chuyên đề quang hợp ở thực vật

CHUYÊN ĐỀ QUANG HỢP Ở THỰC VẬT A- LÝ THUYẾT CẦN GHI NHỚ Bộ máy quang hợp 1.1 Lá – quan quang hợp * Hình thái: Thường có dạng bản, có tính hướng quang ngang * Giải phẫu: - Lớp mô giậu: nằm sát lớp biểu bì trên, dày chứa nhiều lục lạp - Lớp mơ xốp: sát lớp mơ giậu, có khoảng trống gian bào lớn (nơi chứa CO cung cấp cho trình quang hợp) - Hệ thống mạch dẫn làm nhiệm vụ dẫn truyền 1.2 Lục lạp – bào quan quang hợp * Hình thái: thường có hình bầu dục nên thuận tiện cho trình tiếp nhận ánh sáng * Cấu tạo: lớp màng kép, màng chất (strôma) lỏng, nhầy, không màu Chất bao quanh hạt grana Mỗi grana có đến túi tilacôit xếp thành chồng Cấu tạo nên tilacôit sắc tố, prôtêin, lipit * Thành phần hố học: nước- 75%, prơtêin, muối khống 1.3 Sắc tố quang hợp * Nhóm sắc tố lục clorophyl (diệp lục) - Cấu tạo chung: nhân pyron liên kết với cầu nối mêtyl tạo nên vòng porphyrin với nguyên tử Mg có liên kết thật giả với nguyên tử N nhân pyron; hai nguyên tử H nhân pyron thứ 4; vòng xiclopentan gốc rượu phyton có nối đơi cách - Quang phổ hấp thụ: xanh lam (430nm) đỏ (662nm) * Nhóm sắc tố vàng carơtenơit - Carơten (C40H56) loại cacbuahiđrơ chưa bão hồ, khơng tan nước, tan dung môi hữu - Xantôphyl (C40H56On(1-6) ) dẫn xuất carôten - Quang phổ hấp thụ: 451 – 481 nm * Nhóm sắc tố xanh phycơbilin - Có vai trị quan trọng tảo nhóm thực vật sống nước, gồm phicôerythrin phicôxyanin - Quang phổ hấp thụ: 550nm 612 nm Cơ chế quang hợp 2.1 Pha sáng 2.1.1 Giai đoạn quang lí Bao gồm qúa trình hấp thụ lượng di trú tạm thời lượng cấu trúc phân tử diệp lục 2.1.2 Giai đoạn quang hố * Q trình quang hố sơ cấp - Quang khử diệp lục ơxi hoá chất cho êlectron - Diệp lục chuyển êlectron cho chất nhận trở trạng thái ban đầu Sự chuyền êlectron hiđrô tiến hành với tham gia hệ thống chất chuyền êlectron phức tạp Đó chất chứa Fe dạng hem như: xitôcrôm dạng không hem như: feređôxin, plastoxianin… Chuỗi chuyền nằm hai hệ thống quang hoá PSI PSII thông qua hai phản ứng phản ứng sáng phản ứng sáng Sự chuyền êlectron thực theo hai đường: đường vòng với P 700 trung tâm phản ứng đường khơng vịng với P680 trung tâm phản ứng * Quá trình quang phân li H2O 4Clhl + 4hγ → Chl* 4Chl* + 2H2O → 4Chl + 4e + O2 * Q trình phơtphorin hố quang hố Q trình biến đổi lượng quang hợp xanh chủ yếu tiến hành hai phản ứng phơtphorin hố vịng khơng vịng Hai phản ứng phân biệt số điểm: - Con đường êlectron - Sản phẩm trình - Hệ sắc tố tham gia 2.2 Pha tối quang hợp 2.2.1 Chu trình Canvin- chu trình C3 Chu trình Canvin gồm ba giai đoạn: - Giai đoạn cacboxi hoá - Giai đoạn khử - Giai đoạn phục hồi chất nhận RiDP 2.2.2 Chu trình Hatch – Slack- Chu trình C4 Ở thực vật C4, lục lạp enzim Rubisco hoạt động yếu không hoạt động, thay vào phơtphnolpiruvat cacboxilaza lại hoạt động mạnh Vì sản phẩm cố định CO2 axit có 4C Chu trình C4 khơng có q trình cacboxi hố RiDP có nối tiếp với chu trình Canvin có q trình tổng hợp mơnơsacarit chu trình Canvin Thực vật C4 có hai dạng lục lạp với cấu trúc chức khác nhau: lục lạp tế bào mô giậu lục lạp tế bào bao bó mạch 2.2.3 Con đường cacbon thực vật CAM Bên cạnh thực vật C4 tồn dạng thực vật khác dạng CAM thích ứng tốt với khí hậu khơ nóng kéo dài Những thực vật thích nghi với khí hậu cách giảm đến mức tối thiểu nước Tuy nhiên, đồng thời với giảm diện tích tiếp xúc giảm trao đổi khí thực vật với môi trường Mâu thuẫn giải cách thay đổi đường cố định CO2 quang hợp Khác với thực vật C4, đường cố định CO2 thực vật CAM phân biệt mặt thời gian: q trình cacboxi hố sơ cấp xảy vào ban đêm, khí khổng mở; trình tổng hợp đường xảy vào ban ngày 2.2.4 Các tiêu chuẩn xác định hai nhóm thực vật C3 C4 * Tiêu chuẩn giải phẫu, hình thái * Tiêu chuẩn sinh lí * Tiêu chuẩn sinh hố 2.2.5 Quang hợp nhân tố mơi trường * Quang hợp nồng độ CO2 * Quang hợp cường độ, thành phần quang phổ ánh sáng * Quang hợp nhiệt độ * quang hợp dinh dưỡng khống B- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CĨ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI Ở thực vật, hoạt động enzim Rubisco diễn điều kiện đầy đủ CO2 thiếu CO2? Hướng dẫn: + Khi đầy đủ CO2: Rubisco xúc tác cho RiDP kết hợp với CO chu trình Canvin tạo sản phẩm pha tối APG tiếp tục tạo nên đường nhờ ATP NADPH + Khi thiếu CO2: Rubisco xúc tác cho RiDP kết hợp với O hô hấp sáng, không tạo ATP làm giảm lượng đường Enzim đóng vai trị quan trọng chu trình C3? giải thích Tính hệ số hơ hấp axit béo sau tiến hành oxi hố hồn tồn: C 17H35COOH C17H31COOH? Sự khác chất gì? Rút nhận xét? Hướng dẫn: - Enzim quan trọng chu trình C3 Ribulozơ 1,5 DP - Enzim qui định tốc dộ chiều hướng chu trình… - Viết pt oxi hố hồn tồn axit béo… C17H35COOH có RQ = 0,68; C17H31COOH có RQ = 0,71 - Sự khác bản: C17H35COOH axit bào no, C17H31COOH axit béo không no - Xét số nguyên tử C, axit éo no có RQ thấp axit béo khơng no.Vì axit béo no chứa nhiều H nên cần nhiều oxi để oxi hoá Nêu điểm giống trình cố định CO quang hợp thực vật C 3, C4 CAM Sản phẩm giống có vai trị quan trọng nhất? Tại sao? Hướng dẫn: a) Điểm giống chu trình Calvin Chu trình Calvin gồm giai đoạn bản: Cacboxyl hoá: RiDP + 6CO2 → 12 APG Khử: 12APG → 12AlPG (12 ATP + 12NADPH2) Tái tạo chất nhận RiDP từ AlDP 10AlPG → 6Ri5P → 6RiDP (6ATP) Tạo thành đường chất hữu khác 2AlPG → 1C6 → Đường đa Chất hữu khác b) Sản phẩm có vai trị quan trọng AlPG - Vì từ AlPG tái tạo chất nhận CO2 - AlPG nguyên liêụ tạo thành đường chất hữu khác Ở quang hợp thực vật C4, để tổng hợp 720g glucơzơ cần phôtôn ánh sáng? Hướng dẫn: - quang hợp thực vật C4, để tổng hợp phân tử glucơzơ cần 12 phân tử NADPH, 24 phân tử ATP - phơtphoril hố khơng vịng, để tổng hợp 12 NADPH 12ATP cần 48 phơtơn ánh sáng phơtphoril hố vịng, để tổng hợp 12ATP cần 12 phơtơn ánh sáng Tổng số phôtôn ánh sáng cần dùng để tổng hợp phân tử glucôzơ 12 + 48 = 60 - 720g glucơzơ tương ứng với mol glucơzơ cần số phôtôn ánh sáng là: 60.4.6,02.1023 = 240.6,02.1023 (phôtôn) Cây xanh sinh trưởng trồng nhà kính màu xanh lục? Giải thích? Hướng dẫn: - Cây xanh trồng nhà kính màu xanh lục sinh trưởng, phát triển kém, chậm lớn, để lâu bị chết - Vì: + Cây xanh quang hợp tốt với ánh sáng màu đỏ xanh tím, clorofill a, b hấp thụ chủ yếu ánh sáng có bước sóng 680 nm, ánh sáng xanh tím có bước sóng 460 nm + Nhà kính màu xanh lục cho ánh sáng xanh lục qua chủ yếu, hấp thụ phản xạ phần quang phổ có bước sóng khác Nên nhà kính màu xanh lục ánh sáng sử dụng cho quang hợp ít, quang hợp không đủ chất hữu cung cấp cho sinh trưởng + Để lâu nhà kính thiếu dinh dưỡng trầm trọng, nên chết Những nguyên nhân để C4 có suất cao C3 ? Hướng dẫn: Nguyên nhân làm cho C4 thường có suất cao C3: - Cây C3 có hơ hấp sáng : Trong điều kiện ánh sáng cao, lục lạp CO cạn kiệt, O2 tích lũy nhiều Enzym cacboxilaza chuyển thành enzym oxigenaza oxyhóa Ri- 1,5 di Phơtphát Làm giảm lượng chất hữu tích lũy Cịn C4 khơng có hô hấp sáng - Cây C4 tránh hô hấp sáng trình tổng hợp chất hữu xảy lục lạp bao bó mạch - Cây C4 có cường độ quang hợp cao C , điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, quang hợp điều kiện ánh sáng mạnh - Cây C4 có điểm bù CO2 thấp C3, quang hợp điều kiện nồng độ CO2 thấp Cây C4 có nhu cầu nước thấp hơn, nước thấp C3 Khi chiếu tia sáng mặt trời qua lăng kính vào sợi tảo dài dung dịch có vi khuẩn hiếu khí, quan sát kính hiển vi, nhận thấy: a.Vi khuẩn tập trung hai đầu sợi tảo Hãy giải thích tượng b Số lượng vi khuẩn tập trung hai đầu sợi tảo khác rõ rệt Hãy giải thích Hướng dẫn: a) Khi chiếu tia sáng mặt trời qua lăng kính, tia sáng phân thành màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Các tia sáng đơn sắc rơi sợi tảo theo thứ tự từ đỏ đến tim từ đầu đến đầu Như vậy, đầu sợi tảo hấp thụ ánh sáng đỏ, đầu hấp thụ ánh sáng tím hai đầu sợi tảo, quang hợp xảy mạnh nhất, thải nhiều ơxi vi khuẩn hiếu khí tập trung b) Vi khuẩn tập trung với số lượng khác hai đầu sợi tảo Cụ thể đầu sợi tảo hấp thụ ánh sáng đỏ vi khuẩn tập trung nhiều hơn, ánh sáng đỏ có hiệu quang hợp ánh sáng tím Cường độ quang hợp phụ thuộc vào số lượng photôn, không phụ thuộc vào lượng photôn Lại biết với cường độ chiếu sáng số lượng phôtôn ánh sáng đỏ nhiều gấp đôi ánh sáng tím Về q trình quang hợp: a thực vật C3, tắt ánh sáng giảm CO chất tăng, chất giảm ? Giải thích b Giải thích nồng độ CO dung dịch ni tảo tăng bọt khí ôxi lại lên nhiều Hướng dẫn: Lượng CO2 hấp thu Lượng CO2 hấp thu a) Khi tắt ánh sáng APG tăng, RiDP giảm, cịn CO để cố định RiDP thành APG Khi giảm nồng độ CO2 RiDP tăng, APG giảm, khơng cịn CO để cố định RiDP thành APG b) Khi tăng nồng độ CO2 dung dịch nuôi tảo ta kích thích pha tối quang hợp hoạt động tốt Pha tối hoạt động tốt cần nhiều sản phẩm pha sáng (ATP NADPH) pha sáng phải hoạt động tốt hơn, trình quang phân ly H 2O xảy mạnh hơn, ôxi thải nhiều Đặc điểm quang hợp bốn I, II, III IV biểu diễn hình đây: III Hãy cho biết Inày (I đến IV) thuộc nhóm thực vật nào? Hướng dẫn: IV II I C4 II.C3 III C4 IV: C3 Nhiệt độ Nồng độ CO2 khoảng gian bào (giữa tế bào) 10 Điểm bù CO2 trình quang hợp gì? Hai đặc điểm: Khơng có tượng quang hơ hấp có điểm bù CO thấp thực vật C4 định nên hiệu suất quang hợp cao loài Nguyên nhân dẫn đến hình thành hai đặc điểm quan trọng gì? HD: + Điểm bù CO2 : Nồng độ tối thiểu CO gian bào giúp thực trình quang hợp + Nguyên nhân hình thành hai đặc điểm thực vật C4 : - Có loại lục lạp có cấu trúc chức khác Loại lục lạp mô dậu thực chu trình Hatch- Slack ( nhận CO2 trực tiếp từ mơi trường axit malic ) loại lục lạp tế bào bao bó mạch thực chu trình Calvin ( vốn khó xảy điều kiện ánh sáng nồng độ oxy cao) cách nhận CO2 axit malic chuyển hóa để tạo ta gluco - Nhờ có cách ly mặt khơng gian khâu cố định CO ( tế bào mô dậu) khử CO ( tế bào bao quanh bó mạch có nồng độ oxy thấp) ngăn chặn tượng hô hấp sáng - PEP cacsboxilaz ( khác với Rubico) không cố định O2 , nên cố định CO2 dù tỷ lệ CO2/O2 giảm nhiệt độ tăng nên điểm bù CO2 thấp 11.Có hai cà chua giống hệt nhau, trồng điều kiện hoàn toàn nhau, khác chế độ chiếu sáng Sau tuần, có khối lượng tăng gấp đôi, khối lượng không thay đổi Giải thích ? Hướng dẫn: Sau hai tuần, cà chua có khối lượng tăng gấp đơi, trồng điều kiện cường độ ánh sáng cao cường độ ánh sáng điểm bù ánh sáng Còn cà chua sau hai tuần có khối lượng khơng thay đổi, trồng điều kiện chiếu sáng có cường độ cường độ ánh sáng điểm bù 12 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 cịn 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 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 HCL 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: ( 16 - 10 ) 0,6 100 60 Pn = - = 13,5 mg CO2 / dm2.giờ 20 80 13.Trong quang hợp : Để hình thành phân tử Glucơzơ : Cần ATP NADPH ? Hãy chứng minh điều thực vật C3 Hướng dẫn: Cần 18 ATP 12 NADPH b) Một vịng chu trình Canvin tạo 1/2 phân tử Glucôzơ sử dụng ATP với NADPH Vẽ chu trình nơi sử dụng ATP NADPH 14.Cho lọ axit ascocbic (AH) dạng tinh thể (một chất khử mạnh), lọ dung dịch methyl đỏ (MR - chất oxi hoá mạnh), lọ dung dịch clorophin vừa rút từ Hãy bố trí thí nghiệm để chứng minh vai trị quang hố clorphin Hướng dẫn: Có thí nghiệm bố trí ống nghiệm : AH + MR + chiếu sáng AH + MR + Clorophin + chiếu sáng MR + Clorophin + chiếu sáng AH + MR + tối AH + MR + Clorophin + tối MR + Clorophin + tối Tất ống nghiệm có màu đỏ- màu methyl dạng oxi hoá Kết sau thời gian, khoảng 10 - 15 phút, có ống nghiệm thứ màu đỏ chuyển sang màu lục, màu clorophin, methyl màu bị khử electơron từ AH, clorophin chiếu sáng làm nhiệm vụ quang hoá, tức làm chất truyền electơron trung gian Thí nghiệm 1, AH khơng thể khử MR khử oxi hố cách xa Các thí nghiệm cịn lại, khơng có chất cho electơron, clorophin khơng chiếu sáng, nên methyl khơng bị khử 15.Trong chu trình Canvin: Khi tắt ánh sáng : chất tăng, chất giảm Đó chất ? Khi giảm nồng độ CO2: chất tăng, chất giảm Đó chất ? Giải thích ? Hướng dẫn: Chất tăng APG, chất giảm RiDP Chất tăng RiDP, chất giảm APG Sử dụng chu trình Canvin để giải thích 16.Dung dịch phenol có màu đỏ mơi trường khơng có CO2 có màu vàng mơi trường có CO2 Hãy bố trí thí nghiệm để chứng minh điều trên, có: cốc miệng rộng chứa dung dịch phenol chậu nhỏ chng thuỷ tinh kín Để thí nghiệm cho kết tốt nên sử dụng chậu thuộc nhóm thực vật nào? Có nên sử dụng thực vật CAM để làm thí nghiệm khơng? Vì sao? Hướng dẫn: Vì dung dịch phenol đựng cốc miệng rộng, dễ tiếp xúc với CO2 khơng khí, nên dung dịch phenol cho có màu vàng Do ta phải bố trí thí nghiệm quang hợp để làm giảm CO2 chuông thuỷ tinh phenol chuyển từ màu vàng sang màu đỏ Nên dùng thực vật thuộc nhóm C4, quang hợp , thực vật C4 hấp thụ CO2 đến ppm kết thí nghiệm rõ Có thể sử dụng thực vật CAM làm thí nghiệm này, phải làm ban đêm, che tối hoàn toàn ánh sáng Nhưng không nên sử dụng thực vật CAM làm thí nghiệm này, khó quan sát kết chuyển màu phenol 17 Cấu tạo giải phẫu liên quan đến chức quang hợp nhóm thực vật C3, C4 CAM Hãy chứng minh điều ? Hướng dẫn: Lá C3 có lớp mơ giậu chứa lục lạp q trình quang hợp tiến hành đây, tinh bột dự trữ tạm thời Lá C4 có hai lớp mô chứa lục lạp : mô giậu tế bào bao bó mạch Như C4 có hai loại lục lạp quang hợp tiến hành hai nơi Tinh bột hình thành lục lạp bao bó mạch dự trữ tạm thời Lá CAM thường dày mọng nước, có lớp mơ giậu chứa lục lạp quang hợp lớp mô giậu Cần lưu ý nói CAM : Trong nhiều trường hợp biến thành gai, khí khổng thường đóng vào ban ngày, để tránh nước 18 Về q trình quang hợp: Hãy trình bày tóm tắt thí nghiệm: ánh sáng cần thiết cho quang hợp, thí nghiệm: CO2 cần thiết cho quang hợp Hãy chứng minh: ánh sáng đỏ có hiệu quang hợp ánh sáng xanh tím Khi tắt ánh sáng giảm CO2, quang hợp thực vật C3, chất tăng, chất giảm ? Hãy giả thích điều ? Giải thích tăng nồng độ CO2 dung dịch ni tảo, bọt khí Oxi lại lên nhiều hơn? Hướng dẫn: a.Thí nghiệm Chứng minh ánh sáng cần thiết cho quang hợp Có thể trình bày tóm tắt thí nghiệm quang hợp rong hai bình nước, bình chiếu sáng, bình che tối Bình chiếu sáng có bọt khí thải ra, bình che tối khơng có bọt khí thải Cũng làm với cành cây, chiếu sáng che tối, xác định hàm lượng tinh bột cách nhuộm mầu với iot Thí nghiệm Chứng minh CO2 cần thiết cho quang hợp Cũng trình bày thí nghiệm tương tự, nhiên cần phải có chất hấp thụ CO2 Thay cho điều kiện sáng, tối b Chứng minh sở lí thuyết sau: - Quang hợp phụ thuộc vào số lượng photon (48 photon hình thành phân tử Glucôzơ), không phụ thuộc vào lượng photon - Trên cường độ chiếu sáng (cùng mức lượng) số lượng photon ánh sáng đỏ lớn gần gấp đôi số lượng photon ánh sáng xanh tím, lượng photon ánh sáng đỏ nửa lượng photon cuả ánh sáng xanh tím c Khi tắt ánh sáng APG tăng, RiDP giảm, cịn CO2 để cố định RiDP thành APG Khi giảm nồng độ CO2 RiDP tăng, APG giảm, khơng cịn CO2 để cố định RiDP thành APG Cần vận dụng Chu trình Canvin để giải thích đầy đủ d Khi tăng nồng độ CO2 dung dịch ni tảo ta kích thích pha tối quang hợp hoạt động tốt Pha tối hoạt động tốt cần nhiều sản phẩm pha sáng ( ATP NADPH ), pha sáng phải hoạt động tốt hơn, trình quang phân li H2O xảy mạnh hơn, Oxi thải nhiều 19.Về ATP NADH : ATP tổng hợp đâu tế bào ?Điều kiện dẫn đến q trình tổng hợp ATP ? Có khác vai trị NADH hơ hấp lên men ? Hướng dẫn: a Trong lục lạp ti thể Khi có chênh lệch nồng độ ion H hai phía màng Trong hơ hấp NADH hình thành để dự trữ lượng sau lượng giải phóng để tổng hợp ATP Trong trình lên men, NADH chất khử nguyên liệu lên men ( axit pyruvic ) để tạo rượu etilic axit lắctíc 20 Trong mơi trường dinh dưỡng có glucơzơ phóng xạ 14C Nhận thấy ptg glucơzơ oxy hố hồn tồn cần ptg O2 tạo 36 pt ATP a Độ phóng xạ hợp chất phải đo để khẳng định glucơzơ bị oxy hố hồn tồn b Q trình có tên gì? c Khi đưa nấm men sang mơi trường yếm khí thu pt ATP cho ptg glucơzơ Q trình có tên hợp chất có 14C? Hướng dẫn: CO2, Hơ hấp hiếu khí, Lên men, CO2 21 Giữ ty thể 37oC đệm đẳng trương xử lý: 1.Tăng 30oC 2.Giảm 30oC 3.Cho bột giặt vào 4.Cho lysozym vào 5.Cho proteaza vào 6.Cho cyanit vào 7.Cho ATP vào 8.Cho pyruvat vào Sẽ có tượng xảy sau : a) Màng bị phá huỷ Màng rắn lại Ức chế chuyển đến O2 Được hấp thụ bị oxi hố Khơng xảy Hãy ghép cấc tượng với biện pháp xử lý cho xác Hướng dẫn: 1.Màng bị phá huỷ 2.Màng rắn lại 3.Màng bị phá huỷ 4.Khơng xảy 5.Khơng xảy 6.ức chế chuyển đến O2 7.Khơng xảy 8.Được hấp thụ bị oxi hoá 22 Xanh methyl chất oxi hố, có khả nhận H+ điện tử ( e- ) Khi trạng thái oxi hố có màu xanh, bị khử ( nhận H+ e- ) màu Methyl ( xanh ) + H -> Methyl (không màu) Một học sinh làm thí nghiệm sau: Các ống nghiệm A, B, C, D bố trí sau : A B C D H2O cất 2ml 2ml 2ml Nước đường 2ml 2ml 2ml Methyl xanh 1ml 1ml 1ml Nấm men 2ml 2ml 2ml Các ống nghiệm đặt tủ ấm 30oC Màu ống nghiệm ghi lúc bắt đầu làm thí nghiệm sau phút, 15 phút Kết ghi bảng sau : Màu A B C D Bắt đầu TN xanh xanh xanh không màu Sau ph màu xanh xanh màu Sau 15 ph mau xanh xanh nhạt màu Hỏi: a Ống nghiệm ống nghiệm kiểm tra ( đối chứng )? b Ống nghiệm không cần thiết ? Hướng dẫn: a A b D 23.Các phản ứng phân giải glucose điều kiện hiếu khí kị khí nấm men tóm tắt sau: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 Trong thí nghiệm, việc sử dụng hồn tồn 0,5 mole Glucơzơ, điều kiện hiếu khí phần kị khí phần, thu 1,8 mole CO2 Hãy tính tỉ lệ phần trăm glucose dựng phản ứng hiếu khí Hướng dẫn: Hãy tính Hệ số Hơ hấp định nghĩa tỉ số số mole CO2 hỡnh thành trờn số mole O2 tiêu thụ 24.Cho lọ glucôzơ, lọ axit pyruvic, lọ chứa dịch nghiền tế bào, lọ chứa dịch nghiền tế bào khơng có bào quan, lọ chứa ti thể Hỏi: Có thể bố trí thí nghiệm hơ hấp tế bào ? Số thí nghiệm có CO2 bay ? HD: Có thể bố trí thí nghiệm Có thí nghiệm có CO2 bay 25 Cho lọ thuỷ tinh chứa đầy nước có nút kín, thực vật thuỷ sinh, động vật thuỷ sinh Hãy bố trí thí nghiệm để có được: lọ cho nhiều CO2 lọ cho nhiều O2 lọ sinh vật sống lâu lọ sinh vật sống ngắn lọ sinh vật sống HD: Lọ cho nhiều CO2 lọ chứa TVTS +ĐVTS + tối Lọ cho nhiều O2 lọ chứa TVTS + sáng Lọ sinh vật sống lâu lọ chứa TVTS + ĐVTS + sáng Lọ sinh vật sống ngắn lọ chứa TVTS + ĐVTS + tối Lọ sinh vật sống lọ chứa ĐVTS + sáng lọ chứa ĐVTS + tối 26.Sự đồng hóa cácbon quang hợp lồi thực vật CAM thể đặc điểm thích nghi với mơi trường sống nào? HD: - Quá trình thực vật CAM xảy pha tối trình quang hợp, có sử dụng sản phẩm pha sáng ATP, NADPH2 để khử CO2 tạo thành chất hữu - Thực vật CAM nhóm mọng nước, sống nơi hoang mạc (khơ hạn) Để tiết kiệm nước (giảm nước thoát nước) dinh dưỡng khí (quang hợp) nhóm thực vật có phân chia thời gian cố định CO2 sau: + Giai đoạn cố định CO2 diễn vào ban đêm khí khổng mở + Giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Calvin diễn vào ban ngày khí khổng đóng - Kết luận: Do đặc điểm thích nghi với điều kiện sinh thái vậy, nên đảm bảo đủ lượng CO2 thiếu nước ban ngày lỗ khí khổng đóng lại 27.Dựa đặc điểm hụ hấp thực vật, hóy nờu sở khoa học phương pháp bảo quản nụng sản: bảo quản lạnh, bảo quản khụ bảo quản nồng độ CO2 cao HD: Mục đích bảo quản nơng sản giữ nơng sản thay đổi số lượng chất lượng Vì vậy, phải khống chế hơ hấp nông sản mức tối thiểu + Cường độ hô hấp tăng giảm tương ứng với nhiệt độ, độ ẩm tỷ lệ nghịch với nồng độ CO2 + Trong điều kiện nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh) điều kiện khô (bảo quản khô), và/hoặc điều kiện nồng độ CO2 cao (bảo quản nồng độ CO2 cao), hô hấp thực vật hạn chế mức tối thiểu nên thời gian bảo quản kéo dài 28 Hoạt động coenzim NAD+ hụ hấp tế bào quỏ trỡnh lờn men cú gỡ khỏc nh HD: – Trong hụ hấp tế bào, NADH vào chuỗi truyền e để tổng hợp ATP Chất nhận H+ e- cuối cựng oxi khụng khớ - Trong quỏ trỡnh lờn men, NADH khụng vào chuỗi truyền e mà nhường H + e- để hỡnh thành axit lăctic rượu Chất nhận H+ e- cuối cựng axit lăctic rượu vỡ khụng cú oxi khụng khớ 29 Sự tạo thành ATP hô hấp thực vật diễn theo đường nào? ATP sử dụng vào trình sinh lý cây? Hướng dẫn: - ATP hình thành kết hợp ADP gốc photphat (vơ cơ) ADP + P  ATP - Có đường tạo thành ATP hô hấp thực vật : + Photphorin hoá mức độ nguyên liệu: từ APEP tới axit pyruvic (ở đường phân) hay sucxinyl CoA (chu trình Krebs) + Photphorin hố mức độ enzim oxi hoá khử: H + e- vận chuyển qua chuỗi chuyển điện tử từ NADPH2 , FADH2 tới ơxi khí trời Trong 38 ATP thu hơ hấp hiếu khí thực vật có ATP mức độ nguyên liệu, 34 ATP mức độ enzim - ATP dùng cho trình sinh lý (như trình phân chia tế bào, hút nước, hút khoáng, sinh trưởng, phát triển) 30 Rubisco gì? Trong điều kiện đầy đủ CO thiếu (nghèo) CO2 hoạt động Rubisco nào? Hướng dẫn : - Rubisco tên enzym ribuloso-1,5 biphosphat cacboxylaza-oxygenaza, xúc tác cho phản ứng chuyển hóa ribuloso-1,5 biphosphat (RuBP hay RuDP) sản phẩm quan trọng chu trình Calvin Enzym có hai khả năng: kết hợp RuBP với CO (cacboxylaza) kết hợp RuBP với O2 (oxygenaza) tùy vào điều kiện môi trường - Khi CO2 đầy đủ: rubisco xúc tác cho RuBP kết hợp với CO chu trình Calvin tạo sản phẩm pha enzym (pha tối) APG tiếp tục tạo nên đường nhờ có mặt ATP NADPH - Khi thiếu hay nghèo CO2 (do khí khổng đóng ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao) Rubisco xúc tác RuBP kết hợp với O2 hô hấp ánh sáng, không tạo ATP làm giảm lượng đường, nên giảm suất – xảy C3 31 10 a Hệ sắc tố quang hợp thực vật bậc cao gồm nhóm sắc tố nào? b Sự khác diệp lục a diệp lục b phổ hấp thụ c Vì nhóm thực vật bậc thấp lạo có nhóm sắc tố quang hợp phicobilin? d Tại vùng lạnh lại thường có màu sắc sặc sỡ? Vì số loại cảnh có màu tím đỏ mà quang hợp bình thường? Hướng dẫn : a nhóm: diệp lục carotenoit b dla: hấp thu ánh sáng có bước sóng dài chủ yếu vùng đỏ Dlb hấp thu ánh sáng có bước sóng ngắn chủ yếu vùng xanh tím c Thực vật bậc thấp thường sống tán rừng lớp nước sâu Nhóm sắc tố phicobilin cần thiết cho hấp thụ bước sóng ngắn d Màu sắc sặc sỡ có hàm lượng lớn nhóm sắc tố antoxyan dịch bào (đỏ, tím ) Khi hấp thụ ánh sáng, antoxyan biến lượng ánh sáng thành nhiệt để sưởi ấm cho màu đỏ sắc tố autoxian nhiều nên át màu xanh diệp lục chứng minh: cho vào nước sôi, sắc tố autoxian tan nước nóng, diệp lục khơng tan nước (chỉ tan dung môi hữu cồn, axeton ) nên giữ lại lá, lúc có màu xanh Những màu tím đỏ quang hợp bình thường (do có diệp lục) song hiệu quang hợp không cao 32 Chiếu tia sáng môi trường lăng kính vào sợi tảo điều kiện có vi khuẩn hiếu khí thấy a tập trung đầu nào? b tập trung đầu khác Hướng dẫn : a Chiếu tia sáng qua lăng kính: tia sáng phân thành tia đơn sắc: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, tràm, tím Các tia rơi sợi tảo theo thứ tự từ đỏ  tím từ đầu sang đầu Như vậy, đầu sợi tảo hấp thụ ánh sáng đỏ, đầu hấp thụ ánh sáng xanh tím đầu sợi tảo quang hợp xảy mạnh (diệp lục a háp thụ mạnh ánh sáng đầu), thải nhiều O 2, vi khuẩn hiếu khí tập trung nhiều b Cụ thể đầu sợi tảo hấp thụ ánh sáng đỏ có nhiều vi khuẩn hiếu khí hiệu quang hợp ánh sáng đỏ tím - Nguyên nhân: + Cường độ quang hợp phụ thuộc số lượng photon (48phonton/glucozo) mà không phụ thuộc chất lượng photon + cường độ chiếu sáng, lượng photon ánh sáng đỏ ánh sáng tím (do lượng phôton thấp) mức lượng 33 Từ thí nghiệm sau  Chiết rút sắc tố: Lấy khoảng 2-3g tươi, cắt nhỏ, cho vào cối sứ, nghiền với axeton 80% cho thật nhuyễn, thêm axeton, khuấy đều, lọc qua phễu lọc vào bình chiết, ta thu hỗn hợp sắc tố màu xanh lục  Tách sắc tố thành phần Lấy lượng benzen gấp đôi lượng dung dịch vừa chiết, đổ vào bình chiết, lắc để yên Vài phút sau quan sát bình chiết thấy dung dịch màu phân thành lớp: lớp có màu vàng màu carotenoit hòa tan benzen Lớp có màu xanh lục màu clorophyl hịa tan axeton a Vì phải tách chiết sắc tố dung môi hữu cơ? b Dựa vào nguyên tắc để tách sắc tố khỏi hỗn hợp sắc tố? Hướng dẫn : a Vì sắc tố tan dung môi hữu cơ, không tan nước 11 b Mỗi loại sắc tố có khả tan dung môi hữu khác Ví dụ: diệp lục tan axeton, carotenoit tan benzen 34 Lục lạp có đặc điểm hình thái thích nghi với chức quang hợp Hình thái lục lạp đa dạng Ở loài thực vật bậc thấp, khơng chịu ánh sáng mặt trời trực tiếp thiêu đột q nóng nên lục lạp có nhiều hình dạng khác nhau: hình võng, hình cốc, hình Ở thực vật bậc cao, lục lạp thường có hình bầu dục để thuận tiện cho trình tiếp nhận ánh sáng mặt trời Khi ánh sáng mạnh, lục lạp có khả xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ phía ánh sáng 35 Các lồi tảo biển có nhiều màu sắc khác nhau: tảo lục, tảo lam, tảo nâu, tảo đỏ, tảo vàng ánh, Hãy cho biết a Loại tảo có chứa diệp lục, loại tảo không? b Sự khác màu sắc có ý nghĩa gì? c Hãy xếp thứ tự gặp lồi tảo từ mặt biển xuống đáy biển sâu Giải thích lại xếp Hướng dẫn : a Tất lồi tảo có chứa chất diệp lục diệp lục sắc tố quang hợp thực trình tổng hợp chất hữu Các sắc tố phụ lấn át màu diệp lục làm cho tảo có nhiều màu sắc khác b Sự khác màu sắc có ý nghĩa thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác Thực vật sống gần mặt nước biển có hàm lượng diệp lục cao, xuống sâu hàm lượng diệp lục thấp Thành phần quang phổ ánh sáng mặt trời vùng nhìn thấy có độ dài sóng khác nên khả xuyên sâu khác Ánh sáng đỏ chiếu đến lớp nước biển mặt, ánh sáng cam xuống sâu hơnvànglụclamtím c Tảo lụclamnâuvàng ánhđỏ Do thích nghi với khả hấp thu ánh sáng mạnh, lồi tảo lục chiếm ưa tầng nước nơng, dễ dàng hấp thu ánh sáng đỏ Tảo lam hấp thu ánh sáng cam sống nơi tương đối sâu Tảo nâu hấp thụ ánh sáng lục, vàng nên sống tầng sâu Tảo đỏ hấp thụ ánh sáng lục nên sống tầng sâu 36 Vì nói màu xanh lục không liên quan trực tiếp với chức quang hợp nó? Hướng dẫn : Màu xanh diệp lục không liên quan trực tiếp tới quang hợp vì: Trong giải xạ mặt trời có ánh sáng trắng (400 - 700 nm) sử dụng quang hợp Ánh sáng trắng gồm màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, tràm, tím Khi rơi vào cây, hấp thụ chủ yếu vùng ánh sáng: đỏ xanh tím Màu lục màu khơng hấp thụ, nghĩa màu lục phản xạ xuyên qua Màu lục đập vào mắt ta làm ta nhìn vào thấy có màu lục Như rõ ràng màu lục không tham gia trực tiếp vào quang hợp 37 Về quang hợp thực vật : a Hãy viết phương trình pha sáng, pha tối phương trình chung b Giải thích lại viết c H2O hình thành quang hợp pha sáng hay pha tối ? Hướng dẫn : a Phương trình : * Phương trình pha sáng : 12H2O + 12NADP + 18ADP +18Pv → 12 NADPH + 18ATP + O2 12 * Phương trình pha tối : 6CO2 + 12NADPH + 18ATP→C6H12O6 + 6H2O + 12NADP + 18ADP + 18Pv * Phương trình chung : 6CO2 +12 H2O → C6H12O6 + H2O + 6O2 b Viết thể chất pha sáng pha ơxi hố H 2O để hình thành ATP NADPH, pha tối pha khử CO sản phẩm pha sáng (ATP NADPH) để hình thành C6H12O6 Về số lượng : 12 NADPH 18 ATP xuất phát từ nhu cầu ATP NADPH cho việc hình thành phân tử glucơzơ (tính từ chu trình Canvin) c Nước hình thành pha tối 6CO2 +12 H2O → C6H12O6 + H2O + 6O2 Giải thích: Sử dụng phương trình chung quang hợp để chứng minh Sử dụng O* đánh dấu CO xuất H2O giải phóng có O* chỉ có CO2 tham gia vào pha tốiH2O sinh pha tối 38 Oxi sinh từ pha quang hợp? Viết phương trình giải phóng oxi từ q trình đó? Hãy biểu thị đường oxi qua lớp màng để khỏi tế bào từ nơi sinh Hướng dẫn : Oxi sinh từ pha sáng quang hợp Oxi giải phóng có nguồn gốc từ nước Quá trình quang phân li nước xảy xoang tilacoit 2H2Oas4H+ + 4e- +O2 Đường oxi: từ màng tilacoitmàng lục lạpmàng lục lạpmàng sinh chất ngồi khí 39 Để tổng hợp phân tử glucozo cần phân tử ATP, NADPH, CO2? ATP hình thành theo đường quang hợp? Phân biệt đường Hướng dẫn : Cần 18ATP, 12NADPH, 6CO2 ATP hình thành theo 2con đường quang hợp: Quang photphoril hóa vịng Quang photphoril hóa khơng vịng Khơng tạo NADPH Có Khơng quang phân li nước Có Khơng có tham gia sắc tố phụ Có Điện tử trả lại cho diệp lục diệp lục Là nước Có hệ thống quang hóa Có hệ thống quang hóa 40 Nêu khác đồng hoá CO2 thực vật C3 với thực vật CAM Sự khác thực vật C4 thực vật CAM Đặc điểm Thực vật C4 Thực vật CAM + Đồng hoá CO2 loại tế bào thời điểm (đêm – ngày) + Lỗ khí mở thu CO2 Ban ngày Ban đêm + Năng suất SV Cao Thấp 41 Các như: lúa miến, ngô, rau rền, mía, cỏ gà thuộc nhóm thực vật có "hiệu suất cao" Nêu số đặc điểm giải phẫu sinh lý nhóm thực vật Hướng dẫn : Đó nhóm thực vật đồng hố CO2 theo chu trình C4 *Đặc điểm giải phẫu sinh lý: - Các bó mạch xếp xít nhau, tế bào nhu mơ bao bó mạch phát triển, thành tế bào dày, có khơng bào Lục lạp lớn, chất đậm đặc có nhiều hạt tinh bột Có thể phân biệt đặc tính mắt thường: C4 13 tế bào gồm gân gân phụ có màu xanh thẫm cịn sáng hơn, C bó mạch sáng thẫm Cấu trúc C tạo điều kiện tốt cho trình khuyếch tán khí từ tế bào thịt sang tế bào bao bó mạch.Tế bào nhu mơ bó mạch cản trở việc thải CO khỏi nơi biến đổi sản phẩm quang hợp, kho dự trữ tinh bột Tế bào chứa nhiều nước dẫn đến vận chuyển chất đồng hố nhanh Q trình quang hợp diễn hai loại lục lạp tế bào thịt tế bào bao bó mạch + Tỷ lệ diệp lục a/b lớn C3 +Cường độ quang hợp cao, khơng có hơ hấp sáng, bão hoà ánh sáng quang hợp mức độ xạ cao? gọi nhóm C4 nhóm thực vật có"hiệu suất cao" khơng có hơ hấp sáng +Điểm bù CO2 thấp Nhu cầu ánh sáng thực vật C đạt độ no ánh sáng quang hợp cao C3 ; hấp thụ CO2 tăng liên tục cường độ ánh sáng gần ánh sáng tồn phần, ánh sáng có cường độ cao gần bão hồ thực vật C tiến hành quang hợp thực vật C3 bị ức chế +Nhu cầu nhiệt độ: Có nhiều quang hợp giới hạn nhiệt độ 30o- 40o c + Nhu cầu nước: để tạo lượng lượng khô thực vật C cần lượng nước 1/2 so với C3 Cường độ thoát nước thấp thực vật C Từ đặc điểm sinh lý, sinh hoá nêu chứng tỏ thuộc nhóm C có nhiều ưu điểm hoạt động sinh lý tập hợp điều kiện môi trường như: ánh sáng, chế độ cung cấp C0 , chế độ nước, nhiệt độ… Và cho lượng cao Câu 42 Hãy trả lời câu hỏi sau liên quan đến hai nhóm thực vật C3 C4: a So sánh khác chúng cấu trúc quan quang hợp b So sánh khác cấu trúc lục lạp mô giậu lục lạp bao bó mạch thực vật C4 c Vì nói: “Hơ hấp sáng gắn liền với nhóm thực vật C3” ? Hướng dẫn : a Lá thực vật C3 có hai lớp mô giậu, chứa lục lạp; thực vật C 4, ngồi lớp mơ giậu cịn lớp tế bào quanh bó mạch chứa lục lạp  C3 có loại lục lạp, cịn thực vật C4 có loại lục lạp b Sự khác loại lục lạp thực vật C4 là: + lục lạp tế bào mơ giậu có hạt phát triển, chủ yếu thực pha sáng; lục lạp tế bào bao bó mạch khơng phát triển, khơng thực pha sáng + lục lạp tế bào bao bó mạch có chất phát triển chứa nhiều tinh bột, tham gia vào chu trình Calvin c Nói hơ hấp sáng gắn liền với thực vật C3, vì: + Nhóm sống điều kiện ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, phải tiết kiệm nước cách giảm độ mở khí khổng, làm O khó ngồi, CO2 khó từ ngồi vào + Nồng độ O2 cao, CO2 thấp khoảng gian bào kích thích hoạt động enzym RuBisCO theo hướng oxy hóa (hoạt tính oxidaza), làm oxy hóa RiDP (C 5) thành APG (C3) axit glycolic (C2) Axit glycolic ngun liệu q trình hơ hấp sáng 43 Tại thực vật C4 thường có suất cao gấp đôi so với thực vật C3? Hướng dẫn : Vì thực vật C4 có nhiều lợi như: * Lợi trình cố định CO2 quang hợp: - Có thể quang hợp nồng độ CO2 thấp (điểm bù CO2 thấp hơn) - Sử dụng nước tiết kiệm kinh tế - có loại enzym tham gia cố định CO2 - Quang hợp xảy không gian khác nhau: Cố định CO lần đầu TB mô giậu tạo kho dự trữ tạm thời CO2 biến đổi thành chất có nhóm COOH → hạn chế cạn kiệt CO 2, tái cố định CO2 theo chu trình Canvin xảy TB bao bó mạch (tế bào bào bó mạch phát triển mạnh, lục 14 lạp lớn, cấu trúc hạt phát triển, chứa nhiều tinh bột, chủ yếu thực pha tối quang hợp) - Trong điều kiện CO2 bình thường cường độ ánh sáng phù hợp, thực vật C4 có cường độ quang hợp cao - Điểm bão hòa ánh sáng cao - Quang hợp nhiệt độ cao từ 30-400C * Lợi q trình hơ hấp: - - Khơng có hơ hấp sáng nên khơng tiêu tốn 30-50% sản phẩm quang hợp - Sản phẩm quang hợp ngun liệu cho hơ hấp; lượng tích lũy QH giải phóng thành lượng ATP HH Câu 44 Rubisco gì? Trong điều kiện đầy đủ CO thiếu (nghèo) CO2 hoạt động Rubisco nào? Hướng dẫn : - Rubisco tên enzym ribuloso-1,5 biphosphat cacboxylaza-oxygenaza, xúc tác cho phản ứng chuyển hóa ribuloso-1,5 biphosphat (RuBP hay RuDP) sản phẩm quan trọng chu trình Calvin - Enzym có hai khả năng: kết hợp RuBP với CO (cacboxylaza) kết hợp RuBP với O (oxygenaza) tùy vào điều kiện môi trường - Khi CO2 đầy đủ: rubisco xúc tác cho RuBP kết hợp với CO2 chu trình Calvin tạo sản phẩm pha enzym (pha tối) APG tiếp tục tạo nên đường nhờ có mặt ATP NADPH - Khi thiếu hay nghèo CO2 (do khí khổng đóng ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao) Rubisco xúc tác RuBP kết hợp với O2 hô hấp ánh sáng, không tạo ATP làm giảm lượng đường, nên giảm suất – xảy C3 Câu a Nêu lợi khả cố định đạm thực vật C4 so với thực vật C3 b Cho cây: C C4 Lấy chng thủy tinh kích cỡ úp lên Hãy xác định C3 C4 giải thích? a Lợi thực vật C4 so với thực vật C3: * Lợi trình cố định CO2 quang hợp: - Xảy nồng độ CO2 thấp - Sử dụng nước tiết kiệm kinh tế - Có loại enzym tham gia cố định CO2 Xảy không gian khác nhau: Cố định CO lần đầu TB mô giậu , tái cố định CO theo chu trình Canvin xảy TB bao bó mạch - Tạo kho dự trữ tạm thời CO2 biến đổi thành chất có nhóm COOH → hạn chế cạn kiệt * Lợi q trình hơ hấp: - Sản phẩm quang hợp nguyên liệu cho hơ hấp - Năng lượng tích lũy QH giải phóng thành lượng ATP HH * Lợi trình cố định N: - Cung cấp ATP, lực khử → cho trình cố định N - Tạo áp suất thẩm thấu → rễ dễ dàng nhận N - Cung cấp axit amin: axit pyruvic, axit glutamic, axit fumaric, AOA → biến đổi N b Cách xác định: Cây chết trước C3 - Xét lượng CO2: nhóm thực vật C4 có điểm bù CO2 thấp nhóm thực vật C3 → ưu sống - Xét lượng O2 : tất thuộc nhóm thực vật C cường độ quang hợp bị ức chế lượng O2 thay đổi nhóm thực vật C cường độ quang hợp không bị ảnh hưởng nồng độ O2 thay đổi - Lượng nước ban đầu cây: C4 sử dụng nước tiết kiệm → ưu 15 45 Về trình quang hợp: a Ở thực vật C3, tắt ánh sáng giảm CO2 chất tăng, chất giảm? Giải thích b Giải thích nồng độ CO dung dịch ni tảo tăng bọt khí ơxi lại lên nhiều Hướng dẫn : a Khi tắt ánh sáng APG tăng, RiDP giảm, cịn CO để cố định RiDP thành APG Khi giảm nồng độ CO2 RiDP tăng, APG giảm, khơng cịn CO2 để cố định RiDP thành APG b Khi tăng nồng độ CO dung dịch ni tảo ta kích thích pha tối quang hợp hoạt động tốt Pha tối hoạt động tốt cần nhiều sản phẩm pha sáng (ATP NADPH) pha sáng phải hoạt động tốt hơn, trình quang phân ly H 2O xảy mạnh hơn, ôxi thải nhiều 46 Ở chu trình C3, enzim quan trọng nhất? Vì sao? Hãy tính hiệu lượng chu trình C3( 1ATP = 7,3 Kcal, 1NADPH = 52,7 Kcal), cho biết oxi hố hồn tồn phân tử C6H12O6 = 674 Kcal Hướng dẫn : - Emzim quan trọng C3 enzim Ribulozơ 1,5 DP Cacbonxylaza enzim định tốc độ vận hành chiều hướng chu trình, định phản ứng đầu tiênphản ứng cacboxy hoá Ri-1,5DP - Hiệu lượng chu trình C3 là: + Để tổng hợp phân tử C 6H12O6, chu trình phải sử dụng 12 NADPH, 18 ATP tương đương với 764 Kcal( Vì 12 NADPH x 52,7 Kcal + 18ATP x 7,3 Kcal = 764 Kcal) + phân tử C6H12O6 với dự trữ lượng 764Kcal Nên hiệu suất lượng : 674/764= 88% 47 Sự đồng hoá cacbon quang hợp loài thực vật CAM, C4 thể đặc điểm thích nghi với mơi trường sống nào? Hướng dẫn : - Quá trình thực vật CAM xảy pha tối trình quang hợp, có sử dụng sản phẩm pha sáng ATP, NADPH2 để khử CO2 tạo thành chất hữu - Thực vật CAM nhóm mọng nước, sống nơi hoang mạc (khơ hạn) Để tiết kiệm nước (giảm nước thoát nước) dinh dưỡng khí (quang hợp) nhóm thực vật có phân chia thời gian cố định CO2 sau: + Giai đoạn cố định CO2 diễn vào ban đêm khí khổng mở + Giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Calvin diễn vào ban ngày khí khổng đóng - Kết luận: Do đặc điểm thích nghi với điều kiện sinh thái vậy, nên đảm bảo đủ lượng CO thiếu nước ban ngày lỗ khí khổng đóng lại * Ở thực vật C4: sống điều kiện ánh sáng cao, nhiệt độ cao, nồng độ O2 cao nồng độ CO2 thấp vùng nhiệt đới ẩm kéo dài Để tránh hô hấp sáng tận dụng nguồn CO2 thấp nhóm thực vật phải có q trình cố định CO2 lần Lần xảy lục lạp tế bào mô giậu để lấy nhanh CO2; lần xảy quanh tế bào bao bó mạch để tổng hợp chất hữu 48 Về quang hợp a Trình bày thí nghiệm chứng minh: ánh sáng, CO2 cần cho quang hợp b Thí nghiệm giải thích: ánh sáng đỏ có hiệu quang hợp lớn ánh sáng xanh tím c Tắt ánh sáng, CO2: chất tăng, chất giảm chất nào? Có tăng (giảm)  max khơng? Vì sao? d C3, C4: sử dụng nồng độ O2? Ngun tắc? thí nghiệm? e Giải thích: ni tảo: tăng nồng độ CO2 nồng độ O2 tăng? Hướng dẫn : a Nguyên tắc: phát quang hợp nhờ sử dụng sản phẩm quang hợp (tinh bột) cách nhuộm I2 16 - Chứng minh cần ánh sáng cho quang hợp: Cho quang hợp thời gian đặt vào điều kiện khác nhau: + 1: cho vào tối + 2: cho sáng Để thời gian sau lấy cay cắt cho nhuộm với I Cây (có quang hợp nên tạo tế bào) bắt màu  màu xanh dương; khơng - Chứng minh CO2 cần cho quang hợp: Tương tự thí nghiệm Đặt chng thuỷ tinh kín, chiếu sáng + 1: chuông đặt Ca(OH)2 đặc để hấp thụ CO2 + 2: khơng có Để thời gian lấy cây…… b Thí nghiệm: chiếu tia sáng qua lăng kính (làm ánh sáng trở thành tia đơn sắc đỏ  xanh tím) vào sợi tảo dài có vi khuẩn, thấy vi khuẩn tập trung đầu (đỏ, xanh tím) đỏ tập trung nhiều tảo - Giải thích: + Q trình quang hợp phụ thuộc số photon ánh sáng (8photon/1CO 2; 48photon/………), không phụ thuộc vào chất lượng tia đơn sắc + Trên mức lượng, số lượng photon đỏ nhiều xanh tím lượng 1photon đỏ nhỏ xanh tím c chất AlPG RiDP RiDP APG AlPG Tắt ánh sáng: APG tăng RiDP nhận CO tạo APG, APG khơng chuyển tới AlPG khơng có lượng - Giảm CO2: RiDP tăng AlPG  RiDP, khơng có CO2 cố định tạo APG chất tăng giảm tối đa - Khơng có ánh sáng : khơng có ATP, NADPH  APG khơng thể tạo AlPG, RiDP tiếp tục + CO2  APG - Khơng có CO2: APG tạo nhờ có lượng  AlPG  RiDP, RiDP lại khơng thể tạo APG khơng có CO2 d Nguyên tắc: dựa vào khác cây: hơ hấp sáng - C3: có hơ hấp sáng, hiệu suất quang hợp bị ảnh hưởng nồng độ O2 - C4: khơng có hơ hấp sáng, hiệu suất quang hợp không bị ảnh hưởng nồng độ O2 Bố trí thí nghiệm Cường độ QH A B Nồng độ O2 21% X Y 0% X 2Y Nhận xét: cường độ quang hợp A điều kiện không đổi (không phụ thuộc vào nồng độ O2)  C4 e – CO2 tăng: tăng hoạt động pha tối  nhu cầu cao NADPH, ATP sinh từ pha sáng  nhu cầy pha sáng tăng Quang phân li nước (trong phản ứng sáng) tăng làm tăng giải phóng O (Hiện tượng mối liên quan chặt chẽ phản ứng sáng phản ứng tối quang hợp ) So sánh chuỗi truyền e vòng khơng vịng Vịng Hệ sắc tố Trung tâm phản ứng Diệp lục a PSI 17 Khơng vịng Diệp lục a + hệ sắc tố phụ PSII, I Đường Q Cit b6 Cit f Pc PSI X Q  Fer PQ Cit f PSII PC PSI Sản phẩm 1ATP 2NADPH (hiệu suất cao) O2 - Đại diện Có VK, thực vật VK khơng có (trừ VK lam) 49 Lập bảng so sánh đặc điểm hình thái giải phẫu, sinh lý, hóa sinh nhóm thực vật C3, C4 CAM Từ bảng so sánh rút nhận xét gì? Hướng dẫn : Đặc điểm C3 C4 CAM Hình thái giải Có loại lục Có loại lục lạp tế bào Có loại lục lạp tế phẫu lạp tế bào mô mô giậu tế bào bao bó bào mơ giậu giậu mạch Lá mọng nước Lá bình thường Lá bình thường Cường độ 10-30 30-60 mgCO2/dm2.giờ 10-15 mgCO2/dm2.giờ quang hợp mgCO2/dm2.giờ Điểm bù CO2 30-70 ppm 0-10 ppm Thấp C4 Điểm bù ánh Thấp: 1/3 ánh Cao, khó xác định Cao, khó xác định sáng sáng mặt trời tồn phần Nhiệt độ 20-300C 25-350C 30-400C Nhu cầu nước Cao Thấp ½ C3 Thấp Hơ hấp sáng Có Khơng Khơng Năng suất sinh Trung bình Gấp đơi C3 Thấp học Nhận xét: Mỗi nhóm thực vật có hình thái giải phẫu khác dẫn tới đặc điểm sinh lý khác giúp chúng thích nghi với mơi trường sống khác Hơ hấp sáng có thực vật C3 Đây hướng biến đổi sản phẩm quang hợp có ý nghĩa thích nghi 50 Hơ hấp sáng gì? Tại hơ hấp sáng làm tiêu hao sản phẩm quang hợp chế giúp thực vật thích nghi với mơi trường? Hướng dẫn : Là q trình hấp thu O2 giải phóng CO2 ngồi sáng Trong điều kiện cường độ ánh sáng caocây đóng khí khổng hạn chế nước, lục lạp thực vật C3, lượng CO2 cạn kiệt, O2 tích lũy lại nhiều (khoảng 10 lần so với CO2) Enzim RUBISCO (Ribulozo 1,5 diphotphat cacboxylaza oxygenaza) chuyển từ hoạt tính cacboxylaza sang oxygenaza oxi hóa RIDP tạo CO2 xảy bào quan liên tiếp lục lạpperoxixomti thể Tuy lãng phí sản phẩm quang hợp tạo CO2 điều kiện nghèo CO2 giúp trì hoạt động máy quang hợp (RUBISCO bị hoạt hóa ánh sáng bất hoạt tối) 51 Những nhận định sau hay sai Hãy giải thích a Chỉ có PSI thực phản ứng sáng I vắng mặt PSII b Cấu trúc quan quang hợp bào quan quang hợp thực vật C3 khác với thực vật C4, quang hợp nhóm thực vật có khác Hướng dẫn : 2ATP (Hiệu suất thấp) 18 a Đúng Giải thích Phản ứng sáng I đường vận chuyển điện tử vòng bao gồm chuỗi liên tục phản ứng oxi hóa khử hệ sắc tố thực xảy khả vận chuyển e khác Ở vi khuẩn, có phản ứng sáng I khơng có phản ứng sáng II nên PSI hoạt dộng độc lập Do khơng có PSII nên quang hợp vi khuẩn khơng thải O2 b Đúng Giải thích Cơ quan quang hợp C3: chứa lớp mô giậu chứa lục lạp Thực vật C4 ngồi mơ giậu chứa lục lạp cịn có lớp tế bào bao quanh bó mạch chứa lục lạp C4 có loại lục lạp: lục lạp tế bào mô giậu có hạt phát triển chủ yếu thực pha sáng Lục lạp tế bào bao bó mạch hạt khơng phát triển, chứa nhiều chất chủ yếu để thực chu trình Calvin Quang hợp C3 xảy tế bào mô giậu, C4 xảy không gian khác nhau: lục lạp tế bào mô giậu lục lạp tế bào bao bó mạch C4 có trình cố định CO2 dự trữ 52 Một số giai đoạn chuyển hóa lượng thể thực vật biểu diễn sau: EATP  (1)E hợp chất hữu  (2)EATP a Viết phương trình cho giai đoạn b Giai đoạn (1) diễn từ đường khác nhau? (1), (2) diễn đâu? Hướng dẫn : a (1) pha tối quang hợp Phương trình (2) q trình hơ hấp Phương trình b (1) diễn theo đường: thực vật C3, C4 CAM (1) diễn lục lạp (2) diễn ti thể 53 Ở Thuốc bỏng, hái nhai vào buổi sáng sớm ta thấy có vị chua, hái nhai vào buổi chiều có vị nhạt (vị chua giảm nhiều) Giải thích Hướng dẫn : Cây Thuốc bỏng thuộc nhóm thực vật CAM, ban đêm khí khổng mở, thực trình cố định CO2 lần tạo axit malic nên sau đêm axit malic tích trữ nhiều lálá có vị chua Ban ngày khí khổng đóng, lượng lớn axit malic biến đổi để tái tạo PEP chuyển CO2 vào chu trình Calvin thực trình cố định CO2 lần tạo glucozochiều tối có vị nhạt 54 Nêu khác cấu trúc lục lạp tế bào mô giậu tế bào bao bó mạch Lục lạp mơ giậu Lục lạp bao bó mạch Kích thước nhỏ Lớn Hạt grana phát triển Kém phát triển chí tiêu biến Chủ yếu thực pha sáng Chỉ thực pha tối Câu 20 Điểm khác biệt hình thái thực vật C3 C4 Lá C3 Lá C4 Xếp nằm ngang không gian Xếp thẳng đứng không gian với gân song song Thường mầm mầm Mặt nhu mô giậu đậm mặt nhu phần thịt có tế bào bao quanh bó mạch mơ khuyết có nhiều khí khổng 55 a Biểu diễn sơ đồ quang hợp thực vật CAM 19 b Vì lấy hết tinh bột lục lạp thực vật CAM trình cố định CO2 ban đêm không tiếp tục nữa? Axit piruvic tách từ axit malic có quay vịng vào chu trình khơng? Hướng dẫn : Khi lấy hết tinh bột lục lạp thực vật CAM khơng tái tạo lại chất nhận CO2 PEP nên trình cố định CO2 ban đêm không tiếp tục Axit piruvic tạo thành khử axit malic không vào chu trình để tái tạo chất nhận PEP mà vào ti thể tham gia q trình hơ hấp thải CO2 56 a Dung dịch A có khả chuyển màu đỏ (mơi trường có CO 2)  màu vàng (mơi trường có CO2) Thiết kế thí nghiệm: - Có dung dịch A, chậu cây, chuông thuỷ tinh b Sao khơng nên dùng CAM cho thí nghiệm Hướng dẫn : a Bố trí thí nghiệm: Che tối chậu với cốc đựng dung dịch A chuông thuỷ tinh Ban đầu dung dịch A có màu đỏ chng thuỷ tinh khơng có CO Sau màu dung dịch A chuyển thành màu vàng CO2 tạo hơ hấp b.Khơng nên dùng CAM CAM cố định CO tối  không tạo CO2 chuông thuỷ tinh, cốc đựng dung dịch A chuyển từ màu đỏ  vàng 57 Giải thích trình quang hợp thiếu hay thừa CO làm giảm sút suất trồng? Hướng dẫn : Quá thiếu hay thừa CO2 làm giảm suất trồng vì: * Nếu q thiếu CO2: lỗ khí đóng, hơ hấp yếu: - Ru 15 di.P tăng, APG giảm: xáo trộn chu trình chu trình Canvin - Enzim Rubisco tăng, tăng hoạt tính Oxygenaza làm sản phẩm đường phơt phat Oxy hoá tạo sản phẩm C2 (axit glicolic axit glyoxylic) hô hấp sáng làm giảm sút sản phẩm trung gian quan hợp Hô hấp ánh sáng không sinh lượng * Nếu thừa CO2: - Do đốt cháy nguyên liệu, nhiên liệu, đốt cháy rừng, xe cộ nhiều, hô hấp lên men hay phân giải phân hữa mạnh, nhiệt độ tăng, làm thủng tầng ozon, làm trình phân giải mạnh tổng hợp diệp lục, enzim Rubisco bị biến tính làm giảm sút quan hợp 58 Có cà chua giống hệt trồng cạnh nhà kính với điều kiện giống chế độ ánh sáng khác Sau khối lượng A tăng lên, khối lượng B không thay đổi Cho biết nguyên nhân gây khác biệt khối lượng cây? Giải thích khác biệt Hướng dẫn : NN: Cây A chiếu sáng mạnh B nên tạo nhiều chất khô Giải thích: 20 Khối lượng q trình quang hợp tạo ra, phần hô hấp Cây A chiếu sáng mạnh nên lượng chất hữu quang hợp lớn lượng chất hữu hô hấp nên khối lượng tăng Cây B chiếu sáng yếu hơn, cường độ quang hợp hô hấp nên khối lượng không đổi 59 Quan sát đồ thị, cho biết đường cong biểu diễn hoạt động quang hợp ứng với loại thực vật nào? Tại sao? Hướng dẫn : Đường cong A-thực vật C4 Đường cong B-thực vật C3 Giải thích - Điểm bão hịa ánh sáng thực vật C4 cao thực vật C3 - Khi cường độ chiếu sáng caocường độ quang hợp thực vật C4 cao cường độ quang hợp thực vật C3 (C4 thích nghi với cường độ ánh sáng cao thực vật C3) 60 a Điểm bù ánh sáng quang hợp gì? Điểm bù ánh sáng ưa sáng ưa bóng khác nào? Giải thích b Điểm bù điểm bão hịa CO2 gì? Sự bão hịa CO2 có xảy điều kiện tự nhiên không? Điểm bù CO2 tượng quang hơ hấp thực vật có liên quan với nào? Giải thích Hướng dẫn : a Điểm bù ánh sáng quang hợp: cường độ ánh sáng giúp quang hợp hô hấp Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp ưa sáng Nguyên nhân: ưa bóng có lục lạp to, nhiều hạt diệp lục ưa sáng nên hấp thu ánh sáng tích cực, hiệu quảđiểm bù ánh sáng thấp, thích nghi với cường độ chiếu sáng tương đối yếu b - Điểm bù CO2: nồng độ CO2 giúp cho cường độ quang hợp hô hấp - Điểm bão hòa CO2: nồng độ CO2 để quang hợp đạt mức cao - Trong tự nhiên khơng xảy tình trạng bão hịa CO2 hàm lượng CO2 tự nhiên khoảng 0,03%, thấp so với độ bão hòa CO2 (0,06-0,4%) - Cây có điểm bù CO2 thấp khơng có tượng hơ hấp sáng Cây có điểm bù CO2 thấp nhờ có enzim photphoenolpyruvat cacboxylaza nên có khả quang hợp điều kiện hàm lượng CO2 thấp, tránh tượng enzim Rubisco thể vai trị oxy hóa đường RiDP tạo axit glicolic nguyên liệu cho hô hấp sángkhông xảy tượng hô hấp sáng hai đem nghiền dung dịch đệm thích hợp để tách chiết enzim khỏi Sau cho lượng định axit glycolic vào dịch chiết - Sau thời gian xác định, hàm lượng axit khơng đổi dịch chiết khơng có mặt enzim glycolat oxidaza, dịch chiết lấy từ C4 - Nếu hàm lượng axit glycolic giảm dịch chiết có enzim glycolat oxidaza, dịch chiết C3 Giải thích thí nghiệm: - Enzim glycolat oxidaza có mặt thực vật C3 Do phát enzim có mặt thực vật C3 Phản ứng: axit glycolic + Oxi  glicolat + H2O2 (enzim xúc tác glycolat oxidaza) 21 22 ... Có hệ thống quang hóa Có hệ thống quang hóa 40 Nêu khác đồng hoá CO2 thực vật C3 với thực vật CAM Sự khác thực vật C4 thực vật CAM Đặc điểm Thực vật C4 Thực vật CAM + Đồng hoá CO2 loại tế bào... trường * Quang hợp nồng độ CO2 * Quang hợp cường độ, thành phần quang phổ ánh sáng * Quang hợp nhiệt độ * quang hợp dinh dưỡng khoáng B- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI Ở thực vật, hoạt... nhóm thực vật C4 có điểm bù CO2 thấp nhóm thực vật C3 → ưu sống - Xét lượng O2 : tất thuộc nhóm thực vật C cường độ quang hợp bị ức chế lượng O2 thay đổi nhóm thực vật C cường độ quang hợp không