Vì vậy, để giúp học sinhkhái quát được nội dung kiến thức cơ bản phục vụ cho việc học tập và thi THPTQuốc gia đạt kết quả cao tôi đã nghiên cứu và xây dựng đề tài: “Tổng hợp kiến thức cơ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
I-ÔN THI THPT QUỐC GIA”.
Người thực hiện : Trịnh Thị Xuyến
Trang 2II PHẦN NỘI DUNG
III PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
Tài liệu tham khảo
Trang 3là phần kiến thức khó hiểu và khó nhớ đối với học sinh Vì vậy, để giúp học sinhkhái quát được nội dung kiến thức cơ bản phục vụ cho việc học tập và thi THPT
Quốc gia đạt kết quả cao tôi đã nghiên cứu và xây dựng đề tài: “Tổng hợp kiến
thức cơ bản của chương I – chuyển hóa vật chất và năng lượng trong chương trình sinh học 11, phục vụ cho học sinh ôn thi THPT Quốc gia”.
2 Mục đích nghiên cứu:
Nhằm giúp cho học sinh ôn tập, hệ thống kiến thức và có khả năng làmmột số bài tập cơ bản, phục vụ cho ôn thi THPT Quốc gia
3 Đối tượng nghiên cứu :
- Chương I – chuyển hóa vật chất và năng lượng trong chương trình sinhhọc 11 SGK Sinh học 11, Nâng cao; NXB giáo dục
- Phục vụ cho học sinh THPT và học sinh ôn thi THPT Quốc Gia
4 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu chuyên ngành sinh lý học thực vật, sinh lý học độngvật, chuẩn kiến thức kỹ năng môn sinh học THPT, nghiên cứu SGK sinh học 11nâng cao và cơ bản, từ đó tổng hợp kiến thức lý thuyết và một số bài tập cơ bảncủa nội dung chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật và động vật
1.5 Điểm mới trong kết quả nghiên cứu
Sáng kiến đi sâu vào nội dung kiến thức phục vụ cho ôn thi THPT Quốcgia của học sinh lớp 12
II PHẦN NỘI DUNG
- Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tiếp thu và ghi nhớ kiến thứcliên quan đến quá trình trao đổi vật chất và năng lượng ở thực vật, động vật và
cả ở người nhanh hơn và chính xác hơn đáp ứng hình thức kiểm tra và thi trắcnghiệm hiện nay
2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng
- Trước khi áp dụng đề tài, tôi thấy thực trạng phần lớn học sinh khi họcchương trình sinh học 11 rất hứng thú, nhưng sau đó các em không thể ghi nhớ
Trang 4Hơn nữa, thực tế học sinh rất ngại học lý thuyết nên đến năm học lớp 12, khibước vào ôn thi THPT Quốc gia thì các em không còn nhớ kiến thức đã học ởchương trình sinh học 10 và sinh học 11.
- Từ khi áp dụng đề tài tôi thấy học sinh có thể tự học, tự gợi nhớ lại kiếnthức và đạt kết quả cao hơn khi kiểm tra đánh giá kiến thức được tổng hợp trong
đề tài
3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
3.1 Tổng hợp kiến thức
3.1.1 Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật
3.1.1.1 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 chấtdiễn 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 nángkhi 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 hơinước, 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 đến quá trình trao đổi nước:
+ Ánh sáng: Tác nhân gây đóng mở khí khổng ® ảnh hưởng đến thoát hơinước
Trang 5+ Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hấp thụ nước ở rễ (do ảnh hưởng đến sinhtrưởng và hô hấp ở rễ) và thoát hơi nước ở lá (do ảnh hưởng đến độ ẩm khôngkhí).
+ Độ ẩm: Độ ẩm đất càng tăng thì quá trình hấp thụ nước tăng, độ ẩmkhông khí càng tăng thì sự thoát hơi nước càng giảm
+ Dinh dưỡng khoáng: Hàm lượng khoáng trong đất càng cao thì áp suấtdung 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, sựthay 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 ionhoạt động ® các ion trong tế bào đóng vận chuyển ra ngoài (K+) ® nước thẩmthấu ra ngoài theo ® tế bào đóng mất nước, duỗi thẳng ® khí khổng đóng
P : Áp suất thẩm thấu (atm)
T : Áp suất trương nước của tế bào (atm)
+ Các trạng thái nước của tế bào: Sức hút nước phụ thuộc vào trạng thái bão hòanước của tế bào
- Tế bào bão hòa nước: P = T
- Tế bào héo hoàn toàn: S = P
- Tế bào thiếu bão hòa nước: S > 0, P > T
- Tế bào mất nước do sự bay hơi: S = P + T
Ví dụ Khi đưa một tế bào thực vật có áp suất thẩm thấu là 1,7 atm và
Trang 6- Là lượng nước thoát qua lá tính trên một đơn vị thời gian trên một đơn
vị diện tích = g H2O/m2 lá/giờ
- Hệ số thoát hơi nước là số gam nước thoát ra để tạo một gam chất khô:
số g nước/ 1 gam chất khô
- Hiệu suất thoát hơi nước biểu thị lượng chất khô hình thành khi thoát 1lit nước Đo cường độ thoát hơi nước bằng phương pháp cân nhanh được tínhbằng công thức
I = (P1 – P2).60/ (T S) Đơn vị tính bằng g/dm2/giờ
I : Cường độ thoát hơi nước; P1, P2 lần lượt là khối lượng lá ở thời gian t1
và t2
T : thời gian thoát hơi nước (phút) = t1 - t2
S : là diện tích của lá được tính bằng cách : đặt chiếc lá lên tờ giấy 1dm2
sau đó cắt tờ giấy hình dạng kích thước bằng chiếc lá sau đó cân chiếc lá được A(g) Cắt 1 dm2 giấy đem cân được B (g) Diện tích lá là S = A(g)/B(g) dm2
Ví dụ Cắt một mảnh lá ngô diện tích 100cm2, cân ngay sau khi cắt được20g Để mảnh lá nơi thoáng 15 phút rồi cân lại, được 18,95g
a Tính tốc độ thoát nước của lá ngô trong một giờ
b Dung tích nước ước tính mà cây ngô trên thoát nước trong một ngàyđêm là bao nhiêu lít ?
Bài giải
a Tốc độ thoát hơi nước của lá ngô : (20 – 18,95).60/15.100 =0.042g/cm2/giờ
b Thoát hơi nước trong một ngày đêm: 0.042 24 = 1,008g/cm2/24h
3.1.1.2 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:
+ 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 sựchênh 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 khảnăng 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
Trang 7+ 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 khuẩncộng 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
và thải O2 điều hòa không khí
* Lá thực vật C3, thực vật CAM có các tế bào mô giậu chứa các lục lạp, láthực 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 chuyểnhoá 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 phùhợp với chức năng quang hợp (chứa các tế bào mô giậu có mang các lục lạpthực hiện quang hợp, có mạch dẫn nước và muối khoáng, có khí khổng để traođổi khí )
+ Lục lạp bao gồm các hạt grana chứa hệ sắc tố, chất vận chuyển điệntử 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 hoánăng Diệp lục hấp thụ 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 hoánăng 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 vàphản 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 phatối
+ Pha sáng: Diễn ra trên màng tilacoit, giống nhau ở các thực vật
Trang 82 H2O ® 4 H+ + 4e- + O2
· Phot phoril hoá tạo ATP: 3 ADP + 3 Pi ® 3 ATP
Phương trình tổng quát:
+ Pha tối: Diễn ra trong chất nền (stroma), khác nhau giữa các nhóm thựcvật 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)
Sơ đồ cơ chế quang hợp ở thực vật C4:
- Đặc điểm của thực vật CAM: Sống ở vùng sa mạc, điều kiện khô hạnkéo dài Vì lấy được ít nước nên tránh mất nước do thoát hơi nước cây đóng khí
suất thấp
Sơ đồ cơ chế quang hợp ở thực vật CAM:
Một số đặc điểm phân biệt thực vật C 3 , C 4, CAM
Trang 9Điều kiện sống Sống chủ yếu ở
vùng ôn đới á nhiệt
đới
Sống ở vùng khíhậu nhiệt đới
Sống ở vùng samạc, điều kiệnkhô hạn kéo dài.Hình thái giải
phẫu lá
- Lá bình thường
- Có một loại lụclạp ở tế bào môdậu
PEP (phôtpho enolpyruvat)
PEP-và Rubisco.Sản phẩm cố
định CO2 đầu
tiên
APG (axit phôtpho glixeric)
AOA (axit oxaloaxetic)
Lục lạp tế bào
mô dậu
đêmNăng suất sinh
học
* Quá trình quang hợp chịu ảnh hưởng của các yếu tố:
+ Nồng độ CO2: Nồng độ CO2 tăng dần đến điểm bão hoà thì cường độquang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở đi, nồng độ CO2 tăng thì cường độquang hợp giảm dần
+ Ánh sáng: Cường độ ánh sáng tăng dần đến điểm bão hoà thì cường độquang hợp tăng dần; từ điểm bão hoà trở đi, cường độ ánh sáng tăng thì cường
độ quang hợp giảm dần
Trang 10Thành phần quang phổ: Cây quang hợp mạnh nhất ở miền ánh sáng đỏsau đó là miền ánh sáng xanh tím.
+ Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng đến nhiệt dộ tối ưu thì cường độ quang hợptăng rất nhanh, thường đạt cực đại ở 25 - 35 oC rồi sau đó giảm mạnh
+ Nước: Hàm lượng nước trong không khí, trong lá, trong đất ảnh hưởngđến quá trình thoát hơi nước ® ảnh hưởng đến độ mở khí khổng ® ảnh hưởngđến 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 trìnhtổng hợp các sắc tố quang hợp, enzim quang hợp…® ảnh hưởng đến cường độquang 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 củacây, khả năng cung cấp của đất, hệ số sử dụng phân bón), đúng thời kì (căn cứvào dáu hiệu bên ngoài của lá cây), đúng cách (bón thúc, hoặc bón lót; bón quađất hoặc qua lá)
* Thí nghiệm trồng cây ngoài vườn (hoặc trồng trong chậu), bón 3 loạiphân hoá học chính: Đạm, lân, kali
* Năng suất sinh học là khối lượng chất khô được tích luỹ được mỗi ngàytrên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây; năng suất kinh tế làkhối lượng chất khô được tích luỹ trong cơ quan kinh tế (cơ quan lấy chứa cácsản 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 vàcác biện pháp kĩ thuật
+ Chọn cây trồng có thời gian sinh trưởng vừa phải, hoặc trồng vào vụthích hợp
* Dạng bài tập cơ bản: Tính lượng phân bón hợp lý cho cây trồng
Bón phân hợp lý nghĩa là phải xác định lượng phân bón hợp lý cho câytrồng, tỷ lệ các loại phân bón thích hợp, xác định thời kỳ và phương pháp bónphân, biết độ phì của đất (khả năng cung cấp của đất) và mức độ sử dụng phânbón của cây
Lượng phân bón (LPB của) cần thiết có thể xác định theo công thức:
Ví dụ Tính lượng phân đạm cần bón cho lúa để đạt năng suất trung bình
60 tạ/ha trong các trường hợp:
Dùng phân đạm urê chứa 46% N;
Phân đạm kali nitrat KNO3 chứa 13 % N;
Trang 11Phân đạm amon nitrat NH4NO3 loại trung bình chứa 27,5% N.
Biết rằng để thu 100kg thóc cần 1,5 kg N Hệ số sử dụng trung bình N ởcây lúa chỉ đạt 75% Trong đất trồng lúa vẫn tồn tại trên mỗi ha 20kg N/ha
Bài giải
Đề bài cho biết 100kg thóc cần 1,5 kg N, với hệ số sử dụng N đạt 75%vậy để lúa đạt năng suất 60 ta/ha cần cung cấp số N là 60 x 1,5 x 100 : 75 = 120kg
Trong đất còn một lượng N là 20kg/ha vậy cần cung cấp thêm lượng N là
120 - 20 = 100 kg
- Nếu bón urê với tỉ lệ N là 46% thì cần 100 x 100/46 = 217,4 kg
- Nếu bón KNO3 với tỉ lệ N là 13% thì cần 100 x 100/13 = 769,2 kg
- Nếu bón NH4NO3 với tỉ lệ N là 27,5% thì cần 100 x 100/27,5 = 363,6kg
2.3.1.1.4 Quá trình hô hấp ở thực vật
* Vai trò: Năng lượng giải phóng dưới dạng ATP cung cấp cho các hoạtđộng sống của tế bào, cơ thể Một phần năng lượng được giải phóng dưới dạngnhiệt để duy trì thân nhiệt thụân lợi cho các phản ứng enzim Hình thành các sảnphẩm trung gian là nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất khác trong
cơ 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 thànhATP khi H+ bơm qua ATP syntaza
+ Trên màng trong ti thể chứa enzim ATP syntaza và chuỗi vận chuyểnđiện tử
+ Chất nền chứa các enzim tham gia vào các phản ứng trong chu trìnhCrep
* Cơ chế: Tùy điều kiện có ôxi hoặc không có ôxi phân tử mà có thể xảy racác quá trình sau:
+ Hô hấp hiếu khí (có ôxi 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 cácsản phẩm còn nhiều năng lượng: Rượu etilic, axit lactic)
C6H12O6 ® 2 êtilic + 2CO2 + 2ATP + Nhiệt
C6H12O6 ® 2 axit lactic + 2ATP + Nhiệt
* Mối quan hệ giữa hô hấp và qang hợp: Quang hợp tích luỹ năng lượng,tạo các chất hữu cơ, oxi là nguyên liệu cho quá trình hô hấp; ngược lại hô hấptạo năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống trong đó có tổng hợp các chấttham 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, lụclạp, perôxixôm
