Vận dụng kiến thức phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật để giải quyết một số bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi

MỤC LỤC Nội dung MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận SKKN 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Vận dụng kiến thức trao đổi nước thực vật 2.3.2 Vận dụng kiến thức trao đổi nitơ thực vật 2.3.3 Vận dụng kiến thức quang hợp 2.3.4 Vận dụng kiến thức hô hấp thực vật 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang 2 2 3 4 10 13 17 17 17 17 19 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong chương trình sinh học 11 phần kiến thức chuyển hóa vật chất lượng nói chung thực vật nói riêng nội dung quan trọng, chun đề tương đối khó lí thú học sinh Gần câu hỏi tập sinh lí động thực vật đưa nhiều vào đề thi casio, đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh, quốc gia có tính thực tiễn cao Tuy nhiên trường phổ thông lại chưa quan tâm khơng liên quan đến thi THPT Quốc gia Trên thực tế chưa có tài liệu hệ thống tập phần học sinh giáo viên khơng có tài liệu cách có hệ thống để nghiên cứu Với suy nghĩ dạy học không dạy kiến thức cho em mà dạy phương pháp suy luận, khả vận dụng, khả kết nối môn khoa học hướng tư khái quát hóa kiến thức để giải tập liên quan đến nội dung lí thuyết mà em lĩnh hội Là GV trực tiếp giảng dạy HSG vài năm gần nhận thấy việc vận dụng lí thuyết học sinh vào giải tập khó khăn, đặc biệt mơn Sinh Học 11 Đây vấn đề mẻ giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy ôn thi học sinh giỏi học sinh Những lý thơi thúc tơi quan tâm trăn trở, sâu nghiên cứu chuyên đề “Vận dụng kiến thức phần chuyển hóa vật chất lượng thực vật để giải số tập bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 11” để em có biện pháp rèn kỹ giải số dạng tập môn sinh học 11 nhằm nâng cao chất lượng học tập đặc biệt đội tuyển học sinh giỏi 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU - Hệ thống hóa số kiến thức phần chuyển hóa vật chất thực vật - Giới thiệu số tập thường gặp đề thi học sinh giỏi, đề thi casio… sinh lí thực vật - Từ hệ thống kiến thức học sinh vận dụng vào để giải thích số tượng thực tiễn biết cách giải tập liên quan qua nâng hiệu học tập, giúp em hứng thú với môn sinh học - Cung cấp tài liệu cách có hệ thống để giáo viên sử dụng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Các trao đổi chất lượng thực vật, vận dụng vào giải tập sinh lí thực vật gồm: - Trao đổi nước thực vật - Trao đổi khoáng nitơ thực vật - Quang hợp thực vật - Hô hấp thực vật 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa sinh học 11, sách bồi dưỡng học sinh giỏi 11, đề thi casio, đề thi học sinh giỏi quốc gia sinh học wed side - Phương pháp thực nghiệm: Giảng dạy trực tiếp đội tuyển học sinh giỏi, dạy theo chuyên đề nghiên cứu học lớp 11 A1, 11 A2 - Phương pháp phân tích đánh giá kết quả: Kiểm tra đánh giá kết học sinh tháng, dựa kết kiểm tra phân tích, đánh giá kết - Phương pháp viết báo cáo khoa học NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN ĐỀ TÀI1 Theo thị Bộ giáo dục đào tạo: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỷ vận dụng vào thực tiễn, đem lại niềm vui, hững thú học tập cho học sinh”.[6] Chất lượng học sinh giỏi thước đo để đánh giá chất lượng chuyên môn đội ngũ cán giáo viên Và vậy, việc bồi dưỡng học sinh giỏi vừa nhiệm vụ chuyên môn giáo viên đồng thời vừa thời gian để giáo viên tích lũy nghiệp vụ chun mơn Trong q trình bồi dưỡng học sinh giỏi, phần kiến thức tập môn sinh học 11 lượng kiến thức không nhỏ khó mẻ giáo viên học sinh.Trong năm đầu ôn đội tuyển học sinh giỏi môn sinh học 11 thân bỡ ngỡ gặp phải tập đề thi học sinh giỏi cấp, chưa biết hết tất dạng tập mà học sinh hay gặp đề thi Nhưng tìm hiểu nghiên cứu kĩ biết cách phân loại cách giải loại dạng tập đó.Vì tơi phải hướng dẫn cho học sinh cụ thể bước làm tập cụ thể để khắc sâu kiến thức 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện thân nhận thấy ôn đội tuyển học sinh giỏi 11 em nắm vững tồn nội dung lí thuyết chương trình Sinh Học 11, khả để em vận dụng vào giải tất dạng tập lại gặp nhiều khó khăn Theo thân tơi tìm hiểu tài liệu tham khảo lại để cập tới vấn đề lại khó khăn lớn để em tìm hiểu phương pháp giải tập liên quan tới cấu tạo đặc điểm sinh lí diễn thể thực vật Từ thực trạng đó, tơi mạnh dạn xây dựng cách hướng dẫn học sinh bước từ nhận dạng, cách giải dạng tập sinh học 11 để từ nâng cao chất lượng đội ngũ học sinh giỏi trường Do thời gian có hạn nên Trong mục 2.1được tham khảo từ TLTK số đề tài sâu nghiên cứu dạng tập chương chuyển hóa vật chất lượng thực vật 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Khi tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi liên quan đến kiến thức phần này, hướng dẫn học sinh nội dung theo bước sau: B1: Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm liên quan B2: Nêu bước để làm tập B3: Cho học sinh tập làm biện luận tập liên quan B4: Giáo viên điều chỉnh hướng dẫn lại học sinh có sai sót B5: Các tập vận dụng để củng cố khắc sâu Để nhận dạng làm tập liên quan đến hoạt động sinh lí diễn thể người thân em phải nắm vững tồn nội dung lí thuyết liên quan đến họat động sinh lí hiểu rõ chất quy luật từ xây dựng cách giải dạng tập liên quan Sau xin đưa số dạng tập mà qua trình ơn học sinh giỏi phần chuyển hóa vật chất lượng Thực vật: 2.3.1 Vân dụng kiến thức phần trao đổi nước thực vật để giải tập chế hấp thụ nước tính tốc độ nước A, Lý thuyết liên quan2 [1], [2],[8] Sự hấp thụ nước - Rễ quan hấp thu nước, phận hút nước rễ lông hút - Nước hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo chế thẩm thấu: từ môi trường nhược trương đất vào dung dịch ưu trương tế bào rễ nhờ chênh lệch áp suất thẩm thấu Dịch tế bào rễ ưu trương so với dung dịch đất ngun nhân: + Q trình nước đóng vai trò bơm hút + Nồng độ chất tan cao sinh q trình chuyển hố vật chất - Sức hút nước tế bào nói chung tế bào lơng hút nói riêng tính cơng thức: S = PTB – T Trong đó: PTB : áp suất thẩm thấu tế bào T: Sức căng trương nước - Áp suất thẩm thấu dung dịch tính theo cơng thức Vanhơp: P = CRTi Trong đó: C: Nồng độ chất tan tính theo mol/lit R: Hằng số khí = 0,082 T: Nhiệt độ K = 273 + độ C i: = + α(n-1): α- hệ số phân li, n- số ion phân li Quá trình nước: - Nước khỏi hai đường khí khổng qua lớp cutin chủ yếu qua khí khổng Trong mục 2.3.1 A tham khảo từ TLTK số 1,2,8 - Khí khổng phân bố nhiều mặt đặc điểm tiến hóa thích nghi nhiều loại thực vật (chủ yếu hai mầm) Do hai yếu tố sau: + Giảm nước: Nước từ bên ngồi qua khí khổng Khí khổng mặt lượng ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào khí khổng giảm, lượng nước ngồi + Tối ưu hóa quang hợp: Khí khổng khơng có chức quang hợp Vì khí khổng tập trung mặt nhường diện tích mặt cho tế bào có khả quang hợp phân bố, làm tăng hoạt động quang hợp - Ở mầm, mọc xiên 45 độ nên bề mặt nhận lượng ánh sáng nhau, khí khổng phân bố hai bên mặt mầm - Ở có mặt nước (như sen, súng) khí khổng lại tập trung mặt nhiều mặt Vì mặt nước, khí khổng khơng thực chức trao đổi khí mặt - phương pháp xác định cường độ thoát nước phương pháp cân nhanh: I = (P1 – P2).60/t.S (mg/h/dm2) Trong đó: P1: trọng lượng ban đầu (mg) P2: trọng lượng sau t phút (mg) S: diện tích (dm2) t: thời gian (phút) B Bài tập vận dụng3 [3], [4], [8], [9] Bài tập 1: Cây trồng đất có áp suất thẩm thấu P = 0,3 atm, áp suất thẩm thấu rễ 0,6 atm sức căng trương nước T = 0,5 atm Hỏi sống đất khơng? Giải thích ? Hướng dẫn: P đất = 0,3 atm , S = P - T S = 0,6 - 0,5 = 0,1 atm < 0,3 atm vậy, trồng không sống đất này, Do P < P dung dịch, tức khơng lấy nước, mà bị nước Bài tập 2: Một sống bình thường ven biển có áp suất thẩm thấu đất ngập mặn atm Cây phải trì nồng độ dịch tế bào lông hút tối thiểu để sống mùa hè (nhiệt độ trung bình 35°C) mùa đơng (nhiệt độ trung bình 170C)? Các sống vùng đất ngập mặn ven biển hấp thụ nước cách nào? Hướng dẫn: Dựa vào công thức P = RTC với P= 3atm đất phải trì P tb lông hút > atm Suy RTC > atm C > 3/RT Thay R = 0,082,T= 273 + t°c (nhiệt độ mùa hè = 35°c, mùa đông= 17°C), tính nồng độ dịch tế bào lơng hút c Cụ thể c mùa hò > 0,12 M, c mùa đông > 0,13 M Trong mục 2.3.1 B tham khảo từ TLTK số 3,4,8,9 Các ven biển hấp thụ nước cách tập trung ion khoáng chất tan khác tạo áp suất thẩm thấu cao dịch tế bào lông hút Ngồi ra, hấp thụ thêm nước vào ban đêm qua hệ rễ khí sinh Bài tập 3: a, Vì tế bào lơng hút xanh hút nước theo cách thẩm thấu? b, Trên vùng đất ngập mặn ta thấy lồi sú, vẹt, đước phát triển tốt lúa phát triển Em giải thích tượng vừa nêu trên? Hướng dẫn: a Màng tế bào lơng hút có tính thấm chọn lọc (màng bán thấm tương đối) b Không bào chịu mặn (sú, vẹt) chứa dịch bào tạo áp suất thẩm thấu lớn, tích trữ lượng muối lớn lấy nước mơi trường có nồng độ muối thấp Các khác có áp suất thẩm thấu thấp khơng lấy nước mà bị nước Bài tập 4: Khi nghiên cứu áp suất thẩm thấu dịch tế bào số loài người ta thu số liệu sau: Rong chó: 3,14 atm Bèo hoa dâu: 3,49 atm Cây đậu leo: 10,23 atm Cây bí ngơ: 9,63 atm Phi lao: 19,68 atm Cây sơn: 24,08 atm a) Em rút kết luận gì? Giải thích? b) Có thể xếp vào nhóm sinh thái khác nào, có xếp đó? Hướng dẫn a- Kết luận: + Áp suất thẩm thấu đại lượng biến đổi + Những nhóm sinh thái khác có P khác + Cây mọc đất khơ cằn có áp suất thẩm thấu dịch bào lớn, thủy sinh có áp suất thẩm thấu nhỏ - Giải thích: + Áp suất thẩm thấu xác định công thức: P = RTCi C i khác loài sinh vật R T khơng phụ thuộc vào lồi sinh vật + Ở mơi trường sinh thái khác nhau, nước đất khác nhau, muốn hút nước phải tạo tiềm thẩm thấu lớn tiềm thẩm thấu đất (P dịch bào > P dịch đất) Vì mơi trường nước, P môi trường nhỏ => P dịch bào thấp, mơi trường đất khơ cằn, P dịch đất lớn => P dịch bào lớn b Dựa vào áp suất thẩm thấu dịch tế bào, ta xếp vào nhóm theo chiều tăng dần áp suất thẩm thấu: - ưa ẩm hay ẩm sinh (rong chó, bèo hoa dâu) - trung sinh (cây đậu leo, bí ngơ) - ưa hạn hay hạn sinh (cây sơn, phi lao) Bài tập 5: Cho biết: P: áp suất thẩm thấu; T: Sức căng trương nước; S: Sức hút nước Tính sức hút nước tế bào trường hợp sau: a) Tế bào bão hòa nước b) Tế bào trạng thái thiếu nước c) Từ rút ý nghĩa sức hút nước? Hướng dẫn: a) Khi tế bào bão hòa nước: P = T mà S = P - T => S = O b) Khi tế bào trạng thái thiếu nước P > T, S = P - T ta có: O < S < P Ý nghĩa S: S biểu thị tình trạng thiếu nước tế bào có ý nghĩa lớn việc sử dụng tiêu để xây dựng chế độ tưới nước cho Bài tập Một nghiên cứu Kixenbec ngơ: - Số lượng khí khổng (lỗ khí) 1cm biểu bì 7684, 1cm biểu bì 9300 - Tổng diện tích trung bình (cả hai mặt lá) 6100cm2 - Kích thước trung bình lỗ khí 25,6 x 3,3μm a) Tổng số lỗ khí ngơ bao nhiêu? Tại đa số lồi cây, số lượng lỗ khí biểu bì thường nhiều số lượng lỗ khí biểu bì mà ngơ lại khơng vậy? b) Tỉ lệ diện tích lỗ khí diện tích bao nhiêu? Biết μm= 10-3mm c) Tại diện tích khổng nhỏ so với diện tích nhưnh lượng nước bốc qua khí khổng lại lớn chiếm 80% - 90% lượng nước thoát lá: Hướng dẫn : a, Số kk = (7684 + 9300) 6100 = 036 022 400 Giải thích: ngô mọc thẳng đứng b, Skk/Slá = 036 022 400 26,5 3,3 10-3 / 610 102 = 0, 0014 = 0,14% c, Nước thoát mét khí khổng nhanh vị trí khác bề mặt (Hiệu mét) Hai chậu nước nhau, chậu cho thoát nước tự do, chậu cho bìa đục nhiều lỗ quan sát thoát nước thời gian, ta thấy chậu thoát nước nhanh Bài tập Một mảnh bắp 10 cm2, cân sau cắt 1,5 g Để mảnh nơi thống 15 cân lại thấy 1,495 g Nếu bắp trưởng thành có tổng diện tích trung bình 6000 cm2 g nước ngày? (1 cm2 = 100 dm2) Hướng dẫn: Đổi 10 cm2 = 0,1 dm2 6000 cm2 = 60 dm2 Lượng nước thoát 1h = (1,5 - 1,495) 0,1 = 0,02 g/dm2/h => Trong ngày đêm bắp trung bình thoát lượng nước = 0,02 60 24 = 288 g Bài tập Vì khi khí khổng mở liên tục ngồi, CO2 từ vào Hướng dẫn: - Dưới khí khổng: chứa nước, O2, CO2 Khi khí khổng mở, nước liên tục thoát chênh lệch nồng độ nước buồng khí cao (bão hồ) với khơng khí có nồng độ nước thấp (do ánh sáng, nhiệt độ, gió) CO2 buồng khí khổng trực tiếp cung cấp cho quang hợp nên nồng độ thấp so với bên CO2 từ vào 2.3.2 Vận dụng kiến thức phần trao đổi nitơ thực vật để giải tập trình chuyển hóa nitơ, tính lượng phân bón cần thiết cho trồng A, Lý thuyết liên quan4 [1], [2],[7],[10] Vai trò Nitơ Nitơ nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu thực vật Nitơ rễ hấp thụ từ môi trường dạng NH 4+ NO3_ Trong NO3_ khử thành NH4+ Nitơ có vai trò quan trọng đời sống thực vật: - Tham gia cấu tạo nên phân tử protein, enzim, coenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP … - Tham gia điều tiết trình trao đổi chất trạng thái ngậm nước tế bào ảnh hưởng đến mức độ hoạt động tế bào Nguồn cung cấp nitơ tự nhiên cho cây: Nitơ khơng khí - Nitơ phân tử (N2) – khơng hấp thụ được, nhờ VSV có định thành NH3cây hấp thụ - Nitơ dạng NO, NO2 gây đôc cho Nitơ đất tồn dạng: + Nitơ khoáng(NO3- NH4+) – hấp thụ trực tiếp + Nitơ hữu (xác sinh vật) – không hấp thụ trực tiếp được, nhờ VSV đất khống hóa thành NO3- NH4+ Phân bón với suất trồng mơi trường - Bón phân loại, đủ lượng nhu cầu giống, thời điểm, cách - Các phương pháp bón phân: Bón qua rễ: Bón lót, bón thúc; Bón qua - Phân bón mơi trường: Lượng phân bón dư thừa ==> thay đổi tính chất lí hóa đất, nhiễm nông phẩm, ô nhiễm môi trường B Bài tập vân dụng5 [3], [4],[5],[9] Bài tập 1: Dựa vào nhân tố nêu cách tính lượng phân bón nitơ cần thiết cho thu hoạch định trước Cho biết: nhu cầu dinh dưỡng nitơ lúa 14g nitơ/kg chất khô, khả cung cấp chất dinh dưỡng đất = Hệ số sử dụng phân bón 60% để có thu hoạch 15 tấn/ha Hướng dẫn: Để có 1kg chất khơ cần 14g nitơ Để có 15000 kg chất khơ cần x g nitơ Số gam nitơ cần : ( 15000 14 ) : = 210000(g) = 210 kg Trong mục 2.3.2 A tham khảo từ TLTK số 1,2,7,10 Trong mục 2.3.2 B tham khảo từ TLTK số 3,4,5,9 Hệ số sử dụng phân bón 60% Cứ bón 100kg nitơ sử dụng 60kg bón y kg nitơ sử dụng 210kg Số gam nitơ cần bón: = ( 210.100) : 60 = 350 kg/ha Bài tập Tính lượng phân đạm cần bón cho lúa mùa để đạt suất 65 tạ/ha Biết để thu tạ thóc cần bón 1,6 kg N Hệ số sử dụng nitơ đất 67% Lượng nitơ tồn dư đất 29kg/ha Nếu dùng phân đạm NH4NO3 để bón cần bao nhiêu? Nếu dùng phân đạm KNO cần bao nhiêu? Cho biết: N = 14; O = 16; K = 39; H = Hướng dẫn: - Lượng nitơ cần cho 1ha: (1,6 x 65 x 100)/ 67= 155,2239 kgN - Lượng nitơ cần bón thêm: 155,2239- 29 = 126,2239 kgN - Dùng đạm NH4NO3: (126,2239 x 100)/ 35 = 360,6397 kg - Dùng đạm KNO3: (126,2239 x 100)/ 13,8614 = 910,6144kg Bài tập a) Sơ đồ sau mơ tả q trình chuyển hố nitơ tự nhiên: NO3- (3) (5) (2) Nitơ tự khí (N2) (1) NH4 + Mơi trường đất NO3- (4) NH4 + Rễ Hãy thích trình tương ứng với chữ số (1), (2), (3), (4) (5) sơ đồ b) Tại trình (1) phải xảy điều kiện kị khí? Cần ATP để khử phân tử N2 thành 2NH3 Biết rằng, tối thiểu cặp electron cần ATP Hướng dẫn: a) (1) Quá trình cố định nitơ nhờ VSV cố định đạm (N2 + 3H2  2NH3) (2) Q trình nitrat hóa nhờ vi khuẩn nitrat hóa (3), (4) Q trình hấp thụ nitơ rễ (rễ hấp thụ dạng nitơ NO3- NH4+) (5) Quá trình khử nitrat b) Quá trình (1) cố định nitơ phải xảy điều kiện kị khí vì: enzim nitrogenaza hoạt động điều kiện khơng có oxy - Để khử phân tử N2 → 2NH3 cần cặp electron, cặp electron cần tối thiểu ATP - Phương trình: N2 + 6H+ + 6e- + 12ATP → 2NH3 + 12ADP + 12Pi Nên, số phân tử ATP cần tối thiểu là: x = 12 Bài tập 4: Dựa vào kiến thức học giải thích ý nghĩa hố - sinh học câu ca dao sau: “Lúa Chiêm lấp ló đầu bờ – Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Hướng dẫn: Lúa Chiêm giống lúa có xuất xứ từ khu vực Nam Trung Bộ, gieo vào tháng giêng thu hoạch khoảng tháng năm âm lịch Khoảng tháng tháng mùa mưa bắt đầu, có nhiều sấm sét điều kiện quan trọng giúp cố định lượng lớn nitơ bổ sung dinh dưỡng cho đất… - Sấm sét sinh nhiệt độ cao xúc tác phản ứng diễn bầu khí N2+O2 -> 2NO2 + H2O -> HNO3 -> H+ + NO3- Sản phẩm theo nước mưa rơi xuống đất - Hoà tan vào đất tồn dạng NO3- , nguồn dinh dưỡng khoáng quan trọng cho lúa Bài tập 5: Tính lượngphân đạm KNO3 13%N cần bón cho lúa ( kg/ha) để đạt suất trung bình 50 tạ/ha Biết để thu 100 kg thóc cần 1,5 kg N Hệ số sử dụng trung bình Nitơ lúa đạt 60% Trong đất trồng lúa tồn 15 kg N/ha Hướng dẫn: Lượng nitơ cần cho 1ha: (1,5 x 50 x 100)/ 60= 125 kgN - Lượng nitơ cần bón thêm: 125- 15 = 110 kgN - Dùng đạm KNO3: (110 x 100)/ 13 = 793,57kg 2.3.3 Vận dụng kiến thức phần quang hợp để giải tập tính cường độ quang hợp, Giải thích thí nghiệm quang hợp A Lý thuyết liên quan6 [1], [2],[3],[8] - Về mặt lượng: Quang hợp trình tổng hợp chất hữu (đường glucôzơ) từ chất vô (CO2 H2O) nhờ lượng ánh sáng hấp thụ hệ sắc tố từ thực vật - Về chất hóa học: Quang hợp q trình oxi hóa khử, đó, H 2O bị oxi hóa CO2 bị khử Phương trình quang hợp: CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O - Pha sáng quang hợp: biến đổi lượng lượng lượng tử ánh sáng thành lượng hóa học dạng hợp chất giàu lượng ATP NADP Phương trình tổng quát pha sáng : H2O+ADP+ 2NADP+ + Pv ATP + NADPH+ 1/2O2 - Pha tối quang hợp: Gồm có q trình sử dụng ATP nhiều sản phẩm khác để tổng hợp nên chất hữu (glucozo) - Hệ số sử dụng lượng ánh sáng: Tỉ lệ % số lượng tích luỹ sản phẩm quang hợp (sinh khối) số lượng sử dụng cho quang hợp Trong mục 2.3.3 A tham khảo từ TLTK số 1,2,3,8 10 Có hai cách tính hệ số Tính lí thuyết: Tỉ số số lượng phân tử glucôzơ số lượng 48 phơtơn (số phơtơn hoạt hố cho phân tử CO2 để hình thành 1phân tử glucơzơ) - Cường độ quang hợp: Đại lượng đo khả quang hợp thực vật, thường tính số mg CO2 hấp thụ hay số mg O2 thải (với thực vật thuỷ sinh) quang hợp đơn vị thời gian đơn vị diện tích quang hợp Cường độ quang hợp P = mg CO2 (hoặc mg O2)/dm2/giờ B Bài tập vận dụng7[3], [4],[5],[9] Bài tập Tính hiệu suất sử dụng ánh sáng quang hợp tia sáng thuộc vùng đỏ (40 kcal/mol) vùng xanh (60 kcal/mol) Hướng dẫn: Trong quang hợp, mol glucose tổng hợp cần 48 photon Do đó: - Năng lượng tia đỏ cần cho tổng hợp mol glucose = 40 48 = 1920 - Năng lượng tia xanh cần cho tổng hợp mol glucose = 60 48 = 2880 Mà mol glucose cho khoảng 686 kcal nên hiệu suất quang hợp: - Tia đỏ 686/1920 100 = 36% - Tia xanh 686/2880 100 = 24% Bài tập 2:Tính lượng C02 hấp thụ lượng O2 giải phóng 1ha rừng cho suất 15 sinh khối /năm? Hướng dẫn: rừng cho suất 15 sinh khối/ năm - Số mol C6H12O6 = m / M= 15 / 180=1/12 (mol) - Phương trình quang hợp: CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6n n 6n mol - Ta tính Số mol CO2 hấp thụ theo pt: n (CO2)=0,5 mol tương tự, ta tính số mol O2 giải phóng: n(O2)= 0,5 mol =>Lượng CO2 hấp thụ O2 giải phóng là: m CO2= 0,5 44= 22 (tấn/ha/năm) m O2= 0,5 32=16(tấn /ha/năm) Bài tập a) Viết phương trình quang hợp tổng quát thực vật Trong quang hợp H 2O tạo pha nào? Chứng minh b) Tại để tổng hợp phân tử glucôzơ, thực vật C thực vật CAM cần nhiều ATP so với thực vật C3? Hướng dẫn: - Nước sinh từ pha tối - Chứng minh: Dùng oxi nguyên tử đánh dấu CO 2, quang hợp thấy oxi nguyên tử đánh dấu có glucozo H 2O sản phẩm Vì CO2 tham gia pha tối, kết luận H2O sinh quang hợp từ pha tối b) Theo chu trình Cavin: Trong mục 2.3.3 B tham khảo từ TLTK số 3,4,5,9 11 - Ở thực vật C4 thực vật CAM 18ATP tiêu thụ chu trình Calvin cần thêm ATP để chuyển hoá axit piruvic (AP) thành photpho enol piruvat (PEP) Bài tập Người ta đo cường độ quang hợp cành theo phương pháp sau : Đặt cành vào bình thuỷ tinh kín đem chiếu sáng 20 phút Sau lấy cành khỏi bình cho vào bình 20 ml Ba(OH)2, lắc để dung dịch kiềm hấp thụ hết CO2 bình Sau trung hồ Ba(OH)2 lại HCl Cũng làm với bình kiểm tra (Bình khơng chứa cành lá) Kết sau: Bình thí nghiệm dùng hết 16 ml HCL, bình kiểm tra hết 10 ml Hãy giải thích nguyên tắc phương pháp đo cường độ quang hợp nói tính cường độ quang hợp cành (mg CO2 / dm2 giờ) Biết : 1ml HCl tương ứng với 0,6 mg CO2, diện tích cành lá: 80 cm2 Hướng dẫn: Nguyên tắc phương pháp xác định hàm lượng CO2 bình: CO2 + Ba(OH)2 > BaCO3 + H2O Ba(OH)2 + HCl > BaCl2 + H2O Từ lượng HCl tính lượng CO2 bình Gọi cường độ quang hợp Pn ta có cơng thức tính sau: Pn = (( 16 - 10 ) 0,6 100 60)/20.80 = 13,5 mg CO2 / dm2.giờ Bài tập 5: Viết phương trình tổng quát pha sáng pha tối quang hợp thực vật bậc cao Hướng dẫn: - Phương trình pha sáng: 12H2O + 12NADP + 18ADP + 18Pvc  6O2 + 12NADPH2 + 18ATP + 18H2O - Phương trình pha tối quang hợp: 6C02 + 12NADPH2 +18ATP + 12H2O  C6H12O6 +12NADP + 18ADP +18Pv Bài tập 6: Theo dõi trao đổi khí thực vật A B bình thủy tinh kín cung cấp đủ điều kiện sống, người ta người ta ghi nhận số liệu sau đây: Đối tượng Lượng CO2 giảm Lượng CO2 tăng chiếu sáng khơng có ánh sáng A 13,85 mg/dm /giờ 1,53 mg/dm2/giờ B 18 mg/dm2/giờ 1,8 mg/dm2/giờ Tính số gam nước mà thực vật nói quang phân li trong suốt chiếu sáng Hướng dẫn: a, cường độ quang hợp thực vật A:13,85 + 1,53 = 15,38 mg/dm2/giờ - Phương trình quang hợp: CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O - Trong số mol CO2 đồng hóa: 12 - Trong số mol H2O quang phân li: Số gam nước mà thực vật A quang phân li chiếu sáng là: 2.18 = 0,0126 b, cường độ quang hợp thực vật B:18 + 1,8 = 19,8 mg/dm2/giờ - Phương trình quang hợp: CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O - Trong số mol CO2 đồng hóa: - Trong số mol H2O quang phân li: Số gam nước mà thực vật A quang phân li chiếu sáng là: 2.18 = 0,0162 Bài tập 7: Ở thực vật C3, để tổng hợp 90g glucozơ cần phải quang phân li phân tử nước biết rừng toàn NADPH pha sáng tạo dùng cho pha tối để khử APG thành AlPG Hướng dẫn: - Phương trình tổng quát quang hợp: CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O - Như để tổng hợp mol glucozơ cần phải quang phân li 12 mol nước - 90g glucozơ có số mol = 90/180 = 0,5 mol - số phân tử nước cần phải quang phân li: 0,5x12 = 108g 2.3.4 Vận dụng kiến thức phần hô hấp để giải tập tính hệ số hơ hấp, hiệu suất lượng hô hấp A, Lý thuyết liên quan8[1], [2],[3],[10] - Hô hấp thực vật trình chuyển đổi lượng tế bào sống, phân tử carbonhidrat bị phân giải thành CO nước, đồng thời giải phóng lượng, phần lượng tích luỹ ATP - Phương trình tổng qt: C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O + lượng (nhiệt + ATP) - Các giai đoạn hô hấp hiếu khí: Giai đoạn đường phân: sảy tế bào chất: C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP +2 Pi => C3H6O3 + 2ATP +2 NADH Giai đoạn chu trình Krebs (khi mơi trường nội bào có oxi) Giai đoạn chu trình Krebs diễn chất ti thể, Bản chất hệ thống phản ứng thủy phân oxi hóa nguyên liệu axit pyruvic để hình thành nên sản phẩm cuối CO2, ATP, NADH, FADH2 Chu trình Krebs trải qua nhiều phản ứng tạo nhiều phản ứng trung gian Trong mục 2.3.4 A tham khảo từ TLTK số 1,2,3,10 13 Phương trình tổng quát chu trình Krebs: axit pyruvic + NAD+ + FAD+ + 2ADP +2 Pi + H2O => CO2 + 2ATP +8 NADH + FADH2 Nếu môi trường nội bào khơng có oxi chu trình Krebs khơng diễn mà diễn trình lên men Giai đoạn chuỗi truyền e Chuỗi truyền e q trình photphorin hóa tạo ATP nước Chuỗi truyền e diễn màng ti thể cà cần oxi phân tử Trong chuỗi truyền e NADH FADH2 đóng vai trò chất cho điện tử + (H e) Điện tử e cung cấp cho chất nhận điện tử qua nhận trung gian kết hợp với oxi, H+ tạo H2O theo phương trình H+ + e + O2 => H2O H+ khuếch tán qua kênh ATPaza để tổng hợp ATP theo phương trình: ADP + pi => ATP Chú ý NADH qua chuỗi truyền e tạo ATP, FADH tạo ATP - Hệ số hô hấp (RQ): Hệ số hô hấp (RQ) tỉ số phân tử CO thải số phân tử O2 hút vào hô hấp - Năng lượng phân tử gam glucôzơ 674 kcal/mol; lượng phân tử ATP 7,3 kcal/mol B Bài tập vận dụng9[3], [4],[9] Bài tập 1: Q trình hơ hấp diễn theo giai đoạn cho biết nơi diễn ra, nguyên liệu đầu tiên, sản phẩm tính sooa ATP qua giai đoạn: Hướng dẫn Chuỗi truyền Đường phân Chu trình crep electron Vị trí Bào tương Chất ti thể Màng ti thể 1G, ATP,2 NAD, 2a.pyruvic,6 10NAD,2FAD,34Pi Nguyên liệu 2ADP, 2Pi NAD 2FAD, 34ADP,6 O2 ADP, 2Pi 2a.pyruvic,2NADH 8NADH,2 34 ATP , H2O Sản phẩm ATP FADH2 ATP , CO2 Số ATP ATP ATP 34 ATP Tổng số ATP 38 ATP Bài tập Hệ số hô hấp (RQ) tỉ số phân tử CO thải số phân tử O hút vào thể hơ hấp q trình hơ hấp 1phân tử NADH qua chuỗi truyền eletron tế bào thu ATP; 1phân tử FADH qua chuỗi truyền electron tế bào thu ATP a) Hãy tính (RQ) ngun liệu hơ hấp C6H12O6 (Glucozơ) Trong mục 2.3.4 B tham khảo từ TLTK số 3,4,9 14 b) Tính số phân tử ATP mà tế bào thu giai đoạn q trình hơ hấp tổng số phân tử ATP mà tế bào thu sau phân giải hồn tồn phân tử glucozơ? Hướng dẫn: Phương trình tổng qt q trình hơ hấp mà ngun liệu glucozơ: C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O  Chỉ số hô hấp (RQ) = 6/6 = b) Q trình hơ hấp chia làm giai đoạn: +Đường phân: Tạo ATP NADH +Chu trình crep:Tạo ATP NADH, 2FADH2 + Chuỗi truyền electron hô hấp: ( 1NADH qua chuỗi truyền electron tạo ATP 1FADH2 qua chuỗi truyền electron tạo ATP) => Số phân tử ATP tạo qua chuỗi truyền điện tử là: (2 x 3) + (8 x 3) + (2 x 2) = 34 ATP - Như vậy, tổng số phân tử ATP mà tế bào thu sau phân giải hoàn toàn phân tử glucozơ 38 ATP Bài tập 3: Cho công thức cấu tạo axit béo sau: - Axit panmitic: C15H31COOH - Axit stearic : C17H35COOH - Axit sucxinic: HOOC - CH2 - CH2 - COOH - Axit malic: HOOC - CH2 -CHOH – COOH a) Xác định hệ số hô hấp nguyên liệu b) Có nhận xét hệ số axit trên? Hướng dẫn: - Axit panmitic: C15H31COOH + 23O2 = 16CO2 +16 H2O Hệ số hô hấp :RQ = 0,695 - Axit stearic : C17H35COOH + 26O2 = 18CO2 +18H2O Hệ số hô hấp : RQ = 0,692 - Axit sucxinic: HOOC - CH2 - CH2 – COOH + 7/2O2 = 4CO2 +3 H2O RQ = 4/3.5 = 1, 14 - Axit malic: HOOC - CH2 -CHOH – COOH + 3O2 = 4CO2 +3H2O RQ = 4/3 = 1, 33 Bài tập : Biết lượng phân tử gam glucôzơ 674 kcal/mol; lượng phân tử ATP 7,3 kcal/mol; phân tử gam ATP tương đương với 507,181g/mol a Tính hiệu suất lượng có ích giai đoạn glucơzơ biến đổi thành axit piruvic (giai đoạn đường phân) hiệu suất lượng tồn q trình hơ hấp hiếu khí từ phân tử glucơzơ b Một người bình thường (nặng khoảng 55kg) cần mức lượng phần 2100 kcal/ngày (chỉ lấy từ glucôzơ) Khối lượng ATP phân giải tương ứng với mức lượng ngày gam ? 15 Hướng dẫn: a) mol gluco qua giai đoạn đường phân cho mol ATP=> hiệu suất giai đoạn đường phân 2x7.3/674=2.17% Vì mol gluco cho 38 mol ATP =>hiệu suất q trình hơ hấp hiếu khí 38x7.3/674= 41.16% b)Số phân tử ATP thể tạo từ phần ăn người 2100x38/674= 118.4 (phân tử) khối lượng ATP thể phân giải 2100x38x507.181/674=60049.03 (gam) Bài tập 5: Sau phản ứng tổng qt q trình ơxi hố loại chất hữu (được kí hiệu X) X + 80 O2  57 CO2 + 52 H2O + Năng lượng Hệ số hô hấp bao nhiêu? X thuộc loại chất gì? Nêu ý nghĩa hệ số hơ hấp Hướng dẫn: - Hệ số hô hấp: RQ = 57 80 = 0,7125 - RQ < => Là lipit protein - Ý nghĩa: + Cho biết nguyên liệu hơ hấp loại chất + Đánh giá tình trạng hơ hấp cây, định biện pháp bảo quản nơng sản chăm sóc trồng Bài tập 6: Cho vật liệu dụng cụ thí nghiệm sau : tủ ấm, lọ glucoz, lọ axit pyruvic lọ chứa dịch nghiền tế bào, lọ chứa dịch nghiền tế bào bào quan, lọ chứa ti thể a Có thể bố trí thí nghiệm hô hấp nêu giai đoạn hô hấp thí nghiệm ? b Có thí nghiệm có CO2 bay Hướng dẫn: a) Có nguyên liệu tham gia hô hấp : Glucoz , axit pyruvic - Có mơi trường hơ hấp : lọ chứa dịch nghiền tế bào, lọ chứa dịch nghiền tế bào khơng có bào quan, lọ chứa ti thể => có thí nghiệm (1): Glucoz + dịch nghiền tế bào -> xảy toàn q trình hơ hấp, có CO bay (2): Glucoz + dịch nghiền tế bào khơng có bào quan-> dừng lại đường phân, khơng có CO2 bay (3): Glucoz + Ti thể -> không xảy q trình nào, khơng có CO2 bay (4): axit pyruvic + dịch nghiền tế bào -> xảy chu trình crep chuỗi truyền elêctron, có CO2 bay (5): axit pyruvic + dịch nghiền tế bào khơng có bào quan->khơng xảy q trình , khơng có CO2 bay 16 (6): axit pyruvic + Ti thể -> xảy chu trình crep chuỗi truyền elêctron, có CO2 bay b) Có thí nghiêm có có CO2 bay (1,4,6) 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Khi áp dụng phương pháp vào giảng dạy lớp 11A1 năm học 2017 – 2018 (Lớp chọn ban tự nhiên) nhận thấy học sinh nắm bắt vận dụng phương pháp nhanh hơn, tập trở nên đơn giản hơn, học sinh biết cách vận dụng làm tốt số toán thường gặp Khơng kĩ giải tốn tốt mà lí thuyết em nắm vững từ số học sinh ham thích làm tập có hứng thú học nhiều Khi chưa đưa phương pháp : Tỷ lệ học sinh giải Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải cho kết sai 5% 25% 70% Khi đưa phương pháp vào vận dụng: Tỷ lệ học sinh giải Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải cho kết sai 80% 15% 5% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN : Thông qua việc giảng dạy lớp 11A1 năm 2017 - 2018 q trình ơn đội tuyển học sinh giỏi casio, học sinh giỏi văn hóa năm trước nhận thấy học sinh nắm tốt việc vận dụng học sinh tốt Do góp phần nâng cao chất lượng học sinh Khi nghiên cứu đề tài này, việc phục vụ cho công tác ôn thi học sinh giỏi, giúp học sinh đạt kết cao kì thi thân tơi có thêm nhiều kinh nghiệm, nâng cao lực chuyên môn Với đề tài này, hi vọng giúp ích cho em học sinh đồng nghiệp việc giải khúc mắc giải tập có liên quan đến hoạt động sinh lí thực vật 3.2 KIẾN NGHỊ - Về phía Sở Giáo dục - Đào tạo: Sở Giáo dục - Đào tạo Thanh Hóa phổ biến kinh nghiệm trường để giáo viên có tài liệu dạy học đạt chất lượng hiệu cao - Về phía nhà trường: Nhà trường tổ chức buổi chuyên đề báo cáo sáng kiến kinh nghiệm giáo viên để phổ biến rộng rãi phương pháp, kiến thức cho giáo viên 17 Vì thời gian hạn hẹp nên đề tài chắn có hạn chế, chưa hồn thiện, có thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến xây dựng đồng nghiệp để tơi hồn thiện đề tài tốt XÁC NHẬN CỦA THỦ Như Xuân, ngày 24 tháng 05 năm 2018 TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép Tác Giả Mai Công Liêm 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách giáo khoa sinh học 11 ban - Bộ giáo dục đào tạo – Nhà xuất giáo dục năm 2006 [2] Sách giáo khoa sinh học 11 ban nâng cao - Bộ giáo dục đào tạo – Nhà xuất giáo dục năm 2006 [3] Sách Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 11 – Phan Khắc Nghệ, Trần Mạnh Hùng – Nhà xuất quốc gia Hà Nội năm 2017 [4] Sách phương pháp giải dạng toán sinh học máy tính cầm tay – Phan Khắc Nghệ - Nhà xuất quốc gia Hà Nội năm 2014 [5] Sách tư sáng tạo bồi dưỡng học sinh giỏi THPT chuyên đề sinh học Phạm Thị Tâm - Nhà xuất quốc gia Hà Nội năm 2015 [6] Tài liệu tham khảo Wed side http://vbpl.vn/bogiaoducdaotao [7] Tài liệu tham khảo trang Wed http://onthisinhhoc.com [8] Tài liệu tham khảo trang Wed https://123doc.org [9] Tài liệu tham khảo trang Wed https://dethi.violet.vn [10] Tài liệu tham khảo trang Wed https:// www.sinhhocvietnam.com 19 ... trở, sâu nghiên cứu chuyên đề Vận dụng kiến thức phần chuyển hóa vật chất lượng thực vật để giải số tập bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 11” để em có biện pháp rèn kỹ giải số dạng tập môn sinh học. .. chất lượng học tập đặc biệt đội tuyển học sinh giỏi 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU - Hệ thống hóa số kiến thức phần chuyển hóa vật chất thực vật - Giới thiệu số tập thường gặp đề thi học sinh. .. môn sinh học - Cung cấp tài liệu cách có hệ thống để giáo viên sử dụng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Các trao đổi chất lượng thực vật, vận dụng vào giải tập sinh lí thực