Giáo án môn Sinh học Lớp 11 - Hệ thống các phiếu học tập

Tiết 1: SỰ HẤP THỤ NƯỚC VÀ MUỖI KHOÁNG Ở RỄ. 
I. VAI TRÒ CỦA RỄ
II. CƠ CHẾ HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY
1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút
a. Hấp thụ nước
Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): Nước di chuyển từ môi trường nhược trương (thế nước cao) trong đất vào tế bào lông hút, nơi có dịch bào ưu trương (thế nước thấp hơn)
Dịch của tế bào biểu bì rễ (lông hút) là ưu trương hơn so với dung dịch đất do 2 nguyên nhân:
- Quá trình thoát hơi nước ở lá hút nước lên phía trên, làm giảm hàm lượng nước trong tế bào lông hút.
- Nồng độ các chất tan (các axit hữu cơ, đường saccarôzơ là sản phẩm của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cây, các ion khoảng được rễ hấp thụ vào) cao.
b. Hấp thụ ion khoáng
Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo hai cơ chế : thụ động và chủ động
- Cơ chế thụ động : Một số ion khoáng xâm nhập theo cơ chế thụ động : đi từ đất (nơi có nồng độ ion cao) vào tế bào lông hút (nơi nồng độ của các ion đó thấp hơn)
- Cơ chế chủ động : Một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao, ví dụ, ion kali, di chuyển ngược chiều građien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP từ hô hấp.
2. Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ
Sự xâm nhập của nước và các ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút, rồi xuyên qua các tế bào vỏ rễ vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường là con đường gian bào và con đường tế bào chất.
Con đường gian 
Con đường tế bào chất 
Đường đi
- Nước và các ion khoáng đi theo không gian giữa các bó sợi xenllulozo trong thành TB đi đến nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sang con đường tế bào chất.
- Từ lông hút – khoảng gian bào – đai Caspari – mạch gỗ
- Nước và các ion khoáng đi qua hệ thống không bào từ TB này sang TB khác qua các sợi liên bào nối các không bào, qua TB nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ.
- Từ lông hút – tế bào chất của tế bào – mạch gỗ
Đặc điểm
- Nhanh, không được chọn lọc
- Chậm, được chọn lọc
III. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TÁC NHÂN MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY
Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến quá trình hấp thụ nước và các ion khoáng ở rễ cây:
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm thì sự hút nước của rễ giảm. Về mùa lạnh, khi nhiệt độ thấp, cây bị héo vì rễ không hút được nước
- Ảnh hưởng của ôxi: Khi nồng độ ôxi trong đất giảm thì sự hút nước giảm.
- Ảnh hưởng của độ pH của dung dịch đất. Độ pH ảnh hưởng đến nồng độ của các chất trong dung dịch đất và khi sự chênh lệch giữa nồng độ dung dịch đất và dịch tế bào thấp thì sự hút nước sẽ yếu.
Trong cây có các dòng vận chuyển vật chất là dòng mạch gỗ và dòng mạch rây
I. DÒNG MẠCH GỖ
Dòng mạch gỗ (còn gọi là dòng đi lên) vận chuyển nước và các ion khoáng từ đất vào đến mạch gỗ của rễ rồi tiếp tục dâng lên theo mạch gỗ trong thân để lan tỏa đến là và những phần khác của cây.
1. Cấu tạo của mạch gỗ
Trong thân thực vật có mạch gỗ, gồm các tế bào chết. Mạch gỗ có 2 loại là quản bào và mạch ống.
- Hình thái cấu tạo
 + Quản bào là các tế bào hình dài, xếp thành hàng thẳng đứng và gối đầu lên nhau
 + Mạch ống là các tế bào ngắn, có vách hai đầu đục lỗ.
- Đặc điểm cấu tạo
 + Vách sơ cấp mỏng và thủng lỗ giúp dòng chất được vận chuyển qua các tế bào
 + Vách thứ cấp được linhin hóa tạo cho mạch gỗ có độ bền chắc và chịu nước.
- Cách sắp xếp của quản bào và mạch ống
 + Các tế bào cùng loại nối với nhau theo cách: đầu của tế bào này gắn với đầu của tế bào kia tạo thành những ống dài từ rễ lên lá.
 + Các tế bào khác loại nối với nhau theo cách: lỗ bên của tế bào này sít khớp với lỗ bên của tế bào khác tạo lối đi cho dòng vận chuyển ngang.
2. Thành phần của dịch mạch gỗ
Dịch mạch gỗ gồm chủ yếu là nước, ion khoáng, ngoài ra còn có các chất hữu cơ (axit amin, amit, vitamin, hoocmôn như xitôkinin, ancalôit...) được tổng hợp ở rễ.
3. Động lực đẩy dòng mạch gỗ
Làm thế nào mà dòng mạch gỗ di chuyển được theo chiều ngược với chiều trọng lực từ rễ lên đỉnh những cây gỗ cao? Điều đó là nhờ 3 lực:
a. Lực đẩy (áp suất rễ)
Sự trao đổi chất của rễ đã tạo ra các chất làm tăng nồng độ trong tế bào do đó tăng sự hút nước.
Hiện tượng ứ giọt và rỉ nhựa đều do áp suất rễ gây nên.
b. Lực hút do thoát hơi nước ở lá
Quá trình thoát hơi nước ở lá làm cho nước ở lá luôn bị mất gây ra tình trạng thiếu nước thường xuyên trong tế bào, do đó làm động lực cho sự hút nước liên tục từ đất vào rễ. Thoát hơi nước là động lực chủ yếu của sự hút nước vào rễ.
c. Lực kiên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ
Nhờ có lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ tạo thành cột nước đảm bảo dòng mạch gỗ liên tục trong cây.
II. DÒNG MẠCH RÂY
Dòng mạch rây (còn gọi là dòng đi xuống) vận chuyển các chất hữu cơ và các ion khoáng di động như K+ , Mg2+ từ các tế bào quang hợp trong phiến lá vào cuống lá rồi đến nơi cần sử dụng hoặc dự trữ (rễ, hạt, củ, quả )
1. Cấu tạo của mạch rây
Mạch rây gồm các tế bào sống là ống rây và tế bào kèm
- Đặc điểm
 + Tế bào ống rây không nhân, ít bào quan, chất nguyên sinh, tế bào chuyên hóa cao cho sự vận chuyển các chất.
 + Tế bào kèm nhân to, nhiều ti thể, chất nguyên sinh đặc, không bào nhỏ làm nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho các tế bào ống rây.
2. Thành phần của dịch mạch rây
Dịch mạch rây gồm chủ yếu là saccarôzơ, các axit amin, vitamin, hoocmôn thực vật, một số hợp chất hữu cơ khác (như ATP...), một số ion khoáng được sử dụng lại, đặc biệt rất nhiều ion kali làm cho dịch mạch rây có pH từ 8 – 8,5.
3. Động lực của dòng mạch rây
Dịch mạch rây di chuyển từ tế bào quang hợp trong lá vào ống rây và từ ống rây này vào ống rây khác qua các lỗ trong bản rây.
Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (nơi saccarôzơ được tạo thành) có áp suất thẩm thấu cao và cơ quan chứa (nơi saccarôzơ được sử dụng hay dự trữ) có áp suất thẩm thấu thấp.
. VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH THOÁT HƠI NƯỚC
Khoảng 98% lượng nước mà rễ cây hấp thụ bị mất qua con đường thoát hơi nước. Chỉ có khoảng 2% lượng nước đi qua cây được sử dụng chuyển hóa vật chất, tạo chất hữu cơ cho cơ thể.
- Vai trò của quá trình thoát hơi nước đối với cơ thể thực vật:
 + Thoát hơi nước giúp vận chuyển nước, các ion khoáng và các chất tan khác từ rễ đến mọi cơ quan của cây
 + Nhờ có thoát hơi nước, khí khổng mở ra cho khí CO2 khuếch tán vào lá cung cấp cho quá trình quang hợp.
 + Thoát hơi nước giúp hạ nhiệt độ của lá cây vào những ngày nắng nóng đảm bảo cho các quá trình sinh lý xảy ra bình thường.
II. THOÁT HƠI NƯỚC QUA LÁ
1. Lá là cơ quan thoát hơi nước
Lá có cấu tạo thích nghi với chức năng thoát hơi nước:
- Các tế bào biểu bì của lá tiết ra lớp phủ bề mặt lá gọi là lớp cutin. Mặt trên lá có lớp cutin dày, mặt dưới lá chứa nhiều khí khổng giúp lá giảm sự thoát hơi nước.
2. Hai con đường thoát hơi nước : qua khí khổng và qua cutin
Ở thực vật có hai con đường thoát hơi nước là con đường qua khí khổng và con đường qua bề mặt lớp cutin biểu bì lá. Thoát hơi nước qua khí khổng là hình thức thoát hơi nước chủ yếu, chiếm tới 90% nước thoát ra, còn lượng nước thoát ra qua cutin là rất ít.
Thoát hơi nước qua khí khổng được điều tiết bởi cơ chế đóng mở khí khổng.
Độ mở của khí khổng phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước trong các tế bào khí khổng còn gọi là tế bào hạt đậu.
- Khi no nước, thành mỏng của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo thành mỏng và khí khổng mở ra.
 Khi mất nước, thành mỏng hết căng và thành dày duỗi thẳng, khí khổng đóng lại.
Thoát hơi nước qua cutin trên biểu bì lá : lớp cutin càng dày, thoát hơi nước càng giảm và ngược lại.
III. CÁC TÁC NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THOÁT HƠI NƯỚC
Độ mở của khí khổng càng rộng, thoát hơi nước càng nhanh. Do vậy, những tác nhân ảnh hưởng đến độ mở của khí khổng sẽ ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước
Những tác nhân chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước là :
- Nước : Điều kiện cung cấp nước và độ ẩm không khí ảnh hưởng nhiều đến sự thoát hơi nước thông qua việc điều tiết độ mở của khí khổng
- Ánh sáng : Khí khổng mở khi cây được chiểu sáng. Độ mở của khí khổng tăng từ sáng đến trưa và nhỏ nhất lúc chiều tối. Ban đêm khí khổng vẫn hé mở.
- Nhiệt độ, gió và một số ion khoáng,... cũng ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước. Ví dụ, ion kali vào tế bào làm tăng lượng nước trong khí khổng, tăng độ mở của khí khổng dẫn đến thoát hơi nước.
IV. CÂN BẰNG NƯỚC VÀ TƯỚI TIÊU HỢP LÍ CHO CÂY TRỒNG
Cân bằng nước được tính bằng sự so sánh lượng nước do rễ hút vào (A) và lượng nước thoát ra (B)
- Khi A = B, mô của cây đủ nước, cây phát triển bình thường
- Khi A > B, mô của cây dư thừa nước, cây phát triển bình thường
- Khi A < B, mất cần bằng nước, lá héo. Nếu lá héo lâu ngày, cây sẽ bị hư hại nên sự sinh trưởng của cây sẽ giảm.
Để đảm bảo cho cây sinh trưởng bình thường phải tưới nước hợp lí cho cây.
- Muốn vậy cần dựa vào đặc điểm di truyền, pha sinh trưởng, phát triển của giống và loài cây, đặc điểm của đất và thời tiết
- Nhu cầu về nước của cây được chẩn đoán dựa trên các chỉ tiêu sinh lí như áp suất thẩm thấu, hàm lượng nước và sức hút nước của lá cây.
.Bài 4: Vai trò của các nguyên tố khoáng
I. NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG THIẾT YẾU TRONG CÂY
Trong cơ thể thực vật chứa nhiều nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn. Tuy nhiên, chỉ có 17 nguyên tố C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo, Ni là nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu đối với sự sinh trưởng của mọi loài cây.
Nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu là:
- Nguyên tố mà thiếu nó cây không hoàn thành được chu trình sống
- Không thể thay thế được bởi bất kì nguyên tố nào khác
- Phải trực tiếp tham gia vào quá trình chuyển hóa vật chất trong cơ thể.
Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu thường được phân thành nguyên tố đại lượng và nguyên tố vi lượng, dựa vào hàm lượng của chúng trong mô thực vật
- Nguyên tố đại lượng (chiếm > 100mg/1kg chất khô của cây) gồm C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg.
- Nguyên tố vi lượng (chiếm < 100mg/1kg chất khô của cây) chủ yếu là Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo, Ni.
Hình 4.1 và 4.2 cho ta thấy các chất khoáng thiết yếu có vai trò quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật.
II. VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG THIẾT YẾU TRONG CÂY
Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu đóng vai trò quan trọng trong đời sống thực vật :
- Tham gia vào các thành phần cấu tạo nên hệ thống chất nguyên sinh, cấu trúc nên tế bào và các cơ quan
- Nguyên tố khoáng tham gia vào quá trình điều chỉnh quá trình trao đổi chất, các hoạt động sinh lí trong cây:
 + Thay đổi các đặc tính lý hóa của các chất keo nguyên sinh
 + Hoạt hóa enzim, làm tăng hoạt động trao đổi chất
 + Điều chỉnh quá trình sinh trưởng của cây
- Tăng tính chống chịu cho cây trồng đối với các điều kiện bất lợi của môi trường.
III. NGUỒN CUNG CẤP CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG CHO CÂY
1. Đất là nguồn cung cấp chủ yếu các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây
- Các muối khoáng trong đất tồn tại ở dạng không tan hoặc hòa tan (dạng ion). Tuy nhiên, rễ cây chỉ hấp thụ được muối khoáng ở dạng hòa tan.
- Sự chuyển hóa muối khoáng từ dạng không tan thành dạng hòa tan chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố môi trường như hàm lượng nước, độ thoáng (lượng ôxi), độ pH, nhiệt độ, vi sinh vật đất. Nhưng các nhân tố này lại chịu ảnh hưởng của cấu trúc đất.
2. Phân bón cho cây trồng
Phân bón là nguồn quan trọng cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng.
Liều lượng phân bón cao quá mức cần thiết không chỉ độc hại đối với cây mà còn gây ô nhiễm nông phẩm và môi trường
Bài 5: Dinh dưỡng nitơ ở thực vật
I. VAI TRÒ SINH LÝ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ
Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ ở dạng NH4+ và NO3- .
Nitơ có vai trò quan trọng với thực vật. Nitơ giúp cây sinh trưởng và phát triển
- Vai trò cấu trúc :
 + Nitơ tham gia cấu tạo nên các phân tử prôtêin, enzim, côenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP, 
 + Thiếu nitơ làm giảm quá trình tổng hợp prôtêin, từ đó sự sinh trưởng của các cơ quan bị giảm, lá xuất hiện màu vàng nhạt.
- Vai trò điều tiết
Nitơ là thành phần cấu tạo của prôtêin – enzim, côenzim và ATP. Vì vậy, nitơ tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật thông qua hoạt động xúc tác, cung cấp năng lượng và điều tiết trạng thái ngậm nước của các phân tử prôtêin trong tế bào chất.
II. QUÁ TRÌNH ĐỒNG HÓA NITƠ Ở THỰC VẬT
Rễ cây hấp thu nitơ ở dạng NH4+ (dạng khử) và NO3- (dạng ôxi hóa) từ đất, nhưng nitơ trong các hợp chất hữu cơ cấu thành cơ thể thực vật chỉ tồn tại ở dạng khử. Do vậy cần có quá trình đồng hóa nitơ, để cây có thể sử dụng được nitơ lấy được từ đất.
Sự đồng hóa nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình : khử nitrat và đồng hóa amôni.
1. Quá trình khử nitrat
- Đó là quá trình chuyển hóa NO3- thành NH4+ theo sơ đồ sau :
NO3- (nitrat) → NO2- (nitrit) → NH4+ (amôni)
- Mo và Fe hoạt hóa các enzim tham gia vào quá trình khử trên.
- Quá trình khử nitrat thành amôni được thực hiện trong mô rễ và mô lá
2. Quá trình đồng hóa NH4+ trong mô thực vật
Trong mô thực vật tồn tại 3 con đường liên kết NH4+ với các hợp chất hữu cơ :
- Amin hóa trực tiếp các axit xêtô (Axit xêtô + NH4+ → Axit amin
Ví dụ : Axit α – xêtôglutaric + NH4+ → Axit glutamic
- Chuyển vị amin (Axit amin + Axit xêtô → Axit amin mới + Axit xêtô mới
Ví dụ : Axit glutamic + Axit pyruvic → Alanin + Axit α – xêtôglutaric
- Hình thành amit : Đó là con đường liên kết NH4+ vào axit amin đicacbôxilic (Axit amin đicacbôxilic + NH4+ → Glutamin
Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng :
- Đó là cách giải độc NH4+ tốt nhất (chất này tích lũy lại gây độc cho tế bào)
- Amit là nguồn dự trữ NH4+ cho các quá trình tổng hợp axit amin trong cơ thể thực vật khi cần thiết.
I. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY
Nitơ là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu tồn tại trong không khí và trong đất.
Nitơ trong không khí
Nitơ trong đất
Dạng tồn tại
Chủ yếu tồn tại ở dạng nitơ phân tử. Ngoài ra có ở dạng NO và NO2
Tồn tại ở 2 dạng : nitơ khoáng trong các muối khoáng và nitơ hữu cơ trong xác sinh vật
Đặc điểm
- Cây không hấp thụ được nitơ phân tử
- Nitơ phân tử sau khi được các vi sinh vật cố định nitơ chuyển hóa thành NH3 thì cây mới đồng hóa được.
- Nitơ ở dạng NO và NO2 trong không khí là độc với thực vật
- Cây chỉ hấp thụ được nitơ khoáng từ đất dưới dạng NH4+ và NO3-
- Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải được vi sinh vật đất khoáng hóa thành NH4+ và NO3-
II. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VÀ CỐ ĐỊNH NITƠ TRONG ĐẤT
1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất
Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải trải qua con đường chuyển hóa thành NH4+ và NO3- nhờ hoạt động của các vi sinh vật đất:
Con đường chuyển hóa diễn ra theo 2 giai đoạn:
- Amôn hóa là quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong xác thực vật thành amôni (NH4+) nhờ vi khuẩn amôn hóa:
- Qúa trình nitrat hóa là quá trình chuyển hóa từ dạng nitơ ôxi hóa (NH4+) sang dạng nitơ khử là NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa:
Ngoài ra trong đất còn xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử (NO3- → N2 ). Quá trình này do các vi sinh vật kị khí thực hiện, diễn ra mạnh khi đất thiếu không khí. Do đó, để ngăn chặn sự mất mát nitơ cần đảm bảo độ thoáng cho đất
2. Quá trình cố định nitơ phân tử
- Quá trình liên kết N2 với H2 để hình thành nên NH3 gọi là quá trình cố định nitơ
- Trong tự nhiên, hoạt động của nhóm vi sinh vật cố định nitơ có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lại lượng nitơ của đất đã bị lấy đi.
- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm : vi sinh vật sống tự do như vi khuẩn lam và nhóm cộng sinh với thực vật, điển hình là các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu.
- Vi khuẩn cố định nitơ có được khả năng như vậy là do nó có enzim nitrôgenaza có khả năng bẻ gẫy liên kết ba bền vững trong N2 để nitơ liên kết với hiđrô tạo thành amoniac (NH3). Trong môi trường nước NH3 chuyển thành NH4+.
III. PHÂN BÓN VỚI NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG VÀ MÔI TRƯỜNG
1. Bón phân hợp lí và năng suất cây trồng
Để cây trồng có năng suất cao cần phải bón phân hợp lí :
- Đúng loại, đủ số lượng và tỉ lệ các thành phần dinh dưỡng
- Đúng nhu cầu của giống, loài cây trồng
- Phù hợp với thời kì sinh trưởng và phát triển của cây (bón lót, bón thúc) cũng như điều kiện đất đai và thời tiết mùa vụ
2. Các phương pháp bón phân
- Bón phân qua rễ (bón vào đất) : Phương pháp bón phân qua rễ dựa vào khả năng của rễ hấp thụ các ion khoáng từ đất. Bón phân qua rễ gồm bón lót trước khi trồng cây và bón thúc sau khi trồng cây.
- Bón phân qua lá : Phương pháp bón phân qua lá là sự hấp thụ các ion khoáng qua khí khổng. Dung dịch phân bón qua lá phải có nồng độ các ion khoáng thấp và chỉ bón phân qua lá khi trời không mưa và nắng không quá gay gắt.
3. Phân bón và môi trường
Khi lượng phân bón vượt quá mức tối ưu, cây sẽ không hấp thụ hết. Dư lượng phân bón sẽ làm xấu tính chất lí hóa của đất. Dư lượng phân bón sẽ bị nước mưa cuốn xuống các thủy vực gây ô nhiễm môi trường nước.
Bài 8: Quang hợp ở thực vật
I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP Ở THỰC VẬT
1. Quang hợp là gì?
- Quang hợp là quá trình thực vật hấp thu ánh sáng mặt trời để tạo ra cacbohidrat và ôxi từ khí cacbonic và nước.
- Phương trình tổng quát
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
2. Vai trò của quang hợp
Toàn bộ sự sống trên hành tinh của chúng ta phụ thuộc vào quang hợp, do :
- Sản phẩm quang hợp là nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng và là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp, dược liệu chữa bệnh cho con người.
- Năng lượng ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành năng lượng hóa học trong các liên kết hóa học của các sản phẩm quang hợp. Đây là nguồn năng lượng duy trì các hoạt động sống.
- Quang hợp điều hòa không khí : giải phóng ôxi (là dưỡng khí cho sinh vật hiếu khí) và hấp thụ CO2 (góp phần ngăn chặn hiệu ứng nhà kính)
II. LÁ LÀ CƠ QUAN QUANG HỢP
1. Hình thái, giải phẫu của lá thích nghi với chức năng quang hợp
- Đặc điểm giải phẫu hình thái bên ngoài
 + Diện tích bề mặt lá lớn, giúp hấp thụ được nhiều ánh sáng mặt trời
 + Trong lớp biểu bì của mặt lá có khí khổng giúp cho khí CO2 khuếch tán vào bên trong lá đến lục lạp
- Đặc điểm giải phẫu hình thái bên trong
Hệ gân lá có mạch dẫn gồm mạch gỗ và mạch rây, xuất phát từ bó mạch ở cuống lá đi đến tận từng tế bào nhu mô của lá. Nhờ vậy, nước và ion khoáng đến được từng tế bào để thực hiện quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp ra khỏi lá.
- Trong lá có nhiều tế bào chứa những hạt màu lục gọi là lục lạp, là “nhà máy quang hợp” của thực vật.
2. Lục lạp là bào quan quang hợp
Để đảm bảo chức năng quang hợp, lục lạp có những đặc điểm phù hợp:
- Lục lạp thường có hình bầu dục thuận lợi cho việc hấp thu ánh sáng.
- Lục lạp có kích thước nhỏ, thuận lợi cho sự trao đổi chất
- Mỗi lục lạp được bao bọc bởi màng kép, bên trong là chất nền không màu và các hạt nhỏ (grana).
- Mỗi grana có dạng như một chồng tiền xu gồm các túi dẹt, gọi là tilacôit :
 + Màng tilacôit là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp, nơi xảy ra các phản ứng sáng
 + Xoang tilacôit là nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp
 + Chất nền là nơi xảy ra các phản ứng tối.
- Trong lục lạp có chứa ADN enzim và ribôxôm nên nó có khả năng tự tổng hợp prôtêin cần thiết cho mình.
- Số lượng lục lạp trong mỗi tế bào không giống nhau, phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng của môi trường sống và đặc điểm của loài.
3. Hệ sắc tố quang hợp
- Hệ sắc tố quang hợp ở cây xanh bao gồm diệp lục và carôtenôit. Diệp lục có 2 loại chủ yếu là diệp lục a và diệp lục b.
- Lá có màu xanh là do có diệp lục. Carôtenôit tạo nên màu đỏ, da cam, vàng của lá, quả, củ.
- Các sắc tố quang hợp hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng trong hệ sắc tố ứng quang hợp theo sơ đồ sau:
- Carôtenôit → Diệp lục b → Diệp lục a → Diệp lục a ở trung tâm phản ứng
Sau đó, quang năng được chuyển thành hóa năng trong ATP và NADPH
ài 9: Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM
Quá trình quang hợp chia thành 2 pha : pha sáng và pha tối.
Quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM chỉ khác nhau chủ yếu trong pha tối
I. THỰC VẬT C3
1. Pha sáng
- Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
- Pha sáng diễn ra ở tilacoit
- Nguyên liệu : năng lượng ánh sáng mặt trời và ôxi được giải phóng qua quang phân li nước
- Sản phẩm của pha sáng: ATP, NADPH và O2.
2. Pha tối
- Pha tối (pha cố định CO2 diễn ra ở chất nền (strôma) của lục lạp.
- Nguyên liệu : CO2 và sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH
- Sản phẩm : cacbohidrat
- Pha tối diễn ra theo chu trình Canvin, có 3 giai đoạn:
 + Giai đoạn cố định CO2 : CO2 bị khử để tạo nên sản phẩm đầu tiên của quang hợp là hợp chất 3C axit photphoglixeric (APG)
 + Giai đoạn khử axit photphoglixeric (APG) thành aldehit photphoglixeric (AlPG)
 + Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là ribulozo – 1,5 – điphotphat (Rib – 1,5 – điP)
Kết thúc giai đoạn khử có phân tử AlPG, là chất khởi đầu để tổng hợp nên C6H12O6 , rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarozo, axit amin, lipit trong quang hợp.
II. THỰC VẬT C4
1. Đại diện
Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới như : mía, rau dền, ngô, cao lương, kê 
2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4
Pha tối gồm chu trình quang hợp ở thực vật C4 bao gồm: cố định CO2 tạm thời (chu trình C4) và tái cố định CO2 theo chu trình Canvin. Cả hai chu trình đều diễn ra vào ban ngày, nhưng ở 2 loại tế bào khác nhau trên lá.
- Giai đoạn cố định CO2 tạm thời diễn ra ở tế bào mô giậu
 + Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C (photphoenol pyruvic – PEP)
 + Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic – AOA), sau đó chuyển hóa thành một hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch
- Giai đoạn tái cố định CO2 diễn ra ở tế bào bao bó mạch
 + AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit pyruvic
 + Axit pyruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
 + Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3
- Thực vật C4 ưu việt hơn thực vật C3 : cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, thoát hơi nước thấp hơn. Nhờ vậy, thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3 .
III. THỰC VẬT CAM
- Thực vật CAM gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn (xương rồng) và các loài cây trồng như dứa, thanh long. Để tránh mất nước do thoát hơi nước, khí khổng của các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm. Do đó thực vật CAM cố định CO2 theo con đường CAM.
- Con đường CAM giống với con đường C4 chỉ khác là về thời gian: cả hai giai đoạn của con đường C4 đều diễn ra vào ban ngày, còn đối với con đường CAM thì : giai đoạn cố định CO2 tạm thời được thực hiện vào ban đêm, lúc khí khổng mở; còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng.
Đáp án: Giống nhau ở pha sáng
gồm: + Quang lí: Diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời => dạng kích thích
+ Quang phân li nước: Sử dụng năng lượng mà diệp lục nhận được để phân li nước theo phương trình
+ Quang hoá: hình thành ATP, NADPH
Giải thích các bước giải:
Đặc điểm
Thực vật C3
Thực vật C4
Thực vật CAM
Môi trường sống
Khí hậu ôn hòa, cường độ ánh sáng bình thường
1 số TV nhiệt đới, cận nhiệt đới, cường độ AS mạnh
TV thân mọng nước vùng khô hạn hoang mạc
Đại diện
Lúa, đậu..
Ngô, mía
Xương rồng, dứa
Giải phẫu Kranz (có 2 loại lục lạp)
Không
- Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu
- lá bình thường
Có
- Có 2 loại lục lạp ở tế bào mô giậu, tế bào bao bó mạch
- lá bình thường
Không
- Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu
- lá mọng nước
Chất nhận CO2 đầu tiên
RDP
PEP
PEP
Sản phẩm đầu tiên
APG (C3)
AOA (C4)
AOA (C4)
Enzym cacboxyl hoá
RDP-cacboxylase
PEP - cacboxylase
RDP-cacboxylase
PEP-cacboxylase
RDP-cacboxylase
Thời gian cố định CO2
Ngoài sáng
Ngoài sáng
Trong tối
Quang hô hấp
Cao
Rất thấp
Rất thấp
Nhiệt độ thích hợp
20 - 30oC
25 - 35oC
30 - 40oC
ức chế quang hợp bởi O2
Có
Không
Có
Hiệu ứng nhiệt độ cao
lên quang hợp (30-40oC)
Kìm hãm
Kích thích
Kích thích
Điểm bù CO2
Cao(25-100 ppm)
Thấp (0-10 ppm)
Thấp (0-5 ppm)
Điểm bão hoà ánh sáng
Thấp: 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần
Cao, khó xác định
Cao, khó xác định
Năng suất sinh vật học
Trung bình đến cao
Cao
Thấp
Sự thoát hơi nước (Nhu cầu nước)
Cao
Thấp
Rất thấp
Bài 10: Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp
I. ÁNH SÁNG
1. Cường độ ánh sáng
- Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp bằng với cường độ hô hấp được gọi là điểm bù ánh sáng. Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng.
- Tăng cường độ ánh sáng cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng cho đến khi đạt tới điểm bão hòa ánh sáng.
- Điểm bão hòa ánh sáng là trị số ánh sáng mà từ đó cường độ quang hợp không tăng thêm dù cho cường độ ánh sáng tiếp tục tăng.
2. Quang phổ của ánh sáng
- Các tia sáng có độ dài bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ quang hợp. Quang hợp chỉ xảy ra tại miền ánh sáng xanh tím và miền ánh sáng đỏ.
- Các tia sáng xanh tím kích thích sự tổng hợp các axit amin, protein. Các tia sáng đỏ xúc tiến quá trình hình thành cacbohidrat.
- Trong môi trường nước, thành phần ánh sáng biến động theo độ sâu
- Thành phần ánh sáng cũng thay đổi theo thời gian của ngày. Vào buổi sáng sớm và buổi chiều, ánh sáng chứa nhiều tia đỏ hơn. Vào buổi trưa, các tia sáng có bước sóng ngắn (tia xanh, tia tím) tăng lên.
- Dưới tán rừng rậm, chủ yếu là ánh sáng khuếch tán, các tia đỏ giảm rõ rệt. Cây mọc dưới tán rừng thường chứa diệp lục b cao giúp hấp thụ được các tia sáng có bước sóng ngắn hơn.
Cường độ hấp thụ ánh sáng của các loại sắc tố quang hợp
II. NỒNG ĐỘ CO2
- Trong tự nhiên, nồng độ CO2 trung bình là 0,03%. Nồng độ CO2 thấp nhất mà cây quang hợp được là 0,008 – 0,01%. Dưới ngưỡng đó, quang hợp rất yếu hoặc không xảy ra.
- Đất là một nguồn cung cấp CO2 , CO2 trong đất chủ yếu là do hô hấp của vi sinh vật và của rễ cây tạo nên.
- Tăng nồng độ CO2 cường độ quang hợp tăng cho tới khi đến trị số bão hòa CO2 . Vượt qua trị số bão hòa, cường độ quang hợp giảm.
- Nồng độ bão hòa CO2 – trị số tuyệt đối của quang hợp biến đổi tùy thuộc vào cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, 
III. NƯỚC
- Nước là nguyên liệu của quang hợp và là môi trường diễn ra các phản ứng sinh hóa
- Nước là dung môi hòa tan các chất
- Nước điều tiết sự đóng mở khí khổng và điều hòa nhiệt độ của lá
- Khi cây thiếu nước đến 40 – 60%, quang hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng trệ. Khi cây bị thiếu nước, cây chịu hạn có thể duy trì quang hợp ổn định hơn cây trung sinh và cây ưa ẩm.
IV. NHIỆT ĐỘ
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến các phản ứng enzim trong pha sáng và pha tối của quang hợp
- Nhiệt độ cực tiểu làm ngừng quang hợp ở những loài cây khác nhau thì khác nhau. Nhiệt độ cực tiểu làm ngừng quang hợp ở thực vật vùng cực, núi cao và ôn đới là – 15oC, ở thực vật á nhiệt đới là 0 - 2 oC, ở thực vật nhiệt đới là 4 – 8oC.
- Nhiệt độ cực đại làm ngừng quang hợp cũng không giống nhau ở các loài cây khác nhau. Đối với các cây ưa nhiệt, quang hợp đã bị hư hại ở nhiệt độ 12 oC. Cây ưa nhiệt ở vùng nhiệt đới vẫn quang hợp ở nhiệt độ 50 oC. Thực vật ở sa mạc có thể quang hợp ở 58oC.
V. NGUYÊN TỐ KHOÁNG
Nguyên tố khoáng ảnh hưởng nhiều mặt đến quang hợp:
- Tham gia cấu thành enzim quang hợp (N, P, S) và diệp lục (Mg, N)
- Điều tiết độ mở khí khổng cho CO2 khuếch tán vào lá (K)
- Liên quan đến quang phân li nước (Mn, Cl), 
VI. TRỒNG CÂY DƯỚI ÁNH SÁNG NHÂN TẠO
- Những tác nhân ngoại cảnh trên có thể được sử dụng để điều khiển cường độ quang hợp của cây trồng ngoài tự nhiên cũng như trong các nhà trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo.
- Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo là sử dụng các loại đèn thay cho ánh sáng mặt trời để trồng cây trong nhà có mái che, trong phòng. Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo giúp con người khắc phục điều kiện bất lợi của môi trường như giá rét, sâu bệnh để sản xuất ra nông phẩm cho con người.
- Ở các nước ôn đới, nhà trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo đảm bảo cung cấp rau quả tươi cho con người cả vào mùa đông băng giá.
- Ở Việt Nam, trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo có thể được áp dụng để sản xuất rau sạch, nhân giống cây trồng bằng phương pháp sinh dưỡng như nuôi cấy mô thực vật, tạo cành giâm trước khi đưa ra trồng ở ngoài thực địa.
Trồng cây trong các nhà kính
Bài 11: Quang hợp và năng suất cây trồng
I. QUANG HỢP QUYẾT ĐỊNH NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
Quang hợp quyết định khoảng 90 – 95% năng suất cây trồng, phần còn lại là các chất dinh dưỡng khoáng.
Một số khái niệm liên quan đến năng suất cây trồng
- Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích lũy được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng
- Năng suất kinh tế là một phần của năng suất sinh học được tích lũy trong các cơ quan (hạt, củ, quả, lá ) chứa các sản phẩm có giá trị kinh tế đối với con người của từng loài cây.
II. TĂNG NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG THÔNG QUA SỰ ĐIỀU KHIỂN QUANG HỢP
Năng suất cây trồng phụ thuộc vào quá trình quang hợp. Do đó, thông qua sự điều tiết các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp, người ta có thể nâng cao năng suất cây trồng.
1. Tăng diện tích lá
- Tăng diện tích lá giúp lá hấp thụ được nhiều ánh sáng, tăng cường độ quang hợp làm tăng các sản phẩm quang hợp dẫn đến tăng năng suất cây trồng.
- Có thể điều khiển diện tích lá nhờ các biện pháp nông sinh như bón phân, tưới nước hợp lí, thực hiện kĩ thuật chăm sóc phù hợp với loài và giống cây trồng.
2. Tăng cường độ quang hợp
- Cường độ quang hợp là chỉ số thể hiện hiệu suất hoạt động của bộ máy quang hợp (lá)
- Tăng cường độ quang hợp bằng cách thực hiện các biện pháp kĩ thuật như cung cấp nước, bón phân, chăm sóc hợp lí tạo điều kiện cho cây hấp thụ và chuyển hóa năng lượng mặt trời một cách có hiệu quả.
- Trong tuyển chọn và tạo mới các giống cây trồng, người ta chọn giống cây