A HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Sự hấp thụ các nguyên tố khoáng 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: Cách bị động: Các ion khoáng khuyếch tán theo sự chênh lệch nồng độ từ cao đến thấp. Các ion khoáng hoà tan trong nước và vào rễ theo dòng nước. 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 là hút bám trao đổi. Cách chủ động: Mang tính chọn lọc và ngược với gradient nồng độ nên cần thiết phải có năng lượng, tức là sự tham gia của ATP và của một chất trung gian ,thường gọi là chất mang. ATP và chất mang được cung cấp từ quá trình trao đổi chất, mà chủ yếu là quá trình hô hấp. Như vậy lại một lần nữa chúng ta thấy rằng: Quá trình hấp thụ nước và các chất khoáng đều liên quan chặt chẽ với quá trình hô hấp của rễ. 2. Vai trò của các nguyên tố khoáng 2.1. 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. 2.2. 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). B HỆ THỐNG CÂU HỎI Câu 14. Vì sao trong mô thực vật xảy ra quá trình khử nitrat? Trả lời: Nitơ ở dạng NO3 có nhiều trong đất và được thực vật hấp thụ dễ dàng. Nitơ ở dạng NO3 là dạng ôxi hoá, còn trong cây cần nhiều Nitơ ở dạng khử NH2, NH3, NH4+ để tạo ra các axit amin. Do đó, ở thực vật cần có quá trình khử NO3 để tạo ra NH4+ và tiếp tục được đồng hoá tạo ra aa để dự trữ nitơ và prôtêin. Câu 15. Tại sao đất chua thường nghèo các chất dinh dưỡng? Trả lời: Đất chua có nhiều ion H+ .Các ion H+ trong dịch đất sẽ thực hiện phản ứng trao đổi ion, các ion H+ bám trên bề mặt hạt keo đẩy các ion khoáng ra dịch đất. Các ion khoáng bị rửa trôi làm cho đất bị nghèo chất dinh dưỡng. Câu 16. (Olympic 2009) a. Cây xanh sử dụng nguồn N không khí và trong đất bằng phương thức nào? b. Nhóm VSV nào có khả năng cố định nitơ khí quyển? Cho biết điều kiện để mỗi nhóm thực hiện được quá trình cố đinh đạm? c. Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ chất nào? Trả lời: a. Cây xanh sử dụng nguồn N trong không khí và trong đất bằng phương thức sau: Nguồn N trong không khí: + Khi có sấm chớp: N2 + O2 > HNO3 > các hợp chất nitrat > cây dễ hấp thụ. + Hoạt động của các VSV tự do và cộng sinh có khả năng cố định nitơ cho đất, từ đó biến đổi thành các hợp chất chứa nitơ => cây dễ hấp thụ Nguồn N trong đất: Do sự phân huỷ xác, bã động, thực vật + Sự hoá mùn: Xác động, thực vật nhờ vi khuẩn, nấm phân giải thành chất mùn > các aa + Sự hoá amoniac: các aa tiếp tục nhờ vi khuẩn phân giải thành ure sau đó được phân giải tiếp tục thành NH3 + Sự hoá nitrit: NH3 oxihoá thành HNO2 sau đó hình thành muối nitrit + Sự hoá nitrat: HNO2 oxihoá thành HNO3 sau đó hình thành muối nitrat b. Nhóm VSV có khả năng cố định nitơ khí quyển: Vi khuẩn sống tự do trong đất và trong nước: Nostoc, Clostridium… Vi khuẩn cộng sinh: Rhizobium, Anabaena azollae… Điều kiện để mỗi nhóm thực hiện được quá trình cố đinh đạm: + Có các lực khử mạnh + Được cung cấp NL ATP + Có sự tham gia của enzim nitrogenaza + Thực hiện trong điều kiện kị khí c. Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ glucozơ vì: Quá trình khử N2 thành NH3 sử dụng lực khử NADH, chất này được tạo ra từ quá trình hô hấp. Mà hô hấp sử dụng nguyên liệu là glucozơ, nguyên tử H trong glucozơ được gắn với NAD để tạo thành NADH. Câu 17. V× sao thùc vËt xanh t¾m m×nh trong biÓn ®¹m nhng vẫn thiÕu ®¹m? Làm thế nào Nitơ trong không khí trở thành dạng mà cây có thể sử dụng được? Nêu cơ chế và điều kiện đê thực hiện quá trình này? Nªu mét sè c©y xanh cã kh¶ n¨ng sö dông nit¬? Trả lời: Thùc vËt xanh nãi chung “t¾m m×nh trong biÓn ®¹m” nhng thiÕu ®¹m. V×: + Nit¬ tù do(N2) cã liªn kÕt 3 rÊt bÒn(N N) + C©y xanh nãi chung kh«ng cã enzim xóc t¸c m¹nh, qu¸ tr×nh ho¹t ho¸ nit¬(Nitrogennaza, hidrogenaza) ph¸ vì liªn kÕt bÒn cña nit¬ biÕn N2 NH3. +C¸c c©y sö dông Nit¬ tù do: + C©y hä §Ëu nhê céng sinh víi vi khuÈn Rhizobium. + BÌo hoa d©u: nhê céng sinh víi vi khuÈn lam. + Mét sè c©y hoµ th¶o(lóa) nhê céng sinh víi vi khuÈn Azospirillum. Câu 18. Trình bày mối quan hệ giữa chu trình Crep và qúa trình đồng hoá NH3? Trả lời: Chu trình Crep tạo ra các axit hữu cơ như α – xêtôglutarat, fumarat, oxalôaxetat. Các axit hữu cơ sẽ kết hợp với NH3¬ để tạo ra các aa => dự trữ nito và protein. Câu 19. Có người nói: Khi chu trình Crep ngừng hoạt động thì cây có thể bị ngộ độc bởi NH3. Điều đó đúng hay sai? Giải thích? Trả lời: Chu trình Krebs tạo ASTT để rễ dễ dàng nhận nitơ. Có mối quan hệ chặt chẽ giữa các sản phẩm của chu trình Krebs với hàm lượng NH3 trong cây. Vì các sản phẩm này cùng với NH3 > các axit amin > protein. Axit piruvic + NH3 > Alanin Axit glutamic + NH3 >Glutamic Axit fumaric + NH3 > Aspactic Và các axit hữu cơ kết hợp với NH3 tạo thành các amit làm cây không ngộ độc Câu 20. Tác dụng của việc bón phân? Để xác định lượng phân bón cần bón cho một thu hoạch định trước thì phải căn cứ vào các yếu tố nào? Trả lời: Tác dụng: + Cung cấp các nguyên tố khoáng thiếu hụt cho đất => Phục hồi độ phì nhiêu cho đất nếu bón phân kịp thời, đúng liều lượng, đúng loại + Cung cấp nguy
SỰ HẤP THỤ KHOÁNG VÀ TRAO ĐỔI NITƠ Ở THỰC VẬT A - HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Sự hấp thụ nguyên tố khoáng Các nguyên tố khoáng thường hấp thụ vào dạng ion qua hệ thống rễ chủ yếu Có hai cách hấp thụ ion khoáng rễ: * Cách bị động: - Các ion khoáng khuyếch tán theo chênh lệch nồng độ từ cao đến thấp - Các ion khống hồ tan nước vào rễ theo dòng nước - Các ion khoáng hút bám bề mặt keo đất bề mặt rễ trao đổi với có tiếp xúc rễ dung dịch đất Cách gọi hút bám trao đổi * Cách chủ động: - Mang tính chọn lọc ngược với gradient nồng độ nên cần thiết phải có lượng, tức tham gia ATP chất trung gian ,thường gọi chất mang - ATP chất mang cung cấp từ trình trao đổi chất, mà chủ yếu trình hơ hấp Như lại lần thấy rằng: Quá trình hấp thụ nước chất khống liên quan chặt chẽ với q trình hơ hấp rễ Vai trò ngun tố khống 2.1 Vai trò ngun tố đa lượng: Các ngun tố đa lượng thường đóng vai trò cấu trúc tế bào, thành phần đại phân tử tế bào (protein, lipit, axit nucleic, ) Các nguyên tố đa lượng ảnh hưởng đến tính chất hệ thống keo chất nguyên sinh như: Điện tích bề mặt, độ ngậm nước, độ nhớt độ bền vững hệ thống keo 2.2 Vai trò nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng thường thành phần thiếu hầu hết enzym Chúng hoạt hoá cho enzym trình trao đổi chất thể Vai trò nguyên tố đa lượng, vi lượng minh hoạ bảng sau (Bảng2.1) B - HỆ THỐNG CÂU HỎI Câu 14 Vì mơ thực vật xảy trình khử nitrat? Trả lời: - Nitơ dạng NO3- có nhiều đất thực vật hấp thụ dễ dàng - Nitơ dạng NO3- dạng ơxi hố, cần nhiều Nitơ dạng khử NH 2, NH3, NH4+ để tạo axit amin - Do đó, thực vật cần có q trình khử NO 3- để tạo NH4+ tiếp tục đồng hoá tạo aa để dự trữ nitơ prôtêin Câu 15 Tại đất chua thường nghèo chất dinh dưỡng? Trả lời: - Đất chua có nhiều ion H+ Các ion H+ dịch đất thực phản ứng trao đổi ion, ion H+ bám bề mặt hạt keo đẩy ion khoáng dịch đất Các ion khống bị rửa trơi làm cho đất bị nghèo chất dinh dưỡng Câu 16 (Olympic 2009) a Cây xanh sử dụng nguồn N khơng khí đất phương thức nào? b Nhóm VSV có khả cố định nitơ khí quyển? Cho biết điều kiện để nhóm thực q trình cố đinh đạm? c Trong trình cố định đạm, nguyên tử H NH3 có nguồn gốc từ chất nào? Trả lời: a Cây xanh sử dụng nguồn N khơng khí đất phương thức sau: - Nguồn N khơng khí: + Khi có sấm chớp: N2 + O2 -> HNO3 -> hợp chất nitrat -> dễ hấp thụ + Hoạt động VSV tự cộng sinh có khả cố định nitơ cho đất, từ biến đổi thành hợp chất chứa nitơ => dễ hấp thụ - Nguồn N đất: Do phân huỷ xác, bã động, thực vật + Sự hoá mùn: Xác động, thực vật nhờ vi khuẩn, nấm phân giải thành chất mùn -> aa + Sự hoá amoniac: aa tiếp tục nhờ vi khuẩn phân giải thành ure sau phân giải tiếp tục thành NH3 + Sự hoá nitrit: NH3 oxihố thành HNO2 sau hình thành muối nitrit + Sự hố nitrat: HNO2 oxihố thành HNO3 sau hình thành muối nitrat b Nhóm VSV có khả cố định nitơ khí quyển: - Vi khuẩn sống tự đất nước: Nostoc, Clostridium… - Vi khuẩn cộng sinh: Rhizobium, Anabaena azollae… * Điều kiện để nhóm thực q trình cố đinh đạm: + Có lực khử mạnh + Được cung cấp NL ATP + Có tham gia enzim nitrogenaza + Thực điều kiện kị khí c Trong trình cố định đạm, ngun tử H NH3 có nguồn gốc từ glucozơ vì: Quá trình khử N thành NH3 sử dụng lực khử NADH, chất tạo từ q trình hơ hấp Mà hơ hấp sử dụng nguyên liệu glucozơ, nguyên tử H glucozơ gắn với NAD để tạo thành NADH Câu 17 Vì thực vật xanh tắm biển ®¹m nhng thiÕu ®¹m? Làm Nitơ khơng khí trở thành dạng mà sử dụng được? Nêu chế điều kiện đê thực hin quỏ trỡnh ny? Nêu số xanh có khả sử dụng nitơ? Tr li: - Thực vật xanh nói chung tắm biển đạm nhng thiếu đạm Vì: + Nitơ tự do(N2) có liên kết bền(N N) + Cây xanh nói chung enzim xúc tác mạnh, trình hoạt hoá nitơ(Nitrogennaza, hidrogenaza) phá vỡ liên kết bền nitơ biến N2 NH3 +Các sử dụng Nitơ tự do: + Cây hä §Ëu nhê céng sinh víi vi khn Rhizobium + BÌo hoa d©u: nhê céng sinh víi vi khn lam + Một số hoà thảo(lúa) nhờ cộng sinh với vi khuÈn Azospirillum Câu 18 Trình bày mối quan hệ chu trình Crep qúa trình đồng hố NH3? Trả lời: - Chu trình Crep tạo axit hữu α – xêtôglutarat, fumarat, oxalôaxetat Các axit hữu kết hợp với NH3 để tạo aa => dự trữ nito protein Câu 19 Có người nói: Khi chu trình Crep ngừng hoạt động bị ngộ độc NH3 Điều hay sai? Giải thích? Trả lời: - Chu trình Krebs tạo ASTT để rễ dễ dàng nhận nitơ - Có mối quan hệ chặt chẽ sản phẩm chu trình Krebs với hàm lượng NH3 Vì sản phẩm với NH3 -> axit amin -> protein Axit piruvic + NH3 -> Alanin Axit glutamic + NH3 ->Glutamic Axit fumaric + NH3 -> Aspactic Và axit hữu kết hợp với NH3 tạo thành amit làm không ngộ độc Câu 20 Tác dụng việc bón phân? Để xác định lượng phân bón cần bón cho thu hoạch định trước phải vào yếu tố nào? Trả lời: - Tác dụng: + Cung cấp nguyên tố khoáng thiếu hụt cho đất => Phục hồi độ phì nhiêu cho đất bón phân kịp thời, liều lượng, loại + Cung cấp nguyên liệu cho cấu tạo thành phần Các nguyên tố khoáng hấp thụ, chuyển hoá cung cấp cho trình TĐC => ngun tố khống bị thiếu sinh trưởng bị giới hạn ngừng sinh trưởng - Yếu tố xác định lượng phân bón: + Nhu cầu dinh dưỡng + Khả cung cấp chất dinh dưỡng đất + Hệ số sử dụng phân bón: lượng phân bón sử dụng so với tổng lượng phân bón Câu 21 Tại trồng lúa phải làm cỏ sục bùn? Trả lời: - Đất trồng lúa thường xuyên ngập nước => dễ bị thiếu Oxi + -> ảnh hưởng đến hô hấp rễ -> ảnh hưởng đến trình hút nước hút khoáng -> ảnh hưởng đến sinh trưởng – phát triển + -> VSV hoạt động hô hấp kị khí -> Tạo khí độc hại -> gây ngộ độc cho Khi làm cỏ sục bùn loại bỏ cỏ, tránh cạnh tranh chất dinh dưỡng, oxi với lúa, đồng thời làm tăng lượng oxi đất - rế hơ hấp tốt hơn/ Câu 22 a Vì sau mưa có nhiều sấm sét xanh tươi tốt hơn, mọc non nhiều hơn? b Để cho lúa lốp không bị đổ lúc lúa chính, người ta bón phân gì? Vì phải sử dụng loại phân đó? Trả lời: a Vì: - Trong mưa có sấm sét, lượng nhỏ nitơ khơng khí bị oxi hóa điều kiện nhiệt độ áp suất cao thành NO3- theo phản ứng: N2 + O2 -> 2NO + O2 ->2NO2+ H2O -> HNO3 -> H+ +NO3- Cây cung cấp nguồn N, ít, với nước nên thực trình quang hợp, trao đổi nước tốt nên xanh tốt b Người ta bón phân K K giúp tích luỹ xenlulozơ, hemixenlulozơ, pectin vách tế bào thực vạt, làm cho tế bào cứng cáp giúp tăng khả chống đổ lúa Câu 23 Cơ sở sinh học việc bón phân qua lá? Trong trường hợp bón phân qua có lợi ích bón phân vào đất (bón phân cho rễ) Trả lời: - Cơ sở sinh học việc bón phân qua lá: Sự hấp thụ chất dinh dưỡng qua khí khổng, thấm qua lớp cutin theo građien nồng độ - Trong trường hợp bón phân qua có lợi ích bón phân vào đất (bón phân cho rễ): + Trong đất có Ca, hàm lượng Fe dễ tiêu thấp, bị thiếu Fe (bệnh lúa vàng vơi) => phân bón có hiệu so với bón phức chất chứa sắt cho đất, đồng thời phương tiện giảm bớt độc tính Mn + Đất khơ hạn, tầng đất mặt thiếu nước giảm đáng kể chất dễ tiêu mùa sinh trưởng => bón phân qua có hiệu Câu 24 ( Đề Thi HSG Hà Tĩnh - 2013) a Những nhóm sinh vật có khả cố định nitơ khơng khí? Vì chúng có khả đó? b Vai trò nitơ đời sống xanh? Hãy nêu nguồn nitơ chủ yếu cung cấp cho cây? c.Chứng minh mối liên quan chặt chẽ trình hơ hấp với q trình dinh dưỡng khống trao đổi nitơ Con người vận dụng hiểu biết mối quan hệ vào thực tiễn trồng trọt nào? Trả lời: a + Nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống tự do: Cyanobacteria + Nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh: Rhizobium sống cộng sinh rễ họ đậu - Chúng có khả có enzim nitrơgenaza nên có khả phá vỡ liên kết bền vững nitơ chuyển thành dạng NH3 b - Vai trò nitơ: + Về cấu trúc: Tham gia cấu tạo prôtêin, axit nuclêic, ATP, + Về sinh lý: Điều hòa trao đổi chất, sinh trưởng, phát triển (TP cấu tạo enzim, vitamin nhóm B, số hooc mơn sinh trưởng, ) - Nguồn Nitơ chủ yếu cung cấp cho là: + Nitơ vô cơ: nitrat (NO3-), amôn (NH4+ ) + Nitơ hữu cơ: axit amin, amit c - Mối liên quan chặt chẽ trình hơ hấp với q trình dinh dưỡng khống trao đổi nitơ: + Hơ hấp giải phóng lượng dạng ATP, tạo hợp chất trung gian axit hữu + ATP hợp chất liên quan chặt chẽ với trình hấp thụ khống nitơ, q trình sử dụng chất khống q trình biến đổi nitơ - Ứng dụng thực tiễn: + Khi trồng cây, người ta phải xới đất, làm cỏ sục bùn với mục đích tạo điều kiện cho rễ hơ hấp hiếu khí + Hiện người ta ứng dụng phương pháp trồng không cần đất: trồng dung dịch (Thuỷ canh), trồng khơng khí (Khí canh) để tạo điều kiện tối ưu cho hơ hấp hiếu khí rễ ... nitrat -> dễ hấp thụ + Hoạt động VSV tự cộng sinh có khả cố định nitơ cho đất, từ biến đổi thành hợp chất chứa nitơ => dễ hấp thụ - Nguồn N đất: Do phân huỷ xác, bã động, thực vật + Sự hoá mùn:... trao đổi nitơ: + Hơ hấp giải phóng lượng dạng ATP, tạo hợp chất trung gian axit hữu + ATP hợp chất liên quan chặt chẽ với q trình hấp thụ khống nitơ, q trình sử dụng chất khống trình biến đổi nitơ. .. trưởng, ) - Nguồn Nitơ chủ yếu cung cấp cho là: + Nitơ vô cơ: nitrat (NO3-), amôn (NH4+ ) + Nitơ hữu cơ: axit amin, amit c - Mối liên quan chặt chẽ q trình hơ hấp với q trình dinh dưỡng khống trao