Sinh 11, giải sinh lớp 11 chân trời sáng tạo

Chương 1. Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh..

Bài 4. Quang hợp ở thực vật trang 29, 30, 31 SGK Sinh 11 - Chân trời sáng tạo

Trong nông nghiệp, để tiết kiệm diện tích đất trồng, thời gian thu hoạch, đồng thời tăng năng suất cây trồng và đem lại hiệu quả kinh tế cao, người ta đã áp dụng mô hình trồng xen cạnh các loài cây khác nhau (ví dụ: xen canh giữa ngô với các cây bí đỏ, rau đền). Mô hình trồng xen canh được thực hiện dựa trên cơ sở nào?

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

CH tr 29

MĐ:

Trong nông nghiệp, để tiết kiệm diện tích đất trồng, thời gian thu hoạch, đồng thời tăng năng suất cây trồng và đem lại hiệu quả kinh tế cao, người ta đã áp dụng mô hình trồng xen cạnh các loài cây khác nhau (ví dụ: xen canh giữa ngô với các cây bí đỏ, rau đền). Mô hình trồng xen canh được thực hiện dựa trên cơ sở nào?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Vai trò của quang hợp: cung cấp chất hữu cơ và năng lượng cho thực vật và nhiều sinh vật khác trên Trái Đất; cung cấp O₂ và hấp thụ CO₂ góp phần điều hòa thành phần khí trong sinh quyển; cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất dược liệu.

Hệ sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid gồm chlorophyll và carotenoid. Các sắc tố quang hợp hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng cho chlorophyll a ở trung tâm phản ứng.

Trong pha sáng, hệ sắc tố quang hợp thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng dưới dạng ATP và NADPH. Các sản phẩm này có vai trò cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa CO₂. Tùy từng nhóm thực vật mà quá trình đồng hóa CO₂ có thể diễn ra theo con đường C₃, C₄ hoặc CAM. Sản phẩm hữu cơ của quang hợp được dùng để chuyển hóa thành các chất cần thiết cho cơ thể như carbohydrate, protein, lipid.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Quang hợp quyết định 90 - 95% năng suất cây trồng. Một số biện pháp kĩ thuật và công nghệ tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp: tăng diện tích lá, tăng cường độ và hiệu suất quang hợp, nâng cao hiệu quả quang hợp, áp dụng các công nghệ cao trong trồng trọt.

Lời giải chi tiết:

Khi bạn trồng xen nhiều loại rau khác nhau điều đầu tiên đó là bạn sẽ có được đa dạng các loại rau xanh cho gia đình ăn hằng ngày. Ngoài ra, khi trồng xen canh các loại rau sẽ giúp tận dụng diện tích đất trống, cũng như tận dụng ánh sáng, có cây ưa sáng và có cây ưa bóng. Ngoài ra chiều cao của các cây xen kẽ nhau cũng ảnh hưởng đến việc lấy ánh sáng khác nhau.

CH1:

Quan sát Hình 4.2, hãy cho biết nguyên liệu và sản phẩm của quá trình quang hợp ở thực vật. Các nguyên liệu đó được thực vật lấy ở đâu?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Nguyên liệu:Nước, chất khoáng, khí carbon dioxide

- Sản phẩm: Khí oxygen, glucose → Tinh bột

- Các nguyên liệu đó được lấy từ không khí, môi trường đất.

CH tr 30

CH1:

Tại sao sự sống của con người và các loài sinh vật trên Trái Đất đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Vì: quá trình quang hợp tạo ra nguồn năng lượng cho sự sống. Và ngược lại nó bù đắp lại cho những chất hữu cơ đã sử dụng trong quá trình sống. Quá trình này giúp cân bằng lại khí O₂ và CO₂ trong không khí. Đảm bảo sự sống cho Trái đất.

CH2:

Quan sát Hình 4.3 và 4.4, hãy cho biết hệ sắc tố ở thực vật gồm những nhóm nào? Vai trò của mỗi nhóm sắc tố đó là gì?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Hệ sắc tố ở thực vật gồm:

- Chlorophyll gồm 2 loại chủ yếu là Chlorophyll a và Chlorophyll b. Tróng đó Chlorophyll a trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích trữ trong ATP và NADPH. Chlorophyll b hấp thụ năng lượng ánh sáng.

- Carotenoid gồm Carotene và Xanthophyll có vai trò:

+ Lọc ánh sáng, bảo vệ Chlorophyll

+ Tham gia vào quá trình quang phân li nước và thải O₂.

+ Tham gia quá trình quang hợp bằng cách tiếp nhận năng lượng ánh sáng mặt trời và truyền cho Chlorophyll và nó có mặt trong hệ thống quang hóa II.

CH tr 31

CH1:

Một số loài thực vật có lá màu đỏ hoặc tím (rau dền, tía tô,...) có thể thực hiện quang hợp không? Giải thích.

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Một số loài thực vật (tía tô, rau dền,..) lại có màu đỏ hoặc tím trong khi lá ở các loài khác thì không vì ngoài Chlorophyll thì chúng còn có sắc tố anthocyanin tạo nên màu đỏ hoặc tím. Ở thực vật có các sắc tố thực vật như Chlorophyll, carotenoid, Anthocyanin,... có vai trò hấp thu năng lượng ánh sáng để thực vật thực hiện quang hợp.

CH2:

Pha sáng của quang hợp gồm những phản ứng nào? Khi kết thúc pha sáng, những sản phẩm nào được hình thành?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước và giải phóng oxi, bù electron cho diệp lục a, các proton H đến khử NADP⁺ thành NADPH: 2 H₂O → 4 H⁺ + 4e- + O₂

- Các sản phẩm của pha sáng là O2, ATP, NADPH

CH tr 32

CH1:

Quan sát Hình 4.5, hãy mô tả diễn biến con đường đồng hóa CO₂ ở thực vật C₃

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

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

CH tr 33

CH1:

Quan sát Hình 4.6, hãy mô tả con đường đồng hóa CO₂ ở thực vật C₄

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào nhu mô và tế bào bao bó mạch

- Tại tế bào nhu mô diễn ra giai đoạn cố dịnh CO₂ đầu tiên

Chất nhận CO₂ đầu tiên là 1 hợp chất 3C (phosphoenl piruvic - PEP). Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic - AOA), sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.

- Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO₂ lần 2

AM bị phân hủy để giải phóng CO₂ cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit piruvic. Axit piruvic quay lại tế bào nhu mô để tái tạo lại chất nhận CO₂ đầu tiên là PEP. Chu trình C₄ diễn ra như ở thực vật C₃

CH2:

Thực vật C₄ và CAM có con đường đồng hóa CO₂ như thế nào để đảm bảo chúng có thể tổng hợp được chất hữu cơ trong điều kiện môi trường bất lợi?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Sự xuất hiện các con đường cố định CO₂ ở thực vật C₄ và CAM chính là một trong những đặc điểm thích nghi với điều kiện môi trường sống, từ đó có thể giúp chúng tồn tại và phát triển, nếu không chúng sẽ bị đào thải theo quy luật của tự nhiên (thuyết Tiến hóa của Đác uyn). Sự thích nghi đó có thể được giải thích như sau :

- Ở nhóm Thực vật C4 bao gồm 1 số thực vật ở vùng nhiệt đới như: ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu.... Chúng sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài: ánh sáng cao, nhiêt độ cao, nồng độ CO₂ giảm, nồng độ O₂ tăng. Chính vì thế để đảm bảo luôn có đủ lượng CO₂ cần thiết nên thực vật C₄ cố định CO₂ theo chu trình Hatch - Slack. Trong chu trình này, sản phẩm được tạo ra đầu tiên là axit oxaloaxetic, axit malic và axit aspartic. Các chất này đều chuyển hóa thành axit malic. Axit malic sẽ được đưa vào tế bào bao bó mạch để dự trữ. Khi nào cần cố định CO₂, axit malic sẽ được vận chuyển tới lục lạp và tại đây axit malic bị decacboxyl hóa, CO₂ được giải phóng và đi vào chu trình Calvin để tạo ra chất hữu cơ. Có thể nói axit malic chính là nguồn dự trữ CO₂ lý tưởng cho những cây sống ở nơi có nồng độ CO₂ thấp.

- Ở nhóm Thực vật CAM gồm các thực vật sống ở vùng sa mạc trong điều kiện khô hạn kéo dài như : dứa, xương rồng, thuốc bỏng , các cây mọng nước ở sa mạc.. Vì lấy được nước rất ít nên nhóm thực vật này phải tiết kiệm nước đến mức tối đa bằng cách đóng khí khổng vào ban ngày và như vậy quá trình tiếp nhận CO₂ phải được diễn ra vào ban đêm khi khí khổng mở. CO₂ sau khi được tiếp nhận sẽ đi vào chu trình Hatch - Slack như ở thực vật C4. Bằng cách đó không bào rất lớn của các tế bào thịt lá không phải chỉ để dự trữ nước mà nó còn chứa 1 lượng đáng kể cacbon cho hoạt động quang hợp trong 1 thời gian dài không phụ thuộc vào việc trao đổi khí CO₂. Đối với những cây mộng nước sống ở những nơi khô hạn, sự phân chia thời gian cố định CO₂ vào buổi tối và khử CO₂ vào sáng hôm sau là 1 đạc điểm thích nghi về mặt sinh thái nhờ đó đảm bảo đủ lượng CO₂ ngay cả khi thiếu nước hoắc khí khổng đóng vào ban ngày.Từ những đặc điểm thích nghi như trên ta có thể thấy rằng việc xuất hiện các con đường cố định CO₂ ở thực vật C₄ và CAM giúp cho chúng có thể tồn tại một cách bền vững trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và luôn luôn thay đổi

CH tr 34

CH1:

Quan sát Hình 4.8, hãy cho biết ánh sáng ảnh hưởng như thế nào đến quá trình quang hợp ở cây ưa sáng và cây ưa bóng.

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Cây ưa sáng: Cường độ quang hợp cao khi ánh sáng mạnh.

- Cây ưa bóng: Cường độ quang hợp yếu khi ánh sáng mạnh, cây có khả năng quang hợp khi ánh sáng yếu.

CH tr 35

CH1:

Quan sát Hình 4.9, hãy phân tích sự ảnh hưởng của nồng độ CO₂ đến quá trình quang hợp ở thực vật C₃ và C₄

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Thực vật C₄ có điểm bão hòa CO₂ thấp hơn C₃, điểm bù CO₂ thấp hơn C₃ dẫn đến cường độ quang hợp cao hơn.

CH2:

Trong nông nghiệp, nếu trồng cây với mật độ quá dày sẽ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình quang hợp ở cây trồng? Giải thích.

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Trồng cây mật độ quá dày làm cho cây không thể phát triển bộ rễ, ánh sáng và không khí nhận được không phân bố đều làm ảnh hưởng đến quá trình quang hợp khiến năng suất không được cao.

CH tr 36

CH1:

Tại sao quang hợp quyết định năng suất của cây trồng?

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Quang hợp quyết định năng suất của cây trồng vì: 90 - 95% tổng sản lượng chất hữu cơ trong cây là sản phẩm của quá trình quang hợp.

CH2:

Dựa vào hiểu biết về quang hợp, hãy đề xuất một số biện pháp kĩ thuật để tăng năng suất cây trồng. Giải thích cơ sở khoa học của các biện pháp đó.

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

Một số biện pháp:

- Tăng diện tích lá (tăng diện tích tiếp nhận ánh sáng): bón phân tưới nước hợp lí, sử dụng kĩ thuật chăm sóc phù hợp cho từng loại cây trồng.

- Tăng cường độ quang hợp: 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.

CH tr 37

CH1:

Dựa vào sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến quang hợp, hãy giải thích tại sao "canh tác theo chiều thẳng đứng" (Hình 4.12) được xem là giải pháp tiềm năng trong tương lai để giải quyết các vấn đề về lương thực.

Phương pháp giải:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Lời giải chi tiết:

- Canh tác theo chiều thẳng đứng tối đa hoá diện tích tiếp xúc ánh nắng mặt trời. Năng suất của các nông trại thẳng đứng có thể còn cao hơn nữa nếu chúng ta cải thiện được nguồn sáng vì ánh sáng tự nhiên tốt hơn ánh sáng từ đèn LED rấ nhiều lần.

- Nhà máy trồng rau không bị ảnh hưởng bởi thay đổi về mùa vụ, sâu bệnh hay khô hạn. Thực tế, môi trường nhân tạo đã kích thích tiềm năng về gene của mỗi hạt. Thêm nữa, nó chỉ đòi hỏi một phần ba lượng nước và một phần tư lượng phân bón. Các nhà máy trồng rau cũng không cần thuốc trừ sâu.

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết Quang hợp ở thực vật - Sinh học 11 Chân trời sáng tạo