MỞ ĐẦU

Câu 1: 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 canh 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?

Trả lời:

Mô hình trồng xen canh dựa trên cơ sở mỗi loại cây trồng có nhu cầu ánh sáng để quang hợp khác nhau. 

I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

Câu 1: 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?

Trả lời:

• Nguyên liệu: Nước, CO2
• Sản phẩm: O2, C6H12O6, H2O
• Các nguyên liệu đó được lấy từ không khí, đất.

Câu 2: Tại sao sự sống của con người và các loài sinh vật trên Trái Đất đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp?

Trả lời:

Vì: quá trình quang hợp tạo ra nguồn năng lượng cho sự sống và nó bù đắp lại cho những chất hữu cơ đã sử dụng, giúp cân bằng lại khí O2 và CO2 trong không khí.

II. HỆ SẮC TỐ QUANG HỢP

Câu 3: 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?

Trả lời:

Hệ sắc tố ở thực vật gồm:

• Chlorophyll gồm: Chlorophyll a và Chlorophyll b. Chlorophyll a tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Chlorophyll b hấp thụ năng lượng ánh sáng.
• Carotenoid gồm Carotene và Xanthophyll:
• Lọc ánh sáng, bảo vệ Chlorophyll
• Tham gia quá trình quang phân li nước và thải O2
• Tham gia quá trình quang hợp.

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

Trả lời:

Có thể vì ngoài sắc tố màu xanh lục chlorophyll trong lục lạp, lá còn có sắc tố đỏ carotenoid. Tùy vào tỉ lệ các loại sắc tố này trong lá mà chúng biểu hiện màu khác nhau. Nên ở các loại lá có màu đỏ hoặc tím vẫn chứa chlorophyll nhưng hàm lượng ít hơn carotenoid. Vì vậy, một số loài thực vật có lá màu đỏ hoặc tím vẫn có thể thực hiện quang hợp.

III. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH QUANG HỢP

Câu 4: Pha sáng của quang hợp gồm những phản ứng nào? Khi kết thúc pha sáng, những sản phẩm nào được hình thành?

Trả lời:

• Pha sáng quang hợp xảy ra phản ứng quang phân li nước:  $2H_{2}O -> 4 H^{+} + 4e^{+} + OH_{2}$
• Các sản phẩm của pha sáng là O2, ATP, NADPH

Câu 5: Quan sát Hình 4.5, hãy mô tả diễn biến con đường đồng hóa CO2 ở thực vật C3

Trả lời:

Có 3 giai đoạn:

• Cố định CO2: CO2 bị khử tạo nên sản phẩm đầu tiên là APG
• Khử APG thành AlPG
• Tái sinh chất nhận ban đầu là ribulozo – 1,5 – diphotphat 

Kết thúc giai đoạn khử có phân tử AlPG, là chất khởi đầu để tổng hợp nên C6H12O6

Câu 6: Quan sát Hình 4.6, hãy mô tả con đường đồng hóa CO2 ở thực vật C4

Trả lời:

• Diễn ra tại tế bào nhu mô và tế bào bao bó mạch
• Tại tế bào nhu mô diễn ra giai đoạn cố định CO2 đầu tiên: Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP (3C). Sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA (4C) → MA (4C) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.
• Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO2 lần 2: MA phân hủy giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên axit piruvic (3C). Axit piruvic quay lại tế bào nhu mô tái tạo lại chất nhận CO2 đầu tiên là PEP. 

Câu 7: 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?

Trả lời:

Thực vật C4 và CAM có thêm chu trình cố định CO2 duy trì nguyên liệu cho quang hợp khi khí khổng đóng:

• Thực vật C4 sống trong điều kiện: ánh sáng và nhiệt độ cao, nồng độ CO2 giảm, nồng độ O2 tăng → khí khổng đóng lại để tránh mất nước, nhờ có MA (3C) dự trữ CO2  qua quá trình cố định tạm CO2 để cây có thể quang hợp bình thường.
• Thực vật CAM sống ở vùng sa mạc trong điều kiện khô hạn kéo dài, nước khan hiếm → tránh mất nước, đóng khí khổng vào ban ngày, mở vào ban đêm để cố định CO2 (dự trữ cho chu trình Calvin) và chu trình Calvin diễn ra vào ban ngày. 

IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

Câu 8: 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.

Trả lời:

• Cây ưa sáng: khi ánh sáng mạnh → cường độ quang hợp cao
• Cây ưa bóng: khi ánh sáng yếu → cường độ quang hợp cao.

Câu 9: 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

Trả lời:

Thực vật C4 có điểm bão hòa CO2 và điểm bù CO2 thấp hơn C3 → cường độ quang hợp cao hơn.

Câu 9: Quan sát Hình 4.10, hãy phân tích sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến quá trình quang hợp ở thực vật C3 và C4

Trả lời:

Ảnh hưởng của nhiệt độ:

• Trong điều kiện thuận lợi, nhiệt độ tăng → cường độ quang hợp ở thực vật C3 tăng dần và đạt mức cực đại ở nhiệt độ tối ưu, nếu nhiệt độ tiếp tục tăng → cường độ quang hợp giảm.
• Thực vật C4 có cường độ quang hợp đạt cực đại ở nhiệt độ > 40oC.

Luyện tập: 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.

Trả lời:

Trồng cây quá dày làm ảnh hưởng đến quá trình quang hợp khiến năng suất giảm.

V. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

Câu 11: Tại sao quang hợp quyết định năng suất của cây trồng?

Trả lời:

Vì: 90 - 95% tổng sản lượng chất hữu cơ trong cây là sản phẩm của quá trình quang hợp.

Câu 12: 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.

Trả lời:

Một số biện pháp:

• Tăng diện tích lá (tăng diện tích tiếp nhận ánh sáng).
• Tăng cường độ quang hợp: tạo điều kiện thuận lợi và tăng thời gian cho quá trình quang hợp.

Vận dụng: 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.

Trả lời:

Giải thích:

• Tối đa hoá diện tích tiếp xúc ánh sáng. Năng suất có thể còn cao hơn nếu cải thiện được nguồn sáng.
• Không bị ảnh hưởng bởi thay đổi về mùa vụ, sâu bệnh hay khô hạn, chỉ đòi hỏi một phần ba lượng nước và một phần tư lượng phân bón, không cần thuốc trừ sâu.