Slide bài giảng Sinh học 11 cánh diều Bài 4: Quang hợp ở thực vật (phần 1)

Tóm lược nội dung

BÀI 4 QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

MỞ ĐẦU

CH. Quang hợp ở thực vật có vai trò gì đối với thực vật và với các sinh vật khác trên Trái Đất? Có phải quá trình quang hợp ở các cây trong hình 4.1 trang 25 đều diễn ra theo cơ chế giống nhau?

Trả lời rút gọn:

Quang hợp có các vai trò sau:

- Tổng hợp chất hữu cơ: Tạo nguồn chất hữu cơ cho sinh vật, nguyên liệu công nghiệp, và thuốc chữa bệnh.

- Cung cấp năng lượng: Chuyển hóa năng lượng từ ánh sáng thành hóa năng, cung cấp cho hoạt động sống.

- Cung cấp O2: Hấp thụ CO2 và giải phóng O2, giúp điều hoà không khí, giảm hiệu ứng nhà kính, và cung cấp dưỡng khí cho sinh vật.

Cơ chế của quang hợp có thể không giống nhau trong các loài cây khác nhau.

I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

CH. Dựa vào phương trình tổng quát, hãy nêu bản chất của quá trình quang hợp ở thực vật.

Trả lời rút gọn:

Quang hợp ở thực vật là quá trình hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng để chuyển hóa CO2 và H2O thành hợp chất hữu cơ (C6H12O6) và giải phóng O2, thực vật chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

II. QUÁ TRÌNH QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

CH. Cho biết nguyên liệu và sản phẩm của pha sáng

Trả lời rút gọn:

Nguyên liệu: Năng lượng ánh sáng

Sản phẩm: Năng lượng hóa học tích lũy trong NADPH và ATP

CH. Phân chia thực vật thành các nhóm C₃, C₄ và CAM dựa trên cơ sở khoa học nào?

Trả lời rút gọn:

Thực vật được phân thành ba nhóm C3, C4 và CAM dựa trên cơ sở cách hấp thụ và xử lý CO2 trong quá trình quang hợp:

- Thực vật C3: Cố định CO2 bằng chu trình Calvin, tạo ra sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 3 carbon, được gọi là thực vật C3.

- Thực vật C4: CO2 được cố định thành hợp chất oxaloacetate (4C) ở tế bào thịt lá, sau đó chuyển hóa thành malate và vận chuyển đến tế bào bao bó mạch. Tại đó, malate chuyển hóa thành pyruvate và giải phóng CO2, được cố định bởi chu trình Calvin. Thực vật C4 được đặt tên theo hợp chất 4 carbon đầu tiên hình thành.

- Thực vật CAM: Quá trình cố định CO2 giống như thực vật C4, nhưng diễn ra trên cùng một tế bào trong hai thời điểm khác nhau.

III. VAI TRÒ CỦA QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

CH. Giải thích vì sao quang hợp có vai trò quyết định đến năng suất cây trồng?

Trả lời rút gọn:

- Quang hợp không chỉ tạo ra phân tử đường mà còn cung cấp năng lượng cho thực vật qua quá trình hô hấp tế bào.

- Khoảng 50% carbon hợp chất từ quang hợp được sử dụng cho quá trình này. Phần còn lại được dùng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ và dự trữ năng lượng cho tế bào và cơ thể thực vật. 

- Tinh bột, là nguồn dự trữ carbon và năng lượng chính, chiếm phần lớn trong đó. 

- Các hợp chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng, chiếm đến 90-95% tổng khối lượng vật chất khô của thực vật, trong khi phần còn lại là các nguyên tố khoáng. Hiệu quả của quá trình quang hợp ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của cây trồng.

IV. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

CH. Phân tích ảnh hưởng của ánh sáng tới hiệu quả quang hợp.

Trả lời rút gọn:

- Ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quá trình quang hợp. Trực tiếp, nó ảnh hưởng đến phản ứng phân li nước và mức độ kích thích của các phân tử diệp lục. Gián tiếp, ánh sáng cũng ảnh hưởng đến sự đóng mở của khí khổng và do đó ảnh hưởng đến hàm lượng CO2 trong tế bào.

- Cường độ, thành phần quang phổ và thời gian chiếu sáng đều ảnh hưởng đến quá trình quang hợp. Khi cường độ quang hợp và hô hấp bằng nhau, gọi là điểm bù ánh sáng. Hiệu quả quang hợp tăng khi tăng cường độ ánh sáng và đạt giá trị cực đại ở điểm bão hòa ánh sáng. Tuy nhiên, vượt qua điểm bão hòa ánh sáng, cường độ quang hợp có thể giảm. Ánh sáng đỏ và xanh tím tăng hiệu quả của quang hợp. Thời gian chiếu sáng khoảng 10-12 giờ/ngày thường phù hợp với đa số thực vật.

CH. Phân tích mối quan hệ giữa nồng độ CO₂ và cường độ quang hợp. Điểm bù CO₂ được xác định như thế nào?

Trả lời rút gọn:

- Mối quan hệ giữa nồng độ CO2 và cường độ quang hợp: Khi tăng nồng độ CO2, cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận, nhưng sau đó tăng chậm cho tới khi đạt giá trị bão hòa (nồng độ CO2 khoảng 0,06 - 0,1%).

- Điểm bù CO2 là nồng độ CO2 mà tại đó lượng CO2 sử dụng cho quá trình quang hợp tương đương với lượng CO2 tạo ra trong quá trình hô hấp.

CH. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình quang hợp.

Trả lời rút gọn:

- Nhiệt độ tối ưu cho quá trình quang hợp phụ thuộc vào loài thực vật và môi trường sống của chúng. Thường, khi các điều kiện môi trường lý tưởng, cường độ quang hợp tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, khi vượt quá ngưỡng nhiệt tối ưu, cường độ quang hợp bắt đầu giảm.

- Ngưỡng nhiệt độ tối ưu cho thực vật C3 thường là từ 20 - 30oC, cho thực vật C4 là từ 25 - 35oC, và cho thực vật CAM là từ 30 - 40oC.

CH. Nêu các biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng dựa trên cơ sở cải tạo điều kiện môi trường sống.

Trả lời rút gọn:

Cải tạo tiềm năng của cây trồng bao gồm các biện pháp sau:

1. Tăng hiệu suất quang hợp bằng việc lựa chọn giống cây có cường độ quang hợp cao và kết hợp với canh tác để tập trung sản phẩm quang hợp vào các bộ phận có giá trị kinh tế.

2. Tăng diện tích lá bằng cách tưới nước và bón phân hợp lý để tạo điều kiện sinh trưởng tốt cho lá, đồng thời loại bỏ sự cạnh tranh dinh dưỡng từ cỏ dại và các loài gây hại khác.

3. Sử dụng hiệu quả nguồn sáng bằng việc chọn giống cây phù hợp với thời gian chiếu sáng và nhiệt độ trong từng mùa. Tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng bằng cách bố trí hàng và luống cây một cách hợp lý.

4. Tăng cường nguồn sáng thông qua ánh sáng bổ sung khi cần thiết và sử dụng nguồn sáng có bước sóng phù hợp với loại cây trồng cụ thể.