Title Chuyên đề 2. Quang hợp và hô hấp ở thực vật.doc ✅

Trang 1 CHUYÊN ĐỀ 2. QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT I. TRỌNG TÂM LÍ THUYẾT. 1. Quang hợp:  Phương trình tổng quát của quang hợp: 226126226CO12HOCHO6O6HO.  Quang hợp chuyển hóa quang năng thành hóa năng; tạo chất hữu cơ cung cấp cho toàn bộ sinh giới; điều hòa không khí.  Lá là cơ quan quang hợp; Lục lạp là bào quan quang hợp.  Cây xanh có sắc tố diệp lục và carotenoit. Các sắc tố được phân bố trong màng thilacoit của lục lạp.  Các sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền về cho diệp lục a ở trung tâm phản ứng : Carotenoti  Diệp lục b  Diệp lục a.  Pha sáng diễn ra ở thilacoit, cần có ánh sáng, nước, ADP, NADP ; Tạo ra ATP, NADPH, 2O . Quang phân li nước diễn ra ở pha sáng.  Pha tối được diễn ra ở chất nền lục lạp, cần có 2CO,ATP,NADPH ; Tạo ra glucozơ, ADP, NADP .  Các nhóm thực vật 34C,C,CAM đều có pha sáng giống nhau, chỉ khác nhau ở pha tối. Pha tối ở thực vật 3C chỉ có chu trình Canvin; Pha tối ở thực vật 4C và thực vật CAM còn có thêm chu trình 4C xảy ra trước chu trình Canvin.  Cường độ ánh sáng và quang phổ ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp. Quang hợp cực đại tại các miền tia đỏ và tia xanh tím.  Cường độ quang hợp phụ thuộc vào nhiệt độ, ánh sáng, nồng độ 2CO , dinh dưỡng khoáng, nước. Trong tự nhiên, các yếu tố môi trường không tác động riêng rẽ lên quang hợp mà là tác động phối hợp với nhau.  Điểm bù là điểm mà tại đó cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp (cây không thải 2O và không hút 2O ).  Khi nồng độ 2CO chưa đạt giá trị bão hòa thì tăng nồng độ 2CO sẽ tăng cường độ quang hợp.  Khi nhiệt độ chưa đạt giá trị bão hòa thì tăng nhiệt độ sẽ tăng cường độ quang hợp.  Quang hợp quyết định khoảng 90 – 95% năng suất cây trồng (5 đến 10% còn lại phụ thuộc vào nguyên tố khoáng).   Tăng năng suất quang hợp bằng cách: Tăng diện tích lá, tăng cường độ quang hợp và hiệu suất quang hợp; Sử dụng giống mới có năng suất cao; Tăng hệ số kinh tế của giống. 2. Hô hấp ở thực vật :  Phương trình tổng quát của hô hấp: 6126222CHO6O6CO6HOATP nhiệt.  Thực vật có 2 con đường hô hấp, đó là phân giải kị khí (đường phân và lên men) và phân giải hiếu khí (đường phân và hô hấp hiếu khí).  Từ một phân tử glucozơ, trải qua hô hấp kị khí sẽ sinh ra được 2ATP; Trải qua hô hấp hiếu khí sẽ sinh ra 38ATP.  Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ 2O và giải phóng 2CO khi có ánh sáng mạnh. Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp mà không tạo ra ATP.  Hô hấp và quang hợp là hai quá trình phụ thuộc lẫn nhau. Hô hấp chịu ảnh hưởng của môi trường (nhiệt độ, nồng độ 2O , nồng độ 2CO , độ ẩm). II. CÂU HỎI KHÁI QUÁT Câu 1. Trong quá trình quang hợp, tại sao nếu không có ánh sáng thì pha tối không diễn ra? Hướng dẫn giải Khi hỏi vì sao một pha (một quá trình) nào đó không diễn ra thì chúng ta phải tìm hiểu về các nguyên liệu cung cấp cho pha đó (cho quá trình đó).
Trang 2 - Quang hợp diễn ra theo hai pha là pha sáng và pha tối, trong đó sản phẩm của pha sáng cung cấp nguyên liệu cho pha tối và sản phẩm của pha tối cung cấp nguyên liệu cho pha sáng. Do vậy nếu một pha nào đó bị ngưng trệ thì pha còn lại sẽ không diễn ra được. - Khi không có ánh sáng thì pha sáng không diễn ra cho nên pha sáng không hình thành được NAPDH và ATP. Khi không có NADPH và ATP thì không có nguyên liệu cho pha tối. Ở pha tối, NADPH và ATP được sử dụng để khử APG thành ALPG và ATP được sử dụng để tái tạo chất nhận Ri1,5diP. Do vậy, mặc dầu pha tối không sử dụng ánh sáng nhưng nếu không có ánh sáng thì pha tối không diễn ra. - Vì pha tối sử dụng NADPH và ATP của pha sáng. Cho nên nếu pha sáng không diễn ra thì sẽ không tạo ra NADPH và ATP cho nên pha tối sẽ bị ức chế. - Vì pha sáng sử dụng NADP và ADP của pha tối. Cho nên nếu pha tối không diễn ra thì sẽ không tạo ra NADP và ADP cho nên pha sáng sẽ bị ức chế. Câu 2. a. Hãy cho biết điểm khác biệt giữa điểm bù ánh sáng với điểm bão hòa ánh sáng. Điểm bù ánh sáng ở cây ưa sáng và cây ưa bóng khác nhau như thế nào? b. Điểm bù 2CO khác điểm bão hòa 2CO ở điểm nào? Điểm bù 2CO ở cây 3C khác điểm bù 2CO ở cây 4C như thế nào? Hướng dẫn giải a. - Điểm bù ánh sáng là cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp và cường độ hô hấp bằng nhau. Ở điểm bù ánh sáng, cây không thải 2CO và cũng không hút 2CO . - Điểm bão hòa ánh sáng là cường độ ánh sáng mà tại điểm đó cường độ quang hợp đạt cực đại. Nếu vượt qua điểm bão hòa ánh sáng thì cường độ quang hợp giảm. - Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng. Nguyên nhân : Cây ưa bóng có lục lạp to, nhiều hạt diệp lục hơn cây ưa sáng nên hấp thu ánh sáng tích cực, hiệu quả  Có điểm bù ánh sáng thấp, thích nghi với cường độ ánh sáng tương đối yếu. b. - Điểm bù 2CO là nồng độ 2CO mà tại nồng độ đó cường độ quang hợp và cường độ hô hấp bằng nhau. (Ở điểm bù 2CO , cây không thải 2CO và cũng không hút 2CO ). - Điểm bão hòa 2CO là nồng độ 2CO mà tại nồng độ đó cường độ quang hợp đạt cực đại. Nếu nồng độ 2CO lớn hơn điểm bão hòa 2CO thì cường độ quang hợp bị ức chế làm giảm quang hợp. - Cây 3C có điểm bù 2CO cao hơn cây 4C . Điểm bù 2CO của cây 3C là khoảng 30 đến 70ppm; Của cây là từ 0 đến 10ppm. Cây 4C có điểm bù 2CO thấp là do thực vật 4C có enzim photphoenolpyruvat carboxylaza có áp lực cao đối với 2CO nên sẽ có khả năng quang hợp trong điều kiện hàm lượng 2CO thấp. Câu 3. Cho ba bình thủy tinh có nút kín A, B, C. Mỗi bình B và C treo một cành cây diện tích lá như nhau. Bình B đem chiếu sáng, bình C che tối trong một giờ. Sau đó lấy cành lá ra và cho vào mỗi bình một lượng  2BaOH như nhau, lắc đều sao cho 2CO trong bình được hấp thụ hết. Tiếp theo trung hòa  2BaOH dư bằng HCl . Các số liệu thu được là: 21; 18; 16 ml HCl cho mỗi bình. a. Nêu nguyên tắc của phương pháp xác định hàm lượng 2CO trong mỗi bình? b. Sắp xếp các bình A, B, C tương ứng với số liệu thu được và giải thích vì sao có kết quả như vậy? Hướng dẫn giải a. Nguyên tắc: - Khả năng hấp thụ 2CO của  2BaOH : 232 2COBaOHBaCOHO - Chuẩn độ  2BaOH dư bằng HCl : 22 2BaOH2HClBaCl2HO (Màu hồng)                  (Mất màu hồng)
Trang 3 - Đo lượng HCl còn dư. b. *Sắp xếp: B: 21ml; A: 18ml; C: 16ml. * Giải thích: - Bình B: có quá trình quang hợp 2CO giảm  Tiêu tốn nhiều HCl nhất. - Bình C: có quá trình hô hấp thải 22COCO tăng  tiêu tốn ít HCl nhất. - Bình A: không quang hợp, không hô hấp  lượng HCl không đổi. Câu 4. a. Hãy viết phương trình tổng quát của quá trình hô hấp. Nêu vai trò của hô hấp đối với tế bào. b. Vì sao nói nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp? Hướng dẫn giải a. Hô hấp - Phương trình tổng quát của hô hấp: 6126222CHO6O6CO12HOQ (38ATP và nhiệt). - Vai trò của hô hấp đối với tế bào: Nhìn vào phương trình có thể xác định được vai trò của hô hấp, đó là: + Hô hấp tạo ra năng lượng ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào như hoạt động vận chuyển chủ động các chất qua màng tế bào, hoạt động tổng hợp prôtêin, … + Hô hấp tạo ra nhiệt làm ấm cơ thể, giúp cơ thể duy trì thân nhiệt. Ngoài ra, trong quá trình hô hấp ở giai đoạn đường phân và chu trình Crep tạo ra nhiều sản phẩm trung gian. Các sản phẩm trung gian này được tế bào sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các chất của tế bào. b. Nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp là vì: - Nước tham gia vào các phản ứng thủy phân và các phản ứng oxy hóa trong chu trình Crep. Ở chu trình Crep, nước là nguyên liệu tham gia vào quá trình phân giải axetylcoenzimA thành sản phẩm cuối cùng là 2CO . - Trong chuỗi truyền điện tử, nước được tạo ra theo phương trình: 224H4eO2HO . Do vậy, nước vừa là nguyên liệu, vừa là sản phẩm của quá trình hô hấp. Câu 5. Giả sử tế bào sử dụng 360 g glucozơ làm nguyên liệu hô hấp. Từ 360 g này, hãy cho biết: a. Giai đoạn đường phân tạo ra tối đa bao nhiêu mol ATP? b. Kết thúc quá trình hô hấp tạo ra tối đa bao nhiêu mol ATP? Hướng dẫn giải - Khối lượng mol phân tử của glucozơ là 180. - 360 g glucozơ có số mol 360:1802mol. a. Cứ một phân tử glucozơ thì giai đoạn đường phân tạo ra 2ATP. Do đó, với 2 mol glucozơ thì sẽ tạo ra 4 mol ATP. b. Cứ một phân tử glucozơ thì hô hấp tạo ra 38 ATP. Do đó, với 2 mol glucozơ thì sẽ tạo ra số mol ATP38276mol. Câu 6. a. Có ý kiến cho rằng: “Hô hấp sáng gắn liền với nhóm thực vật 3C ”. Điều này đúng hay sai? Giải thích. b. Biểu đồ dưới đây biểu diễn quá trình hô hấp của 1 cây trong điều kiện bình thường. Hãy chọn đường cong thích hợp biểu thị cho các giai đoạn hô hấp trong đời sống của cây. Giải thích tại sao? Ứng dụng trong việc bảo quản các sản phẩm nông nghiệp như thế nào? Hướng dẫn giải
Trang 4 a. Nói hô hấp sáng gắn liền với thực vật 3C là đúng. Bởi vì: - Chỉ có thực vật 3C mới có hô hấp sáng. Không phát hiện thấy hô hấp sáng ở thực vật 4C và thực vật CAM. - Khi sống trong điều kiện ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao thì tất cả các nhóm thực vật đều có khí khổng đóng. Khi đóng khí khổng thì 2CO không khuếch tán vào dịch bào của lá. Ở thực vật 4C và thực vật CAM do có cơ chế dự trữ 2CO theo chu trình 4C nên khi khổng đóng vẫn có 2CO quang hợp. Còn ở thực vật 3C , khi khí khổng đóng làm cho 2CO không đi vào lá thì trong dịch bào của lá không có 2CO để cung cấp cho quang hợp. Khi đó sẽ xảy ra hô hấp sáng làm tiêu tốn các sản phẩm quang hợp mà không tạo được năng lượng ATP. - Cơ chế của hô hấp sáng là do: Khi ở trong gian bào có nồng độ 2O cao, 2CO thấp sẽ kích thích hoạt động của enzim RUBISCO theo hướng oxy hóa (hoạt tính oxidaza), làm oxy hóa Ri1,5DP 5C thành 3APGC và axit glycolic 2C . Axit glycolic chính là nguyên liệu của quá trình hô hấp sáng. b. Trong 3 đường cong ở đồ thị thì đường cong C là đường cong thích hợp để biểu thị cho các giai đoạn hô hấp trong đời sống của cây vì: Giai đoạn hạt đang nảy mầm và giai đoạn cây ra hoa trái là giai đoạn hô hấp mạnh trong đời sống của cây, do đó tại vị trí này đường cong biểu diễn tăng. - Ứng dụng trong bảo quản hạt giống, hoa quả: Quá trình hô hấp mạnh của các sản phẩm như 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 hô hấp bằng cách hạ nhiệt độ, tăng lượng khí 2CO , khí nitơ, làm giảm độ thông thoáng và độ ẩm… là điều kiện cần thiết. Câu 7. Giải thích các hiện tượng sau: a. Khi chu trình Crep ngừng hoạt động thì cây bị ngộ độc bởi 3NH . b. Sau một thời gian dài mưa nhiều người ta thấy các lá già ở cây lạc biến thành màu vàng. Hướng dẫn giải a. Khi chu trình Crep ngừng hoạt động thì cây bị ngộ độc bởi 3NH . Cây hút 3NH để tổng hợp axit amin theo phương trình: 3NHaxitxetoaxitamin. Các axit xêto được tạo ra từ chu trình Crep và giai đoạn đường phân của hô hấp tế bào. Vì vậy khi chu trình Crep ngừng hoạt động sẽ không có axit hữu cơ để nhận 3NH thành các axit amin, do đó tế bào sẽ tích lũy quá nhiều 3NH , gây độc. b. Sau một thời gian dài mưa nhiều người ta thấy các lá già ở cây lạc biến thành màu vàng, đây là triệu chứng thiếu nitrogen (sự hóa vàng của lá già) vì: + Cây lạc có khả năng cố định N khí quyển, trong rễ cây có nhiều vi khuẩn Rhizobium. Rhizobium là vi khuẩn sống hiếu khí vì vậy cần phải đất thoáng khí. Mặt khác khi đất thiếu khí thì rễ không phát triển được nên không hình thành nốt sần cho vi khuẩn. + Lượng mưa bão hòa làm cạn kiệt oxi làm cho cây không tổng hợp được nốt sần dẫn đến không chuyển được 3NO thành 4NH nên câu thiếu N  lá vàng. + Mặt khác, trời mưa nhiều làm rửa trôi 3NO khỏi đất do keo đất tích điện âm, chúng kết hợp chặt với các ion dương. Câu 8. Dựa vào đặc điểm hô hấp ở thực vật, hãy nêu cơ sở khoa học của các phương pháp bảo quản nông sản: bảo quản lạnh, bảo quản khô và bảo quản ở nồng độ 2CO cao. Hướng dẫn giải - Mục đích của bảo quản nông sản là giữ nông sản ít thay đổi về số lượng và chất lượng. Tuy nhiên quá trình hô hấp của tế bào sẽ làm tiêu hao các phân tử hữu cơ được tích lũy trong nông sản nên sẽ làm giảm chất lượng và số lượng của nông sản. Vì vậy, để bảo quản nông sản thì phải khống chế hô hấp của nông sản ở mức tối thiểu. - Cường độ hô hấp tăng hoặc giảm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ 2CO có trong môi trường. - Trong điều kiện nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh) thì cường độ hô hấp ở mức thấp. Nguyên nhân là vì khi nhiệt độ thấp thì độ nhớt của tế bào chất tăng lên, khi nhiệt độ thấp thì hoạt động của enzim giảm hoặc bị bất hoạt nên cường độ hô hấp giảm mạnh.