Tổng hợp NADPH NADP + H+  NADPH Phương trình tổng quát: 12H2O + 18ADP + 18Pvô + 12NADP+  18ATP + 12NADPH + 6O2 + Pha tối: Diễn chất (stroma), khác nhóm thực vật C3, C4, CAM Thực vật C3 pha tối thực chu trình Canvin qua giai đoạn chính:  Giai đoạn cacboxil hoá (cố định CO2): RiDP + CO2  APG  Giai đoạn khử với tham gia 6ATP 6NADPH: 6APG  6AlPG  Giai đoạn tái sinh chất nhận RiDP tạo đường với tham gia ATP: 5AlPG  3RiDP 1AlPG  Tham gia tạo C6H12O6 Phương trình tổng quát: 12 H2O + CO2 + Q (năng lượng ánh sáng)  C6H12O6 + O2 + H2O - Đặc điểm thực vật C4: sống khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm kéo dài, cấu trúc có tế bào bao bó mạch Có cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, nước thấp nên có suất cao Sơ đồ chế quang hợp thực vật C4 : ThuVienDeThi.com - Đặc điểm thực vật CAM: Sống vùng sa mạc, điều kiện khơ hạn kéo dài Vì lấy nước nên tránh nước nước đóng khí khổng vào ban ngày nhận CO2 vào ban đêm khí khổng mở có suất thấp Sơ đồ chế quang hợp thực vật CAM: * Qua trình quang hợp chịu ảnh hưởng yếu tố: + Nồng độ CO2: Nồng độ CO2 tăng dần đến điểm bão hồ cường độ quang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở đi, nồng độ CO2 tăng cường độ quang hợp giảm dần + Ánh sáng: Cường độ ánh sáng tăng dần đến điểm bão hoà cường độ quang hợp tăng dần; từ điểm bão hồ trở đi, cường độ ánh sáng tăng cường độ quang hợp giảm dần Thành phần quang phổ: Cây quang hợp mạnh miền ánh sáng đỏ sau miền ánh sáng xanh tím + Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng đến nhiệt dộ tối ưu cường độ quang hợp tăng nhanh, thường đạt cực đại 25 - 35 oC sau giảm mạnh + Nước: Hàm lượng nước khơng khí, lá, đất ảnh hưởng đến q trình 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 trình tổng hợp sắc tố quang hợp, enzim quang hợp… ảnh hưởng đến cường độ quang hợp - Phân tích thành phần hố học sản phẩm trồng có: C chiếm 45%, O chiếm 42%, H chiếm 6,5% Tổng nguyên tố chiếm 90 - 95% (lấy từ CO2 H2O thơng qua q trình quang hợp) cịn lại ngun tố khống  Quang hợp định suất trồng - Năng suất sinh học khối lượng chất khơ tích luỹ ngày gieo trồng suốt thời gian sinh trưởng cây; suất kinh tế khối lượng chất khơ tích luỹ quan kinh tế (cơ quan lấy chứa sản phẩm có giá trị kinh tế người) Một số đặc điểm phân biệt thực vật C , C , CAM Điểm so sánh Điều kiện sống Hình thái giải phẫu Cường độ quang hợp C3 Sống chủ yếu vùng ôn đới nhiệt đới - Lá bình thường - Có loại lục lạp tế bào mơ dậu Trung bình C4 Sống vùng khí hậu nhiệt đới - Lá bình thường - Có loại lục lạp tế bào mơ dậu tế bào bao bó mạch Cao ThuVienDeThi.com CAM Sống vùng sa mạc, điều kiện khô hạn kéo dài - Lá mọng nước - Có loại lục lạp tế bào mô dậu Thấp Nhu cầu nước Cao Hơ hấp sáng Năng suất sinh học Có Trung bình Thấp, 1/2 thực vật C3 Khơng Cao Thấp Khơng Thấp Bảng so sánh q trình quang hợp nhóm thực vật C3 , C4 , CAM Điểm so sánh Chất nhận CO2 Enzim cố định CO2 Sản phẩm cố định CO2 Chu trình Canvin Không gian thực C3 RiDP (Ribulôzơ 1,5 diphôtphat) Rubisco APG (axit phơtpho glixeric) Có Lục lạp tế bào mô giậu C4 PEP (phôtpho enol pyruvat) PEP-cacboxilaza Rubisco AOA (axit oxalo axetic) CAM PEP PEP-cacboxilaza Rubisco AOA  AM Có Lục lạp tế bào mơ giậu lục lạp tế bào bao bó mạch Ban ngày Cao Có Lục lạp tế bào mơ dậu Thời gian Ban ngày Cả ngày đêm Năng suất sinh học Trung bình Thấp d) Q trình hơ hấp thực vật - Vai trị: Năng lượng giải phóng dạng ATP cung cấp cho hoạt động sống tế bào, thể Một phần lượng giải phóng dạng nhiệt để trì thân nhiệt thụân lợi cho phản ứng enzim Hình thành sản phẩm trung gian nguyên liệu cho trình tổng hợp chất khác thể - Qúa trình hơ hấp xảy tế bào có chứa ti thể - Cơ chế: Tùy điều kiện có oxi khơng có oxi phân tử mà xảy q trình sau: + Hơ hấp hiếu khí (có oxi phân tử) xảy theo giai đoạn: Đường phân, chu trình Crep chuỗi vận chuyển điện tử (xem lại phần lớp 10) C6H12O6 + 6O2 + 6H2O  6CO + 12H O + (36 - 38) ATP + Nhiệt + Lên men (khơng có oxi phân tử): Đường phân phân giải kị khí (tạo sản phẩm nhiều lượng: Rượu etilic, axit lactic) C6H12O6  êtilic + 2CO2 + 2ATP + Nhiệt C6H12O6  axit lactic + 2ATP + Nhiệt - Mối quan hệ: Quang hợp tích luỹ lượng, tạo chất hữu cơ, oxi nguyên liệu cho q trình hơ hấp; ngược lại hơ hấp tạo lượng cung cấp cho hoạt động sống có tổng hợp chất tham gia vào trình quang hợp (sắc tố, enzim, chất nhận CO ), tạo H O, CO nguyên liệu cho q trình quang hợp + Hơ hấp sáng: Là q trình hấp thụ O2 giải phóng CO2 sáng + Chủ yếu xảy thực vật C3, điều kiện cường độ ánh sáng cao (CO2 cạn kiệt, O2 tích luỹ nhiều) với tham gia ba bào quan: Ti thể, lục lạp, perơxixơm + Hơ hấp sáng có đặc điểm: Xảy đồng thời với quang hợp, không tạo ATP, tiêu hao nhiều sản phẩm quang hợp (30 – 50%) - Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng đến nhiệt độ tối ưu  cường độ hô hấp tăng (do tốc độ phản ứng enzim tăng); nhiệt độ tăng nhiệt độ tối ưu cường độ hơ hấp giảm - Hàm lượng nước: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước - Nồng độ CO 2: Cường độ hô hấp tỉ lệ nghịch với nồng độ CO - Nồng độ O 2: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với nồng độ O ThuVienDeThi.com ... Tạo chất hữu cung cấp cho sống trái đất, biến đổi tích luỹ lượng (năng lượng vật lí thành lượng hoá học), hấp thụ CO2 thải O2 điều hịa khơng khí *Quang hợp nhóm thực vật C3,C4 Và CAM - Lá thực vật. .. nước Cao Hô hấp sáng Năng suất sinh học Có Trung bình Thấp, 1/2 thực vật C3 Khơng Cao Thấp Khơng Thấp Bảng so sánh q trình quang hợp nhóm thực vật C3 , C4 , CAM Điểm so sánh Chất nhận CO2 Enzim... tăng cường độ quang hợp giảm dần + Ánh sáng: Cường độ ánh sáng tăng dần đến điểm bão hồ cường độ quang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở đi, cường độ ánh sáng tăng cường độ quang hợp giảm dần