CHƯƠNG 1. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT.Image.Marked.Image.Marked

Phần CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT CHƯƠNG CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU Sự chuyển hóa vật chất lượng thể thực vật liên quan đến trình hút vận chuyển nước; hút khống vận chuyển khống cây; q trình quang hợp; q trình hô hấp I SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT Bao gồm trình hút nước rễ, vận chuyển nước từ rễ lên thoát nước từ mơi trường khơng khí Đặt mua file Word link sau https://tailieudoc.vn/phankhacnghe/ Vai trò nước thể thực vật: - Nước thành phần bắt buộc xây dựng nên thể thực vật Hàm lượng đa số thể thực vật chiếm từ 80-95% trọng lượng khơ - Nước có ảnh hưởng đến trạng thái hệ keo nguyên sinh chất Khi tế bào nước, keo nguyên sinh chất chuyển từ trạng thái sol (dung dịch tự do) sang trạng thái gel (liên kết), cường độ trao đổi chất tế bào giảm dần ngừng hẳn keo nguyên sinh đặc quánh Khi tế bào hút nước keo nguyên sinh chất chuyển từ trạng thái gel sang sol, làm tăng cường độ trao đổi chất - Nước tạo mơi trường cây, bảo đảm cho thống phận thể thực vật thể với môi trường Nước dung mơi hịa tan chất tế bào, nước tham gia vào trình vận chuyển chất - Nước nguyên liệu tham gia vào phản ứng sinh hóa tế bào phản ứng thủy phân, phản ứng sinh tổng hợp số chất Ví dụ từ axit fumaric - Nước tạo thành axit malic Trong quang hợp, nước đóng vai trò chất khử cung cấp hydro để tạo thành NADPH Trong hô hấp, nước làm nhiệm vụ thủy phân chất chu trình Krebs - Nước làm nhiệm vụ điều hòa ổn định nhiệt độ thể thực vật - Nước tham gia vào việc hydrat hóa chất hữu Nước hấp thụ bề mặt keo (protein, axit hữu bề mặt màng sinh chất) tạo thành lớp nước màng làm nhiệm vụ bảo vệ cấu trúc tế bào * Trong cây, nước tồn dạng: nước tự nước liên kết Nước tự có ý nghĩa q trình trao đổi chất cây, nước liên kết bảo vệ cho keo nguyên sinh chất khỏi bị đông tụ ngăn cản phá hủy cấu trúc bào quan Thực vật có khả chống chịu với điều kiện bất lợi mơi trường tốt có hàm lượng nước liên kết cao thực vật không chống chịu Sự hút nước thể thực vật - Thực vật thủy sinh hút nước qua toàn bề mặt thể, thực vật cạn chủ yếu hút nước thông qua hệ thống lông hút rễ Nước di chuyển từ môi trường vào chênh lệch Trang nước (do chênh lệch áp suất thẩm thấu) Nước ln có khuynh hướng thẩm thấu từ nơi nước cao (áp suất thẩm thấu thấp) đến nơi nước thấp (áp suất thẩm thấu cao) Rễ chủ động hút nước cách chủ động tạo áp suất thẩm thấu lớn để nước thẩm thấu vào rễ - Rễ chủ động tạo áp suất thẩm thấu cách tăng cường hô hấp để tạo lượng ATP, sau sử dụng ATP để vận chuyển chất tan vào không bào làm tăng nồng độ chất tan không bào dẫn tới tăng áp suất thẩm thấu tế bào lông hút - Tế bào lơng hút có đặc điểm thích nghi với chức hút nước là: Không bào lớn nằm trung tâm tế bào; Thành tế bào mỏng không thấm cutin để dễ dàng hút nước; Hoạt động hô hấp mạnh tạo áp suất thẩm thấu cao Sự vận chuyển nước từ rễ lên - Nước sau thẩm thấu từ môi trường đất vào tế bào lơng hút vận chuyển từ tế bào lông hút vào mạch dẫn rễ (vận chuyển đoạn đường ngắn) thông qua đường: Theo vách tế bào (apoplast) qua chất nguyên sinh tế bào (symplast) Đến tế bào nội bì hai đường nhập đường tế bào chất xuyên qua tế bào nội bì để vào mạch dẫn rễ Sự di chuyển nước từ tế bào lông hút vào mạch dẫn rễ chênh lệch nước (đi từ nơi nước cao đến nơi nước thấp) - Sau nước vào mạch dẫn rễ nước di chuyển mạch gỗ từ rễ lên nhờ lực lực đẩy áp suất rễ, lực trung gian (lực liên kết phân tử nước với phân tử nước với thành mạch dẫn) lực kéo lực thoát nước tạo Từ hệ mạch dẫn lá, nước vận chuyển vào tế bào nhu mô theo đường chất tế bào Quá trình nước - Nước qua tất phận thể thực vật, chủ yếu qua theo đường: qua lớp cuticun tế bào biểu bì qua khí khổng Ở thực vật cịn non chịu hạn có tiêu biến nước chủ yếu thoát qua cuticun Ở đa số loại cây, tổng diện tích khí khổng chiếm 1% diện tích nước qua chủ yếu nước chủ yếu diễn mép khí khổng, tổng diện tích khí khổng chiếm 1% tổng chu vi khí khổng lớn - Nước qua khí khổng theo giai đoạn: + Giai đoạn 1: từ tế bào nhu mô khuếch tán khoảng gian bào + Giai đoạn 2: từ khoảng gian bào khuếch tán đến khí khổng + Giai đoạn 3: từ khí khổng khuếch tán mơi trường khơng khí - Cơ chế đóng mở khí khổng thay đổi trạng thái no nước tế bào hình hạt đậu (cịn gọi tế bào bảo vệ) Tế bào hạt đậu có thành tế bào khơng (phía thành tế bào giáp với khí khổng có thành dày, phía đối diện có thành mỏng) Khi tế bào hạt đậu hút no nước trương lên thành mỏng bị uốn cong dẫn đến làm cho tế bào hạt đậu cong lại làm cho khí khổng mở Khi tế bào hình hạt đậu nước màng mỏng hết cong màng dày duỗi ra, khí khổng đóng Tế bào bảo vệ hút no nước nồng độ ion K+, Cl- chất có hoạt tính thẩm thấu đường saccarơzơ tế bào tăng lên - Sự điều tiết đóng mở khí khổng: + Khi chuyển từ ban đêm sang ban ngày từ tối sáng, tế bào hình hạt đậu xảy trình phân giải tinh bột thành đường, làm tăng hoạt tính thẩm thấu, tăng hút nước Cịn chuyển từ ngồi sáng vào tối xảy trình ngược lại, làm giảm hút nước tế bào hạt đậu Trang + Trong điều kiện khô hạn, đất bị nhiễm mặn tế bào bảo vệ tăng cường tích lũy axit abscisic (AAB), chất ức chế enzym amylase làm ức chế trình phân giải tinh bột thành đường giảm hút nước tế bào + Trong điều kiện mưa kéo dài, tế bào biểu bì no nước ép vào tế bào bảo vệ làm cho khí khổng đóng lại cách bị động, tế bào biểu bì nước khơng cịn ép vào tế bào bảo vệ khí khổng mở - Cơ sở vật lý trình nước: Thốt nước q trình sinh lý mặt chất giống thoát nước đơn xảy bề mặt nước tự nhiên Các phân tử nước có động luôn trạng thái chuyển động Một số phân tử nước bề mặt có lượng cao thắng liên kết nội phân tử nước với (phá vỡ liên kết hydro) để bay vào khơng khí dạng Sự cân nước sở khoa học việc tưới nước cho - Sự cân nước biểu thị lượng nước hút vào (A) lượng nước thoát (T) + Nếu A  T  cân nước + Nếu A  T  thiếu nước dẫn tới tượng héo - Hiện tượng héo cây: Khi tế bào nước làm giảm sức căng bề mặt, kéo theo nguyên sinh chất vách tế bào co lại làm rũ xuống gây tượng héo Có hai mức độ héo héo tạm thời héo lâu dài + Héo tạm thời thường xảy ngày nắng mạnh, vào buổi trưa hút nước khơng kịp so với nước làm bị héo, sau đến chiều mát tối hút nước đủ no phục hồi lại + Héo lâu dài xảy vào ngày nắng hạn ngập úng đất bị nhiễm mặn, thiếu nước trầm trọng dễ làm cho bị chết Cây sống môi trường bị ngập úng, bị ngập mặn có thừa nước khơng hút gọi hạn sinh lý + Hệ số héo cây: Là % lượng nước lại đất/ lượng đất khô mà không hút bắt đầu có tượng héo Hệ số héo phụ thuộc vào loại loại đất Đất có thành phần giới cao hệ số héo lớn Ví dụ đất sét, đất cát có hệ số héo nhỏ loại đất khác Hệ số héo số loài số loại đất sau: Đất cát thô cát mịn sét pha nhẹ sét pha nặng sét nặng Cây ngô 1,57 3,1 6,5 9,9 15,3 Cây đậu 1,52 3,3 6,3 12,4 16,6 Cây cà chua 1,16 3,3 6,9 11,3 15,3 Cây lúa 0,96 2,7 5,6 10,1 15,0 Cây II SỰ TRAO ĐỔI KHOÁNG VÀ NITƠ Hàm lượng nguyên tố dinh dưỡng khống - Nhóm ngun tố đa lượng: chiếm khoảng 0,1% - 10% khối lượng chất khô thể Chẳng hạn nguyên tố C, H, O, N, P, K, S, Mg, Ca… Trang - Nhóm nguyên tố vi lượng: chiếm khoảng 0,01% - 0,00001%, nguyên tố Cu, Mn, Mo, Zn, Co… - Nhóm nguyên tố siêu vi lượng: chiếm nhỏ 0,0000001%, nguyên tố Cd, Ag, Au, Pt, … Sự phân chia có tính tương đối nguyên tố thể vi lượng, thể khác đa lượng, chẳng hạn Fe đa số thể đa lượng, số thể vi lượng Vai trò nguyên tố dinh dưỡng khoáng thể thực vật a Vai trò cấu trúc: - Các nguyên tố thiết yếu thành phần cấu tạo nên hợp chất hữu cấu trúc nên nguyên sinh chất tế bào Ví dụ như: N, C, H, O, P, S cấu tạo nên axit amin, protein, axit nucleic Nguyên tố canxi (Ca) tham gia vào cấu tạo vách tế bào Nguyên tố magie (Mg) tham gia vào cấu trúc diệp lục - Ngoài chức cấu trúc nên đại phân tử nguyên tố dinh dưỡng khống cịn tham gia vào thành phần cấu tạo hợp chất cao ATP, GTP, XTP, UTP,… cấu tạo nên enzym, coenzym (NADP, FADP, CO-ScoA…), cấu tạo nên phytohocmon, vitamin,… b Vai trò điều tiết: - Điều tiết trạng thái hóa keo tế bào (ion K, Ca, …) - Điều tiết đóng mở khí khổng (nguyên tố K, Cl) - Điều tiết phản ứng sinh hóa xảy thể thực vật (thông qua enzym coenzym) - Điều tiết trình sinh trưởng, phát triển thể thực vật (thơng qua phytohocmon) Vai trị số nguyên tố thiết yếu thực vật a Vai trị photpho: Photpho ngun tố đóng vai trò quan trọng tế bào thể thực vật, tham gia vào thành phần cấu tạo axit nucleic, hợp chất cao năng, coenzym, photpholipit… Cây hấp thụ P dạng HPO 24 H PO 4 Rễ số loại họ đậu tiết axit hữu axit cacbonic để biến dạng photphat khó tan thành dễ tan cho sử dụng: Ca  PO 2  2H O  2CO  2CaHPO  Ca  HCO3 2 Photpho cần cho tổng hợp tinh bột, đường saccarozơ, protein, axit nucleic Vì thiếu P, trình quang hợp, hô hấp, sinh tổng hợp chất bị kìm hãm, ảnh hưởng đến suất phẩm chất trồng Khi thiếu P có triệu chứng bị biến đổi màu, từ màu xanh sang màu xanh thẫm → tím đỏ b Vai trị kali: Kali nguyên tố tham gia hoạt hóa enzym đóng vai trị quan trọng q trình trao đổi chất tế bào Kali sử dụng dạng ion K+ Ion K+ tích lũy khơng bào, dịch bào, số bào quan dạng muối vơ hữu hoạt hóa enzym amylase, invectase, axetilcoenzymAsynthetase,… Các enzym tham gia vào trình sinh tổng hợp tinh bột, đường, xenlulơzơ,… Kali có ảnh hưởng đến sinh tổng hợp diệp lục cường độ quang hợp, ảnh hưởng đến trạng thái hóa keo tế bào, làm giảm độ nhớt keo nguyên sinh chất, làm tăng khả giữ nước mô nguyên sinh Kali điều tiết đóng mở khí khổng Kali cịn nguyên tố làm tăng khả chống chịu thể thực vật (tăng khả chịu rét, chịu hạn, chịu mặn, chịu sâu, bệnh,…) Nếu thiếu kali có màu vàng da cam phiến xuất vết đốm màu nâu Trang c Vai trò canxi: Canxi nguyên tố tham gia vào cấu tạo vách tế bào, làm cho vách tế bào vững Canxi hoạt hóa nhiều enzym proteinkinase, photphodiesterase, amylase, protease, lipase, ATPase,… Canxi có ảnh hưởng đến hoạt động auxin, xytokinin gibberellin, có ảnh hưởng đến phân chia kéo dài tế bào Góp phần loại bỏ tính độc ion Al3+, Mn2+, Fe2+ Cây thiếu canxi đỉnh sinh trưởng rễ bị hủy hoại Triệu chứng thiếu canxi trước tiên đầu mép hóa trắng sau hóa đen, phiến bị uốn cong xoăn lại d Vai trò magiê: Magiê nguyên tố tham gia vào thành phần cấu tạo diệp lục Magiê hoạt hóa nhiều phản ứng pha sáng quang hợp Mg cần cho hình thành riboxom, poliriboxom, hoạt hóa enzym ADN ARN polymerase Mg có khả làm tăng tổng hợp vitamin A, C, làm tăng hình thành hoa, Cây thiếu magiê phiến xuất màu lục sáng sau có màu vàng, vàng da cam đỏ sẫm Thiếu magiê ức chế tổng hợp photpho hữu cơ, tổng hợp tinh bột tổng hợp protein e Vai trị sắt: Sắt tham gia vào hình thành hợp chất khử xytocrom, catalase, peroxydase Fe tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử hô hấp, quang hợp q trình chuyển hóa nitơ Thiếu sắt có vệt màu vàng dễ rụng, làm giảm tổng hợp diệp lục, ức chế cường độ quang hợp hô hấp g Vai trò lưu huỳnh: Là nguyên tố tham gia vào thành phần cấu tạo nên nguyên sinh chất tế bào Lưu huỳnh (S) có thành phần axit amin xistein, mêtionin, cấu tạo nên protein, hợp chất sulfolipit (cấu tạo nên màng ty thể lạp thể), coenzym A, vitamin H B1 Vì vậy, lưu huỳnh đóng vai trị quan trọng trình tổng hợp axit amin, protein Cây thiếu lưu huỳnh có màu lục nhạt, chậm sinh trưởng, làm giảm suất phẩm chất sản phẩm thu hoạch h Vai trò nitơ thể thực vật: Nitơ (N) nguyên tố đóng vai trị quan trọng bậc thể thực vật Hầu hết hợp chất cấu trúc nên tế bào có mặt nitơ N thành phần cấu tạo nên axit amin, protein, axit nucleic, enzym, coenzym, hợp chất cao (ATP, GTP, UTP, XTP…), diệp lục, số vitamin nhóm B, hợp chất kích thích sinh trưởng auxin, xytokinin Vì thiếu nitơ hầu hết trình trao đổi chất quang hợp, hơ hấp, hút nước, khống, sinh tổng hợp chất đường, tinh bột, protein, chất béo… giảm xuống, làm cho sinh trưởng chậm, suất phẩm chất giảm sút Sự chuyển hóa nitơ - Các dạng nitơ tự nhiên: Trong đất, nitơ tồn dạng muối hịa tan muối nitrat, muối nitrit, muối amơn Trong khơng khí, nitơ tồn dạng hợp chất khí N2, NH3, NO2,… Hàm lượng nitơ khơng khí chiếm gần 80%, khí nitơ chiếm 4.1015 tấn, thạch khoảng 18.1025 nitơ - Các đường biến đổi nitơ tự nhiên: + Q trình amơn hóa: axit amin nằm hợp chất mùn, xác bã động vật, thực vật bị VSV phân giải tạo thành NH OH  NH 4  OH  + Quá trình nitrat hóa (khử nitrat): Khí NH3 tạo thành VSV phân giải hợp chất hữu bị vi khuẩn hiếu khí nitrosomonas oxy hóa thành HNO2 vi khuẩn nitrosobacteria oxy hóa HNO2 thành HNO3 NH  HNO  HNO3  NO3 + Quá trình phản nitrat: loại VSV kị khí khử nitrat thành nitơ tự do: Trang NO3  NO 2  N - Các đường tổng hợp nitơ tự nhiên: + Con đường vật lí, hóa học: N  H  NH N  O  2NO 2NO  O  2NO 2NO  2H O  3O  4HNO3  NO3  H  + Con đường sinh học: Do vi khuẩn sống tự kị khí Clostridium pasterianum, vi khuẩn hiếu khí Azotobacteria, Cyanobacteria (vi khuẩn lam), xạ khuẩn Actinomyces vi khuẩn sống cộng sinh loại họ đậu Rhizobium Hằng năm loại vi sinh vật cố định nitơ có khả tổng hợp khoảng 100 - 400 kg nitơ/ha - Q trình đồng hóa nitơ thể thực vật: Thực vật hấp thụ nitơ dạng NH 4 NO3 Ion NO3 phải tế bào rễ khử thành NH 4 NH sau NH đồng hóa thành axit amin Các giai đoạn phát triển q trình đồng hóa sau: + Tổng hợp axit amin: Các axit xêto  NH  NADH  axit amin Ví dụ: axit pyruvic +NH  NADH  axit amin lanin  H O  NAD  + Chuyển vị axit amin: axit xêto  axit amin  axit amin + axit xêto + Hình thành amit: Khi tế bào dư NH axit amin có nhóm cacboxyl aspartic, glutamic có nhóm cacboxyl kết hợp với NH để tạo thành amit asparagin glutamin Cơ chế hấp thụ vận chuyển nguyên tố khoáng - Cơ chế hấp thụ: theo chế: hấp thụ chủ động hấp thụ thụ động + Sự hấp thụ thụ động chênh lệch gradien nồng độ chất tan theo chế khuếch tán Các nguyên tố khoáng chất hữu hịa tan có trọng lượng phân tử thấp qua vách tế bào cách thụ động, tiếp tục khuếch tán có chọn lọc qua màng sinh chất tế bào biểu bì rễ đến tế bào lớp vỏ, tế bào nội bì vào bên hệ mạch dẫn rễ Sự chênh lệch gradien nồng độ gây tế bào diễn q trình đồng hóa mạnh, nồng độ ion khống chất hòa tan thấp tế bào thân rễ Sự hấp thụ theo chế khuếch tán khơng cần lượng từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ chất tan thấp xảy theo hướng + Sự hấp thụ chủ động: thực nhờ bơm lượng ATP-H+ định cư màng nguyên sinh màng không bào Phía bên màng ngun sinh màng khơng bào ln ln có pH ổn định đến 7,5, cịn phía ngồi màng sinh chất khơng bào ln có pH =5 đến 5,5 Khi thực vật cần hút ion dương ion âm bơm lượng (bơm điện hóa) hoạt động đẩy ion H  từ tế bào chất màng sinh chất từ tế bào chất vào không bào tạo chênh lệch điện hóa phía ngồi màng, tế bào chất không bào Để lập lại cân Trang điện hóa, ion dương âm hấp thụ vào bên tế bào chất không bào + Sự hấp thụ ion khống chất hữu hịa tan có trọng lượng phân tử thấp theo chế chủ động cần phải tiêu tốn lượng, vận chuyển ngược chiều gradien nồng độ xảy theo hướng khác - Sự vận chuyển chất cây: Các ion khoáng chất hữu hịa tan có trọng lượng phân tử thấp vận chuyển qua giai đoạn: + Từ ngồi mơi trường đất vào bên hệ mạch dẫn rễ (vận chuyển đoạn đường ngắn): Các ion khống từ mơi trường đất qua tế bào lông hút đến tế bào lớp vỏ, đến tế bào lớp nội bì vào hệ mạch dẫn rễ Sự vận chuyển diễn theo đường, qua vách tế bào (apoplast) qua chất nguyên sinh (symplast) Các ion khoáng từ tế bào lơng hút vào nội bì theo đường Nhưng từ nội bì qua đai Caparin vào hệ mạch dẫn rễ theo đường symplast + Từ hệ mạch dẫn rễ đến hệ mạch dẫn thân đến (vận chuyển đoạn đường xa): áp suất rễ thoát nước đầu trên, sức hút bám phân tử nước ion với thành mạch dẫn hút bám chúng với tạo dòng vận chuyển lên theo mạch gỗ Sự vận chuyển theo đường apoplast symplast, từ tế bào mạch dẫn vận chuyển vào tế bào nhu mô theo đường symplast Sự sử dụng phân bón trồng - Các dạng phân bón cung cấp cho trồng: Nitơ dạng NH Cl , NH NO3 ,  NH 2 SO , urê Phân hỗn hợp NPK Liều lượng bón khoảng 80-120Kg N/ha Phân P cung cấp dạng apatit, supe lân, lân vi sinh, NPK Liều lượng bón từ 50-100Kg P2 O5 /ha Phân kali cung cấp dạng KNO3 , KCl, K 2SO , NPK Liều lượng cung cấp từ 30-60Kg K2O/ha Các loại phân vi lượng sử dụng dạng muối sunphat đồng, sunphat kẽm, sunphat mangan…, molipđatamôn, boratnatri - Các hình thức bón phân cho cây: phân lân chủ yếu bón lót cịn phân nitơ, kali chủ yếu bón thúc bón lót trước trồng - Cơ sở khoa học việc sử dụng phân bón trồng: + Căn vào nhu cầu sinh lý loại trồng: Cây lấy cần nhiều nitơ loại lấy củ, lấy hạt Ngược lại loại cần nhiều nguyên tố photpho kali Các loại lấy sợi gai, đay, bơng, cối… cần phải cung cấp nhiều ngun tố kali nguyên tố khác + Căn vào giai đoạn sinh trưởng phát triển cây, tùy theo loại cây, tùy loại phân bón mà cung cấp nhiều vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng hay giai đoạn sinh trưởng sinh thực Ví dụ lúa, ngơ, mì, khoai lang… cần nhiều K vào giai đoạn sinh trưởng sinh thực (từ hình thành hoa đến hình thành hạt, củ) Đa số loại trồng cần nhiều N vào giai đoạn trước hình thành hoa + Căn vào đặc điểm đất: đất giàu dinh dưỡng bón phân, đất nghèo dinh dưỡng bón nhiều phân Tùy theo hàm lượng dinh dưỡng nguyên tố mà cung cấp nguyên tố nhiều, nguyên tố Ngồi cịn phải vào thành phần giới nhẹ, dễ bị rửa trơi nên bón phân bón nhiều lần Đất có thành phần giới nặng nên bón phân + Căn vào điều kiện thời tiết: trời mưa to phân dễ bị rửa trơi khơng nên bón phân Khi trời nắng nóng khơng nên bón loại phân nitơ dễ bay urê, cacbonat amôn, clorua amôn III QUANG HỢP THỰC VẬT Khái niệm quang hợp: Trang - Quang hợp trình tổng hợp chất hữu từ chất vơ cơ, đồng thời chuyển hóa lượng ánh sáng mặt trời thành lượng hóa học tích lũy hợp chất hữu - Phương trình quang hợp: 6CO  12H O  C6 H12 O6  6O  6H O Vai trò quang hợp: - Quang hợp tổng hợp khoảng 90 đến 95% lượng chất hữu có thể thực vật (5 đến 10% số chất hữu sinh tổng hợp protein, tổng hợp lipit,… tạo nên) Hàng năm thực vật đồng hóa khoảng 170 tỉ CO , quang phân li khoảng 130 tỉ H O , giải phóng khoảng 115 tỉ O tổng hợp khoảng 4,5.1011 hợp chất hữu - Quang hợp chuyển hóa lượng ánh sáng mặt trời thành hóa (năng lượng liên kết hóa học hợp chất hữu cơ) để cung cấp lượng cho sống trái đất (Tất hoạt động sống sinh vật trái đất sử dụng lượng hóa quang hợp chuyển hóa vào chất hữu cơ) - Quang hợp hấp thụ khí cacbonic, làm giảm nhiễm mơi trường giải phóng oxy cung cấp dưỡng khí cho thể sống Quang hợp hút khí CO làm giảm hiệu ứng nhà kính, giảm nhiệt độ môi trường Cơ quan quang hợp máy quang hợp: - Cơ quan quang hợp: tất phận có chứa sắc tố lục lá, thân, có khả quang hợp Nhưng quan chủ yếu thực chức quang hợp Vì vậy, có cấu tạo thích nghi với chức quang hợp, thể hình thái lá, cấu tạo giải phẫu - Bộ máy quang hợp: Ở vi khuẩn quang hợp, máy quang hợp có cấu tạo đơn giản màng tilacoit mà chưa có cấu trúc lục lạp; Cịn đa số lồi tảo thực vật bậc cao máy quang hợp lục lạp + Hình dạng lục lạp: Ở thực vật bậc thấp, lục lạp có dạng hình sao, hình võng, hình cốc, cịn thực vật bậc cao có dạng hình bầu dục Kích thước lục lạp (2 đến 3m )  (4 đến 6m ) + Thành phần hóa học lục lạp: Protein chiếm 40-55%, gluxit chiếm 6-10%, lipit chiếm 20-30%, axit nucleic chiếm 0,5-3%, vitamin A, D, E, K, C với hàm lượng cực thấp Hàm lượng sắc tố chiếm khoảng 0,1% trọng lượng tươi Ở thực vật bậc cao, lục lạp chủ yếu chứa loại sắc tố sắc tố lục carotenoit Ở tảo có thêm sắc tố phycobilin Sắc tố diệp lục có loại chủ yếu diệp lục a, b, c, d, e Cơ thể thực vật bậc cao có diệp lục a b, cịn loại tảo có diệp lục c, d, e Ví dụ tảo Diatom có diệp lục a, c mà khơng có b Tảo đỏ tảo lam có diệp lục a, d + Diệp lục a ( C55 H 72 O5 N Mg ) diệp lục b ( C55 H 70 O6 N Mg ), loại diệp lục đóng vai trị quan trọng quang hợp Diệp lục hấp thụ ánh sáng đỏ xanh tím có bước sóng cực đại 644nm, 662nm, 430nm 455nm Sắc tố carotenoit có loại caroten xantophyl Quang phổ hấp thụ cực đại caroten vùng ánh sáng tím lục, có bước sóng cực đại 446nm 476nm, xantophyl hấp thụ cực đại bước sóng 451nm 481nm Nhóm sắc tố phycobilin thường gặp loại tảo lam, tảo đỏ vi khuẩn lam, gồm phycoxyanin (màu lam) phycoerytrin (màu đỏ) Phycoxyanin có quang phổ hấp thụ cực đại bước sóng 615nm 620nm, phycoerytrin hấp thụ cực đại bước sóng 560nm 565nm Tất sắc tố carotenoit phycobilin hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời sau chuyển cho diệp lục b chuyển dần cho diệp lục a, cuối chuyển cho trung tâm phản ứng diệp lục a680 a700 Chỉ có trung tâm có khả tham gia vào phản ứng quang hóa Nhóm sắc tố carotenoit ngồi Trang vai trị hấp thụ lượng ánh sáng, cịn có vai trị bảo vệ cho phân tử diệp lục khỏi bị đốt nóng tạo màu sắc quả, hoa, - Cấu tạo lục lạp: bên bao bọc lớp màng kép, bên có hạt grana, grana cấu tạo gồm 4-5 đĩa tilacoit Tilacoit có cấu tạo màng đơn, phía màng xoang tilacoit Trên màng tilacoit có chứa sắc tố tham gia quang hợp, chất vận chuyển điện tử enzym tham gia phản ứng sáng Bên hạt grana chất (stroma) Stroma có chứa enzym tham gia pha tối quang hợp, ADN, ARN riboxom Pha sáng quang hợp xảy màng tilacoit pha tối xảy stroma (chất lục lạp) Cơ chế trình quang hợp: Gồm pha, pha sáng pha tối a Pha sáng: Gồm giai đoạn giai đoạn quang lí giai đoạn quang hóa + Giai đoạn quang lí giai đoạn phân tử diệp lục hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời trở thành trạng thái kích động điện tử Có hai trạng thái kích động trạng thái singlet (thời gian tồn 109  108 s , có mức lượng cao) trạng thái triplet ( 103  102 s , có mức lượng thấp hơn) Chỉ có trạng thái triplet phân tử diệp lục đủ lượng thời gian để tham gia vào phản ứng quang hóa Khi diệp lục bị điện tử (mất e) diệp lục trở thành dạng kích động sẵn sàng "cướp" điện tử loại phân tử khác + Giai đoạn quang hóa: bao gồm q trình quang hóa khởi nguyên, quang photphorin hóa quang phân li nước Quang hóa khởi ngun q trình biến đổi thuận nghịch phân tử diệp lục, xảy quang khử diệp lục oxy hóa chất cho điện tử Sự truyền điện tử hydro tiến hành với tham gia hệ thống chất truyền điện tử phức tạp Đó chất chứa Fe dạng hem xytocrom f, b dạng không hem ferodoxyn, plastoxyanin, plastoquinon Các chất nằm hệ thống ánh sáng Quang photphorin hóa q trình tạo ATP quang hợp Photphorin hóa quang hợp xảy đồng thời với trình vận chuyển điện tử quang hợp Quá trình truyền điện tử xảy màng thilacoit Khi điện tử vận chuyển từ chất oxy hóa khử thấp đến chất oxy hóa khử cao, điện tử nhường bớt phần lượng cho chất truyền e Chất truyền điện tử đồng thời bơm proton (bơm H  ) nên sử dụng lượng từ e để bơm H  từ chất lục lạp vào xoang thilacoit tạo nên H  cao Các ion H  khuếch tán từ xoang thilacoit chất lục lạp (qua kênh ATPsynthetaza màng thilacoit) để tổng hợp ATP Photphorin hóa quang hợp gồm có photphorin hóa vịng photphoryl hóa khơng vịng Phơtphorin hóa vịng gắn liền với hệ quang hóa I tạo ATP Photphorin hóa khơng vịng cần có hai hệ quang hóa I II, tạo ATP, sản phẩm khử NADPH O Quang phân li nước trình phân li phân tử nước tạo H  , O e Khi phân tử diệp lục hấp thụ lượng ánh sáng trở thành trạng thái kích động điện tử diệp lúc "cướp" điện tử phân tử khác để trở trạng thái trung hóa điện Trong tế bào, nước phân li thuận nghịch theo phương trình H O  H   OH  Khi bị e diệp lục lấy điện tử OH  làm cho nước phân li chiều H O  H   OH  e Phương trình quang phân li nước: 4DL  Q  lượng  4DL*  e Trang 4H O  4DL*  4H   4OH  4DL (diệp lục lấy e OH  ) 4OH  2H O  O Tổng quát: 2H O  4H   4e  O Ở photphoryl hóa vịng, điện tử tách khỏi diệp lục truyền cho chất nhận điện tử cuối lại trở vệ diệp lục Vì trình photphoryl hóa vịng khơng dẫn tới quang phân li nước Photphoryl hóa vịng sinh ATP Ở photphoryl hóa khơng vịng, điện tử tách khỏi diệp lục truyền cho chất nhận điện tử cuối đưa đến NADP  để hình thành nên NADPH theo phương trình NADP   H   e  NADPH Vì q trình photphoryl hóa khơng vịng sinh ATP, NADPH O b Pha tối quang hợp: Là trình đồng hóa CO (khử cacbon) diễn chất lục lạp Cơ chế khử cacbon thực vật xảy theo đường: chu trình Canvin - Benson (chu trình C3), chu trình Hatch-Slack (chu trình C4), chu trình CAM (Crassulaceae Axit Metabolism) + Chu trình Canvin-Benson xảy tất loại thực vật, từ thân gỗ đến thân thảo Cơ chế trình cố định CO gồm giai đoạn: * Giai đoạn cacboxyl hóa: (tiếp nhận CO ): Chất nhận ribulozo-1,5 photphat (Ri1,5DP) kết hợp với CO tạo phân tử axit photpho glyxerit (APG) Ri1,5DP  CO  2APG Trang 10 - Chất nhận điện tử cuối NADP+ - Chất nhận điện tử cuối oxy - Năng lượng dòng vận chuyển điện tử dùng để chuyển tải H+ qua màng, dòng H+ chuyển ngược lại ATP hình thành b Chiều khuếch tản tí" ty thể lục lạp qua ATPaza: + Ở ty thể: H+ khuếch tán qua ATPaza từ khoảng gian màng chất ty thể + Ở lục lạp: H+ khuếch tán từ xoang tylacoit chất lục lạp c Ở thực vật C4 CAM khơng có tượng hơ hấp sáng vì: thực vật C4 thực vật CAM ln có kho dự trữ CO2 axit malic nên đảm bảo nồng độ CO2 cao, enzym Rubisco khơng có hoạt tính oxygenaza nên khơng có hơ hấp sáng V Các câu hỏỉ mối quan hệ pha hô hấp Câu 25: Hô hấp thực vật diễn loại bào quan nào? Hãy trình bày tóm tắt giai đoạn q trình hơ hấp có tạo ATP? Hướng dẫn trả lời: - Hơ hấp thực vật có hai loại hơ hấp tạo ATP diễn bào quan ty thể hô hấp sáng (không tạo ATP) diễn lục lạp, peroxyxom ty thể - Hô hấp tạo ATP q trình hơ hấp diễn thường xun tế bào thực vật, q trình có giai đoạn chính: Giai đoan đường phân: Xảy tế bào chất 1Glucozơ + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi  2axit piruvic + 2ATP + 2NADH (C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi  2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH) Giai đoạn chu trình Krebs: (khi mơi trường nội bào có oxy) Chu trình Krebs diễn chất ty thể Bản chất chu trình Krebs hệ thống phản ứng thuỷ phân oxy hoá nguyên liệu axit pyruvic để hình thành nên sản phẩm cuối CO2, ATP, NADH, FADH2 Chu trình Krebs trải qua nhiều phản ứng nên tạo nhiều sản phẩm trung gian, sản phẩm trung gian nguyên lỉệu để tế bào sử dụng tổng hợp chất cho tế bào Phương trình tổng quát chu trình Krebs: 2axit Pyruvic + 8NAD+ + 2FAD+ + 2ADP + 2Pi + 6H2O  6CO2 + 2ATP + 8NADH + 2FADH2 * Nếu môi trường nội bào oxy chu trình Krebs khơng diễn mà diễn trình lên men tạo rượu etilic axit lactic Giai đoan chuỗi truyền e: Chuỗi truyền electron q trình photphorin hóa oxy hóa tạo ATP H2O Chuỗi truyền e diễn màng ty thể, cần có tham gia oxy phân tử Trong chuỗi truyền e, NADH FADH2 chất cho điện tử (cho e) NADH phân li thảnh Trang 36 NAD+, H+và e Điện tử (e) cung cấp cho chất nhận điện tử màng ty thể Điện tử sau qua chất nhận trung gian kết hợp với oxy, H+ để tạo H2O theo phương trình: H   e  O  H O Vì khơng có oxy khơng có chất nhận e nên chuỗi truyền e khơng diễn - Các chất nhận điện tử màng ty thể protein xuyên màng, đồng thời bơm proton Khi bơm proton nhận điện tử lấy lượng từ điện tử để bơm H+ từ chất ty thể xoang gian màng (xoang màng ty thể) để tạo H+ Các ion H+ khuếch tán qua kênh ATPaza (Kênh ATPaza loại protein xuyên màng nằm màng ty thể, kênh loại enzym tổng hợp ATP) để tổng hợp ATP theo phương trình ADP + Pi  ATP Câu 26: Q trình hơ hấp nội bào diễn theo giai đoạn Hãy cho biết: a Nơi diễn ra, nguyên liệu đầu tiên, sản phẩm cuối giai đoạn b Mối quan hệ giai đoạn chu trình Krebs với giai đoạn chuỗi truyền e Hướng dẫn trả lời: a Giai đoạn Đường phân Chu trình Krebs Nơi diễn Nguyên liệu Sản phẩm glucozơ, NAD+, ADP, axit Tế bào chất Chất ty thể pyruvic, ATP, Pi NADH axetylCoenzymA, ATP, NADH, FADH2, NAD+, FAD , ADP, Pi, CO2 H2O Chuỗi truyền e Trên màng ty NADH, thể ADP, Pi FADH2, O2, NAD+, FAD+, ATP, H2O b Mối quan hệ giai đoạn chu trình Krebs với giai đoạn chuỗi truyền e Nhìn vào nguyên liệu sản phẩm giai đoạn ta biết mối quan hệ hai giai đoạn Giai đoạn chuỗi truyền e sử dụng NADH FADH2 chu trình Krebs tạo Giai đoạn chu trình Krebs sử dụng NAD+ FAD chuỗi truyền e tạo Như vậy, hai giai đoạn có quan hệ tương tự mối quan hệ hai pha quang hợp Điều giải thích chu trình Krebs khơng sử dụng oxy khơng có oxy khơng diễn chu trình Krebs Câu 27: a Hãy viết phương trình tổng qt q trình hơ hấp Nêu vai trị hơ hấp tế bào b Vì nói nước vừa nguyên liệu, vừa sản phẩm q trình hơ hấp? Hướng dẫn trả lời: Trang 37 a Hơ hấp - Phương trình tổng qt hô hấp: C6 H12 O6  6O  6H O  6CO  12H O  Q (38ATP nhiệt) - Vai trị hơ hấp tế bào: Nhìn vào phương trình xác định vai trị hơ hấp, là: + Hô hấp tạo lượng ATP để cung cấp cho hoạt động sống tế bào hoạt động vận chuyển chủ động chất qua màng tế bào, hoạt động tổng hợp protein, + Hô hấp tạo nhiệt làm ấm thể, giúp thể trì thân nhiệt Ngồi ra, q trình hơ hấp giai đoạn đường phân chu trình Krebs tạo nhiều sản phẩm trung gian Các sản phẩm trung gian tế bào sử dụng làm nguyên liệu cho trình tổng hợp chất tế bào b Nước vừa nguyên liệu, vừa sản phẩm q trình hơ hấp vì: - Nước tham gia vào phản ứng thuỷ phân phản ứng oxy hóa chu trình Krebs Ở chu trình Krebs, nước nguyên liệu tham gia vào trình phân giải axetylcoenzymA thành sản phẩm cuối CO2 - Trong chuỗi truyền điện tử, nước tạo theo phương trình: H   e  O  H O Do nước vừa nguyên liệu, vừa sản phẩm trình hơ hấp Câu 28: a Có ý kiến cho rằng: "Hơ hấp sáng gắn liền với nhóm thực vật C3” Điều hay sai? Giải thích b Biểu đồ biểu diễn q trình hơ hấp điều kiện bình thường Hãy chọn đường cong thích hợp biểu thị cho giai đoạn hơ hấp đời sống Giải thích sao? Ứng dụng việc bảo quản sản phẩm nông nghiệp nào? Hướng dẫn trả lời: a Nói hơ hấp sáng gắn liền với thực vật C3 Bởi vì: - Chỉ có thực vật C3 có hô hấp sáng Không phát thấy hô hấp sáng thực vật C4 thực vật CAM Trang 38 - Khi sống điều kiện ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao tất nhóm thực vật có khí khổng đóng Khi đóng khí khổng CO2 không khuếch tán vào dịch bào Ở thực vật C4 CAM có chế dự trữ CO3 theo chu trình C4 nên khí khổng đóng có CO2 cho quang hợp Cịn thực vật C3, khí khổng đóng làm cho CO2 khơng vào dịch bào khơng có CO2 để cung cấp cho quang hợp Khi xảy hô hấp sáng làm tiêu tốn sản phẩm quang họp mà không tạo lượng ATP - Cơ chế hô hấp sáng do: Khi gian bào có nồng độ O2 cao, CO2 thấp kích thích hoạt động enzym RUBISCO theo hướng oxy hóa (hoạt tính oxydaza), làm oxy hóa Ril,5DP (C5) thành APG (C3) axit glycolic (C2) Axit glycolic ngun liệu q trình hơ hấp sáng b Trong đường cong đồ thị đường cong C đường cong thích hợp để biểu thị cho giai đoạn hô hấp đời sống vì: Giai đoạn hạt nẩy mầm giai đoạn hoa trái giai đoạn hô hấp mạnh đời sống cây, vị trí đường cong biểu diễn tăng - Ứng dụng bảo quản hạt giống, hoa quả: Q trình hơ hấp mạnh sản phẩm hoa quả, củ hạt, lúc bảo quản lại gây tỏa nhiệt mạnh làm tiêu hao nhanh chất hữu cơ, nên làm giảm chất lượng sản phẩm Do đó, cần làm hạn chế hơ hấp cách hạ nhiệt độ, tăng lượng khí CO2, khí nitơ, làm giảm độ thơng thống độ ẩm điều kiện cần thiết Câu 29: a Trong hô hấp thực vật, ATP tạo theo đường nào? ATP sử dụng q trình sinh lí cây? b Giải thích hô hấp sáng thực vật lại làm giảm hiệu quang hợp? Hướng dẫn trả lời: a ATP tạo theo đường - ATP hình thành kết hợp ADP gốc photphat (P vơ cơ) Có đường tạo ATP hô hấp thực vật đường photphorin hóa mức chất (ở mức nguyên liệu) đường photphorin hóa mức coenzym (NADH FADH2 photphoryl hố thơng qua chuỗi truyền e màng ty thể) - Trong 38 ATP thu hô hấp hiếu khí có ATP hình thành mức chất 34 ATP mức độ coenzym + Photphoryl hoá mức chất xảy giai đoạn đường phân giai đoạn chu trình Krebs Ở giai đoạn đường phân tạo ATP, giai đoạn chu trình Krebs tạo ATP + Photphoryl hoá mức coenzym xảy giai đoạn chuỗi truyền điện tử Kết giai đoạn đường phân chu trình Krebs tạo 10NADH 2FADH2 Qua chuỗi truyền e, phân tử coenzym NADH hình thành 3ATP, phân tử coenzym FADH2 hình thành 2ATP Như tổng số ATP hình thành giai đoạn chuỗi truyền e 10x3 + 2x2 = 34ATP Trang 39 - ATP đồng tiền lượng tế bào Tất hoạt động tế bào thể dùng lượng ATP gồm q trình sinh lí trình phân chia tê bào, hút nước, hút khoáng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản, b Hô hấp sáng thực vật làm giảm hiệu quang hợp do: - Hô hấp sáng xảy thực vật C3 nồng độ O2 cao, CO2 thấp Q trình hơ hấp sáng làm giảm hiệu quang hợp làm giảm 50% lượng APG - Khi nồng độ CO2 thấp nồng độ O2 cao enzym RUBISCO có hoạt tính oxy hố, biến đổi Ril,5DP (có nguyên tử C) thành APG axit glicolic Sau O2 kết hợp với axit glicolic diễn hô hấp sáng Trong điều kiện quang hợp bình thường phân tử Ril,5DP kết hợp với phân tử CO2 tạo APG, sau APG biến thành ALPG từ ALPG hình thành nên glucozơ sản phẩm khác Khi có hơ hấp sáng từ phân tử Ril,5DP hình thành 1APG làm giảm 50% sản phẩm quang hợp - Tuy nhiên, q trình hơ hấp sáng khơng tạo ATP lại tạo loại axit amin glixin sêrin cung cấp cho trình tổng hợp protein tế bào VI Các câu hỏi mối quan hệ trình trao đổi chất Câu 30: Trong thể thực vật, để hình thành hợp chất chứa nitơ hợp chất thứ cấp khác cần có tham gia q trình sinh lý nào? Hướng dẫn giải: Cơ thể thực vật không cần glucozơ mà cần nhiều hợp chất khác axit amin, nucleotit, Vì vậy, để tổng hợp chất cần có trình sinh lí sau: - Q trình quang hợp: Quang hợp tạo glucozơ, glucozơ nguyên liệu hô hấp để cung cấp lượng cho phản ứng đồng hóa sản phẩm hữu Mặt khác pha tối quang hợp tạo nhiều sản phẩm trung gian, sản phẩm trung gian nguyên liệu để tế bào sử dụng tổng hợp hợp chất cần thiết Ví dụ APG sản phẩm trung gian tạo chu trình Canvin APG sử dụng để tổng hợp axit amin alanin, - Q trình hơ hấp: Hơ hấp chuyển hố lượng có chất hữu thành lượng ATP để cung cấp lượng cho trình tổng hợp axit hữu cơ, axit amin, nucleotit Mặt khác hô hấp tạo sản phẩm trung gian nguyên liệu để tổng hợp chất hữu Người ta ví hơ hấp hoạt động sinh lí trung tâm q trình trao đổi chất tế bào hơ hấp tạo sản phẩm trung gian để tế bào tổng hợp chất - Quá trình trao đổi khoáng, nước: Hấp thụ ion khoáng, NH4+, NO3-, nguồn nguyên liệu để tổng hợp protein sản phẩm thứ cấp khác Câu 31: Vì người nông dân lại trồng lạc để cải tạo đất? Hướng dẫn trả lời: Trang 40 Trồng lạc để cải tạo đất vì: - Trong rễ lạc có vi khuẩn cố định đạm cộng sinh, vi khuẩn có nitrozenaza phá vỡ liên kết bền vững phân tử nitơ - Phương trình đồng hố N2 thành NH3: - NH3 vi khuẩn tổng hợp vi khuẩn lạc sử dụng Đồng thời vi khuẩn hoạt động tổng hợp dư NH3 nên lượng đạm lớn giải phóng vào đất làm tăng độ phì nhiêu đất - Thân, lá, rễ lạc sau thu hoạch, dùng làm phân xanh để tăng mùn cho đất làm cho đất tơi xốp Câu 32: Giải thích tượng sau: a Khi chu trình Krebs ngừng hoạt động bị ngộ độc NH3 b Sau thời gian dài mưa nhiều người ta thấy già lạc biến thành màu vàng Hướng dẫn trả lời: a Khi chu trình Krebs ngừng hoạt động bị ngộ độc NH3 vì: Cây hút NH3 để tổng họp axit amin theo phương trình: NH3 + axit xêto  axit amin Các axit xêto tạo từ chu trình Krebs giai đoạn đường phân hơ hấp tế bào Vì chu trình Krebs ngừng hoạt động khơng có axit hữu để nhận NH3 thành axit amin, tế bào tích lũy nhiều NH3, gây độc b Sau thời gian dài mưa nhiều người ta thấy già lạc biến thành màu vàng, triệu chứng thiếu nitrogen (sự hóa vàng già) vì: + Cây lạc có khả cố định N khí quyển, rễ có nhiều vi khuẩn Rhizobium Rhizobium vi khuẩn sống hiếu khí cần phải đất thống khí Mặt khác đất thiếu khí rễ khơng phát triển nên khơng hình thành nốt sần cho vi khuẩn + Lượng mưa bão hòa làm cạn kiệt oxy làm cho không tổng hợp nốt sần dẫn đến không chuyển NO3 thành NH3 nên thiếu N  vàng + Mặt khác, trời mưa nhiều làm rửa trôi NO3 khỏi đất keo đất tích điện âm, chúng kết hợp chặt với ion dương Câu 33: Vì khơng cung cấp đầy đù nguyên tố vi lượng làm giảm suất trồng? Hướng dẫn trả lời: Thiếu nguyên tố vi lượng làm cho suất trồng bị giảm vì: Trang 41 - Các nguyên tố vi lượng đóng vai trị quan trọng cấu trúc enzym hoạt hoá enzym Các enzym làm nhiệm vụ xúc tác cho phản ứng trình trao đổi chất, thiếu nguyên tố vi lượng phản ứng diễn yêu làm giảm trình trao đổi chất cây, sinh trưởng phát triển chậm nên suất giảm - Mỗi loại nguyên tố vi lượng làm nhiệm vụ hoạt hố cho số loại enzym định Ví dụ nguyên tố Mn thành phần enzym xúc tác chuyển hố nitơ, phân giải ngun liệu hơ hấp, tham gia phản ứng quang hợp Nguyên tố Zn tham gia tổng hợp triptophan tiền chất IAA (IAA loại auxin) Nguyên tố Mo tham gia trình trao đổi nitơ Câu 34: Dựa vào đặc điểm hô hấp thực vật, nêu sở khoa học phương pháp bảo quản nông sản: bảo quản lạnh, bảo quản khô bảo quản nồng độ CO2 cao Hướng dẫn trả lời: - Mục đích bảo quản nơng sản giữ nơng sản thay đổi số lượng chất lượng Tuy nhiên q trình hơ hấp tế bào làm tiêu hao phân tử hữu tích luỹ nông sản nên làm giảm chất lượng số lượng nơng sản Vì vậy, đế bảo quản nơng sản phải khống chế hơ hấp nơng sản mức tối thiểu - Cường độ hô hấp tăng giảm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm nồng độ CO2 có mơi trường - Trong điều kiện nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh) cường độ hơ hấp mức thấp Ngun nhân nhiệt độ thấp độ nhớt tế bào chất tăng lên, nhiệt độ thấp hoạt động enzym giảm bị bất hoạt nên cường độ hô hấp giảm mạnh - Trong điều kiện nông sản khơ (bảo quản khơ) hàm lượng nước có tế bào mức thấp gây co nguyên sinh tế bào chất nên hoạt động trao đổi chất tế bào giảm mạnh làm giảm cường độ hô hấp - Trong điều kiện nồng độ CO2 cao ức chế hô hấp nên cường độ hô hấp thực vật hạn chế mức tối thiểu nên thời gian bảo quản kéo dài VII Các tập sức hút nước tế bào Bài 1: Một dung dịch đường glucozơ có nồng độ 0,01M Hãy xác định áp suất thẩm thấu dung dịch biết nhiệt độ dung dịch 250 C Hướng dẫn giải: - Áp suất thẩm thấu dung dịch tính theo cơng thức Vanhơp Ptt  R.T.C.i Trong đó: R số khí = 0,082 T nhiệt độ K = 273 + độ C Trang 42 С nồng độ chất tan tính theo mol/lít i  l    n  1 Trong  a hệ số phân li, n số ion phân tử phân li - Đối với chất hữu loại đường khơng phân li thành ion nên i =1 Áp dụng công thức ta có Ptt = 0,082 x (273 + 25) x 0,01 x = 0,082 x 297 x 0,01 = 0,24354 (atm) Bài 2: Một dung dịch chứa glucozơ saccarozơ với nồng độ 0,02M 0,03M Hãy xác định áp suất thẩm thấu dung dịch biết nhiệt độ dung dịch 27 C Hướng dẫn giải: Dung dịch có loại chất tan glucozơ saccarozơ Hai loại chất tan không điện li nên i   Ptt  R.T.C Trong đó: R số khí = 0,082 T nhiệt độ K = 273 + độ C С nồng độ chất tan tính theo mol/lít - Áp suất thẩm thấu glucozơ gây = 0,082 x (273 + 27) x 0,02 = 0,492 (atm) - Áp suất thẩm thấu sacarozơ gây = 0,082 x (273 + 27) x 0,03 = 0,738 (atm) - Áp suất thẩm thấu dung dịch tổng áp suất thẩm thấu chất tan dung dịch gây = 0,492 + 0,738 = 1,23 (atm) Bài 3: Một dung dịch chứa glucozơ NaCl với nồng độ 0,02M 0,01M Hãy xác định áp suất thẩm thấu dung dịch biết nhiệt độ dung dịch 210 C Hướng dẫn giải: - Chất tan NaCl tan dung dịch điện li hồn tồn thành Na+ Сl- nên có hệ số i   1(2  1)  - Áp suất thẩm thấu chất tan NaCl gây = 0,082 x (273 + 27) x 0,01 x = 0,492 (atm) - Áp suất thẩm thấu glucozơ gây = 0,082 x (273 + 27) x 0,02 = 0,492 (atm) - Áp suất thẩm thấu dung dịch = 0,492 + 0,492 = 0,984 (atm) Bài 4: Đưa mô thực vật vào dung dịch đường glucozơ nồng độ 0,05M nhiệt độ 250 C thấy khối lượng thể tích mơ thực vật không thay đổi Hãy xác định áp suất thẩm thấu tế bào mô thực vật Trang 43 Hướng dẫn giải: - Áp suất thẩm thấu dung dịch = 0,082 x (273 + 25) x 0,05 = 1,2177 (atm) - Khi bỏ mô thực vật vào dung dịch nói thấy ràng khối lượng thể tích mơ thực vật không thay đổi Điều chứng tỏ dung dịch môi trường đẳng trương với mô thực vật  Áp suất thẩm thấu dung dịch áp suất thẩm thấu tế bào Vậy tế bào mơ thực vật có áp suất thẩm thấu = 1,2177 atm Bài 5: Kí hiệu: P áp suất thẩm thấu tế bào T sức căng trương nước tế bào S sức hút nước tế bào Tính sức hút nước tế bào trường hợp sau: a Tế bào bão hòa nước b Tế bào trạng thái thiếu nước c Khi xảy tượng xitoriz Từ rút ý nghĩa sức hút nước S sức trương nước T Hướng dẫn giải: 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 c Khi xảy tượng xitoriz T mang giá trị âm Khi thay vào công thức: S  P  T, ta có: S  P   T   P  T có: 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 * Ý nghĩa T: Sức trương nước T xuất để chống lại trương lên tế bào Vì tế bào hút nước T tăng dần tế bào đạt no nước cực đại T = P Khi cịn chênh lệch áp suất thẩm thấu tế bào lớn áp suất thẩm thấu dung dịch tế bào ngừng hút nước Sự ngừng hút nước giúp bảo vệ tế bào không bị vỡ Chú ý: Hiện tượng xitoriz tượng xảy tế bào nước thẩm thấu mà bay mơi trường khơng khí khơ, lúc tế bào nước nhanh, thể tích tế bào giảm tế bào nhăn nheo lại Chất nguyên sinh trường hợp không tách khỏi thành tế bào Bài 6: Một mô thực vật gồm tế bào giống có áp suất thẩm thấu (P) = 2,latm; sức trương nước (T) = 0,8atm Người ta ngâm mô dung dịch sacarozơ nồng độ 0,07M nhiệt độ 250 C thời gian 30 phút Hãy dự đoán thay đổi khối lượng mơ thực vật Giải thích lại thay đổi vậy? Trang 44 Hướng dẫn giải: - Áp suất thẩm thấu dung dịch = 0,082 x (273 + 25) x 0,07 = 1,7 (atm) - Các tế bào mơ thực vật có sức hút nước S = P - T = 2,1 - 0,8 = 1,3 (atm) Như vậy, sức hút nước tế bào bé áp suất thẩm thấu dung dịch Nước thẩm thấu từ tế bào dung dịch Khi nước khỏi tế bào T giảm dần eho đến T = 0,4 atm sức hút nước tế bào S = 2,1 - 0,4 = l,7atm Khi tế bào khơng hút nước không nước - Như vậy, mơ thực vật nói trên, tế bào có phần nước nên khối lượng mơ có giảm Tuy nhiên nước không đến mức để gây co nguyên sinh Bài 7: Một tế bào thực vật'CÓ áp suất thẩm thấu 4,0 atm Thả tế bào vào dung dịch chứa NaCl 0,01M; CaSO4 0,02M; CaCl2 0,03M Sau 30 phút, xác định sức trương nước T tế bào Biết nhiệt độ phịng thí nghiệm 250 C Hướng dẫn giải: - Chất tan NaCl có hệ số i = 2; Chất tan CaSO4 có i = 2; Chất tan CaCl2 có i = - Áp suất thẩm thấu NaCl gây = 0,082 x (273 + 25) x 0,01 x = 0,487 - Áp suất thẩm thấu CaSO4 gây = 0,082 x (273 + 25) x 0,02 x = 0,974 - Áp suất thẩm thấu CaCl2 gây = 0,082 x (273 + 25) x 0,03 x = 2,191 - Áp suất thẩm thấu dung dịch = 0,487 + 0,974 + 2,191 = 3,652atm - Sau 30 phút đặt tế bào thực vật vào dung dịch tế bào dung dịch thiết lập trạng thái cân nước Khi sức hút nước tế bào cân với áp suất thẩm thấu dung dịch Khi S = PTB - TTB = Pdd  T = Pdd - PTB = 4,0 - 3,652 = 0,348(atm) Vậy T = 0,348 atm Bài 8: Một sống bình thường ven biển có áp suất thẩm thấu đất ngập mặn 3atm a Cây phải trì nồng độ dịch tế bào lông hút tối thiểu để sống mùa hè (nhiệt độ trung bình 350C), mùa đơng (nhiệt độ trung bình 170C) b Các sống vùng đất ngập mặn ven biển hấp thụ nước cách nào? c Cho tế bào sống loại vào: nước cất (A), dung dịch KOH nhược trương (B), dung dịch Ca(OH)2 nhược trương (C) nồng độ với dung dịch KOH Sau thời gian cho tế bào vào dung dịch saccarôzơ ưu trương Hãy cho biết tế bào nước nhiều nhất, tế bào nước sau cho vào dung dịch saccarozơ? Giải thích Hướng dẫn giải: a Dựa vào cơng thức P = RTC, với P =3atm, phải trì P tế bào lông hút > atm  RTC > atm, C > 3/RT Thay R = 0,082, T = 273 + t0C Trang 45 Nhiệt độ mùa hè = 350C, mùa đông = 170C, tính nồng độ tế bào lơng hút (C) Cụ thể: С mùa hè > 0,12, C mùa đông > 0,13 b Các ven biển hấp thụ nước tập trung ion khoáng chất tan khác tạo áp suất thẩm thấu cao dịch tế bào lơng hút Ngồi hấp thụ thêm nước vào ban đêm qua hệ rễ khí sinh c Trường hợp (A) nước nhiều nhất, trường hợp (C) nước Vì: (A) nước cất nên cho tế bào vào hút nước nhiều nhất, cho vào dung dịch ưu trương nước nhiều (B) (C) nồng độ Ca(OH)2 phân li thành nhiều ion KOH số phân tử nước tự (B) nhiều (C) nên cho tế bào vào (B) tế bào hút nước nhiều cho vào (C) Khi cho vào dung dịch ưu trương (C) nước Bài 9: Một sống vùng ven biển có áp suất thẩm thấu đất mặn 3atm Đe sống bình thường, phải trì nồng độ muối tối thiểu dịch tế bào rễ điều kiện nhiệt độ mùa hè 350C mùa đông 150C? Hướng dẫn giải: Để hút nước áp suất thẩm thấu phải lớn áp suất thẩm thấu đất a Vào mùa hè: P1  R.T1.C1  3atm  C1  RT1 Thay R  0, 082 T1  273  35  308 Ta có C1  3    0,118 mol/lít RT1 0, 082.308 25, 256 Vậy C1  0,118M b Vào mùa đông: P2  R.T2 C2  3atm  C2  RT2 Thay R  0, 082 T1  273  15  288 Ta có C2  3    0,123 mol/lít RT2 0, 082.288 24, 436 Vậy C2  0,123M Bài 10: Theo dõi trao đổi khí thực vật A B bình thủy tinh kín cung cấp đủ điều kiện sống, người ta ghi nhận số liệu đây: Trang 46 Đối tượng Lượng CO2 giảm Lượng CO2 tăng chiếu sáng ánh sáng Thực vật A 13,85 mg/dm2/giờ 1,53 mg/dm2/giờ Thực vật B 18 mg/dm2/giờ 1,8 mg/dm2/giờ Tính số gam nước mà thực vật nói quang phân li suốt chiếu sáng Hướng dẫn giải: a Cường độ quang hợp thực thực vật A: 13,85 + 1,53 = 15,38 mg/dm2/giờ - Phương trình quang hợp: 6CO  12H O  C6 H12 O6  6O  6H O - Trong giờ, số mol CO2 đồng hóa là: 15,38 1000.44 - Trong giờ, số mol nước quang phân li 15,38 x2 1000.44 - Số gam nước mà thực vật A quang phân li suốt chiếu sáng 15,38 x2x18  0, 0126 1000.44 b Cường độ quang hợp thực thực vật B: 18 + 1,8 = 19,8 mg/dm2/giờ - Trong giờ, số mol CO2 đồng hóa là: 19,8 1000.44 - Trong giờ, số mol nước quang phân li 19,8 1000.44 - Số gam nước mà thực vật A quang phân li suốt chiếu sáng 19,8 x2x18  0, 0162 1000.44 VIII Các tập quang hợp hô hấp thực vật Bài 11: Ở quang hợp thực vật C3, để tổng hợp mol glucozơ cần mol photon ánh sáng? Cho chu kì photphoryl hố vịng tạo 2ATP Hướng dẫn giải: Ở quang hợp thực vật C3, để tổng hợp mol glucozơ cần 12 phân tử NADPH 18 mol phân tử ATP Vì: Trang 47 Phương trình pha tối (chu trình Canvin) có giai đoạn giai đoạn cacboxyl hố (gán CO2 với Ril,5diP để tạo APG); Giai đoạn khử (biến APG thành A1PG); Giai đoạn tái tạo chất nhận (biến A1PG thành Ril ,5diP) Ở giai đoạn cacboxyl hoá không sử dụng lượng ATP NADPH Ở giai đoạn khử, sử dụng 12ATP 12NADPH Ở giai đoạn tái tạo chất nhận sử dụng 6ATP - Ở photphoril hố khơng vịng, để tổng hợp 12NADPH 12ATP cần 12 chu kì chu kì cần photon nên tổng số 48 photon ánh sáng Ở photphoril hố vịng, chu kì cần photon tạo 2ATP nên để tổng hợp 6ATP cần photon ánh sáng Tổng số photon ánh sáng cần dùng để tổng hợp phân tử glucozơ + 48 = 54 Như vậy, thực vật C3 tổng số mol photon ánh sáng cần dùng để tổng hợp mol glucozơ 54 mol Bài 12: Ở quang hợp thực vật C4, để tổng hợp 720g glucozơ cần mol photon ánh sáng? Cho chu kì photphoryl hố vòng tạo 2ATP Hướng dẫn giải: Ở quang hợp thực vật C4, để tổng hợp mol glucozơ cần 12 phân tử NADPH 24 mol phân tử ATP Vì: Phương trình pha tối (chu trình Canvin) có giai đoạn giai đoạn cacboxyl hoá (gán CO2 với Ril,5diP để tạo APG); Giai đoạn khử (biến APG thành A1PG); Giai đoạn tái tạo chất nhận (biến A1PG thành Ril ,5diP) Ở giai đoạn cacboxyl hố khơng sử dụng lượng ATP NADPH Ở giai đoạn khử, sử dụng 12ATP 12NADPH Ở giai đoạn tái tạo chất nhận sử dụng 6ATP Ở thực vật C4, cịn có giai đoạn cố định CO2 tạm thời, giai đoạn cần 6ATP Nên tổng số ATP để tạo phân tử glucozơ 24 phân tử - Ở photphoril hố khơng vịng, để tổng hợp 12NADPH 12ATP cần 12 chu kì chu kì cần photon nên tổng số 48 photon ánh sáng Ở photphoril hố vịng, chu kì cần photon tạo 2ATP nên để tổng hợp 12ATP cần 12 photon ánh sáng Tổng số photon ánh sáng cần dùng để tổng hợp phân tử glucozơ 12 + 48 = 60 720g glucozơ tương ứng với mol nên để tổng hợp 720g glucozơ cần phải sử dụng số mol photon ánh sáng 60 x = 240 mol Mỗi mol có số lượng phân tử 6,023.1023 nên 240 mol có số phân tử photon ánh sáng là: 240 x 6,023.1023 = 1445,52.1023 (photon) Trang 48 Bài 13: Hãy tính hiệu suất tối đa chuyển hố lượng quang hợp Biết l mol ánh sáng có lượng trung bình 45Kcal, lmol glucozơ có lượng 674Kcal chu kì photphoryl hóa vịng tạo 2ATP Hướng dẫn giải: - Dựa vào pha tối quang hợp ta có phương trình pha tối 12NADPH + 18ATP + 6CO2  C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 6H2O Như để tổng hợp l mol glucozơ cần 12 mol NADPH 18 mol ATP - Một chu kì photphoryl hố khơng vịng tạo 1NADPH 1ATP; chu kì photphoryl hố vịng tạo 2ATP Như để tạo 12NADPH 18ATP cần phải có 12 chu kì photphoryl hố khơng vịng chu kì photphoryl hố vịng - Số photon ánh sáng để thực 12 chu kì khơng vịng = 12 x = 48 photon - Số photon ánh sáng để thực chu kì khơng vịng = x = photon - Tổng số photon để tạo 12NADPH 18ATP 48 + = 54 - Hiệu suất chuyển hoá lượng quang hợp  674 674   28% 45.54 2430 Bài 14: Ở thực vật C3, để tổng họp 90g glucozơ cần phải quang phân li gam nước Biết toàn NADPH pha sáng tạo dùng cho pha tối để khử APG thành A1PG Hướng dẫn giải: - Phương trình tổng quát quang hợp: 6CO  12H O  C6 H12 O6  6O  6H O - Như vậy, để tổng hợp mol glucozơ cần phải quang phân li 12 mol nước - 90g glucozơ có số mol  90  0,5mol 180 - Như vây, để tổng hợp đươc 90g (0,5mol) glucozơ cần phải quang phân li số gam nước 0,5 x 12 x 18 = 108 (g) Bài 15: a Hệ số hơ hấp gì? Có nhận xét hệ số hô hấp hạt họ lúa hạt hướng dương q trình nảy mầm? b Tính lượng thu giai đoạn trình hơ hấp oxy hóa hết 18g glucozơ? Hướng dẫn giải: a - Hệ số hô hấp (RQ) tỉ số số phân tử CO2 thải số phân tử oxy lấy vào hô hấp - Trong trình nảy mầm họ lúa, chất dự trữ chủ yếu đường hệ số hơ hấp gần + Ở hạt hướng dương giàu chất béo, biến đổi hệ số hô hấp phức tạp: giai đoạn đầụ hệ số Trang 49 hô hấp xấp xỉ hạt sử dụng đường để hơ hấp, sau hệ số hơ hấp giảm xuống 0,3 - 0,4 hạt sử dụng nguyên liệu chất béo, hệ số hô hấp lại tăng lên gần đường bắt đầu tích lũy b Tính hệ số hơ hấp 18g glucozơ ứng với 0,1 mol  có 0,1 x 6,023.1023 (phân tử) - Đường phân từ phân tử glucozơ tạo ATP - Nếu oxy từ glucozơ tạo 2ATP - Nếu có oxy chu trình Krebs tạo ATP - Chuỗi truyền electron tạo 34 ATP Trang 50 ... 4,5.1011 hợp chất hữu - Quang hợp chuyển hóa lượng ánh sáng mặt trời thành hóa (năng lượng liên kết hóa học hợp chất hữu cơ) để cung cấp lượng cho sống trái đất (Tất hoạt động sống sinh vật trái... liền với thực vật C3 Bởi vì: - Chỉ có thực vật C3 có hơ hấp sáng Khơng phát thấy hô hấp sáng thực vật C4 thực vật CAM Trang 38 - Khi sống điều kiện ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao tất nhóm thực vật có... ATPaza từ khoảng gian màng chất ty thể + Ở lục lạp: H+ khuếch tán từ xoang tylacoit chất lục lạp c Ở thực vật C4 CAM khơng có tượng hơ hấp sáng vì: thực vật C4 thực vật CAM ln có kho dự trữ CO2