Slide bài giảng Sinh học 11 kết nối bài 4: Quang hợp ở thực vật

Tóm lược nội dung

BÀI 4 QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

MỞ ĐẦU

CH. Nguồn thức ăn và nguồn oxygen góp phần duy trì sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu?

Trả lời rút gọn:

Hầu hết oxy trên Trái Đất được tạo ra từ biển, bao gồm tảo xanh và vi khuẩn lam (70%), và từ thực vật trên cạn (30%).

I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Nguyên liệu, năng lượng được sử dụng trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu? Sản phẩm của quang hợp là gì và chúng có vai trò như thế nào đối với sinh giới?

Trả lời rút gọn:

- Quang hợp sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn nguyên liệu và năng lượng.

- Sản phẩm của quang hợp là hợp chất hữu cơ C6H12O6 và O2 được giải phóng.

- Vai trò của quang hợp:

  + Cung cấp chất hữu cơ đa dạng cho nhu cầu dinh dưỡng của sinh vật.

  + Cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho công nghiệp, xây dựng, y dược.

  + Duy trì hoạt động của sinh giới thông qua cung cấp năng lượng.

  + Tạo ra O2 đóng vai trò quan trọng trong cân bằng O2/CO2 trong khí quyển.

CH. Hệ sắc tố ỏ cây xanh được chia làm mấy nhóm? Cho biết vai trò của các nhóm sắc tố này trong quang hợp.

Trả lời rút gọn:

- Hệ sắc tố quang hợp ở cây xanh gồm hai nhóm chính: diệp lục và carotenoid.

  + Diệp lục tạo nên màu xanh của lá và các bộ phận khác ở cây, chủ đạo là diệp lục a. Diệp lục hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh tím, đóng vai trò quan trọng nhất trong quang hợp.

  + Carotenoid tạo nên màu vàng, đỏ, cam của lá, hoa, củ, quả ở nhiều loài cây. Gồm hai loại: xanthophyll (có oxy) và carotene (không oxy), trong đó carotene là tiền chất của vitamin A.

- Vai trò của hệ sắc tố: hấp thụ và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

CH. Một số loài thực vật có lá màu đỏ thực hiện quang hợp được không? Vì sao?

Trả lời rút gọn:

Một số loài thực vật có lá màu đỏ vẫn thực hiện quang hợp được vì:

- Trong cây có nhiều loại sắc tố, bao gồm diệp lục và các loại carotenoid. Loại sắc tố nào chiếm ưu thế hơn thì cây sẽ biểu hiện màu sắc theo loại đó.

- Cây có lá đỏ vẫn có sắc tố diệp lục, nhưng bị che khuất bởi màu đỏ của nhóm dịch bào. Do đó, mặc dù cây có màu đỏ nhưng vẫn tiến hành quang hợp, tuy nhiên cường độ quang hợp có thể không cao.

II. QUÁ TRÌNH QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Quá trình quang hợp gồm những pha nào? Nguyên liệu và sản phẩm của mỗi pha là gì?

Trả lời rút gọn:

CH. Tại sao lại gọi là thực vật C₃, thực vật C₄ và thực vật CAM? Ba nhóm thực vật này có quá trình quang hợp thích nghi với điều kiện sống như thế nào?

Trả lời rút gọn:

Thực vật C3, thực vật C4 và thực vật CAM được gọi là như vậy vì:

- Thực vật C3 tạo ra sản phẩm đầu tiên là một hợp chất 3 carbon.

- Thực vật C4 tạo ra sản phẩm đầu tiên là một hợp chất 4 carbon.

- Thực vật CAM có tên như vậy vì cố định carbon dioxide bằng con đường CAM.

Các nhóm thực vật này có quá trình quang hợp thích nghi với điều kiện sống khác nhau:

- Nhóm C3: Phù hợp với điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, và nồng độ O2 bình thường.

- Nhóm C4: Thích nghi với điều kiện CO2 thấp bằng cách cố định CO2 hai lần.

- Nhóm CAM: Thích nghi với môi trường sa mạc và bán sa mạc bằng cách tiết kiệm nước và cố định CO2 vào ban đêm.

III. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN QUANG HỢP

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Những yếu tố ngoại cảnh nào ảnh hưởng đến cường độ quang hợp? Giải thích cơ sở khoa học.

Trả lời rút gọn:

Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật là ánh sáng, CO2, và nhiệt độ. Nước và chất khoáng cũng có vai trò quan trọng trong quá trình này.

1. Ánh sáng:

   - Cường độ ánh sáng quyết định điểm bù và điểm bão hoà ánh sáng, ảnh hưởng đến cường độ quang hợp.

   - Thành phần ánh sáng thay đổi theo thời gian trong ngày và có ảnh hưởng khác nhau đến quang hợp.

2. Khí CO2:

   - Nồng độ CO2 ảnh hưởng đến cường độ quang hợp, với điểm bù và điểm bão hoà CO2 quan trọng.

3. Nhiệt độ:

   - Nhiệt độ tăng có thể tăng cường cường độ quang hợp, nhưng chỉ đạt cực đại ở nhiệt độ tối ưu, sau đó giảm dần.

Cơ sở khoa học được đặt trên các nguyên tắc này để hiểu và điều chỉnh quá trình quang hợp ở thực vật.

CH. Tại sao trong sản xuất nông nghiệp, muốn cây sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao thì không nên trồng với mật độ quá dày?

Trả lời rút gọn:

Trồng cây quá sát nhau trong sản xuất nông nghiệp sẽ gây ra các vấn đề sau:

- Cạnh tranh về tài nguyên: Cây cạnh tranh về ánh sáng, không khí, nước, dinh dưỡng và không gian, dẫn đến suy giảm sinh trưởng và sản lượng cây trồng.

- Lây lan bệnh và sâu bọ: Môi trường ẩm ướt và thiếu thông thoáng dễ làm lan rộng bệnh và sâu bọ từ cây này sang cây khác.

- Khó điều tiết môi trường: Môi trường ẩm ướt và kém thông thoáng tạo điều kiện cho bệnh tật và nấm mốc phát triển.

Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng rất lớn đến quang hợp, nếu mật độ trồng quá dày, cây sẽ thiếu nguyên tố cần thiết cho quang hợp, giảm hiệu suất. Do đó, việc trồng cây với mật độ phù hợp rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển và sản xuất của cây trồng.

IV. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Tại sao quang hợp quyết định năng suất cây trồng?

Trả lời rút gọn:

Khi phân tích thành phần hoá học của các sản phẩm nông nghiệp, quang hợp tạo ra 90-95% tổng số chất khô của thực vật. Do đó, quang hợp là yếu tố chủ yếu quyết định năng suất cây trồng; 5-10% còn lại là do dinh dưỡng khoáng quyết định.

CH. Các biện pháp kĩ thuật nào có thể tác động tới quang hợp nhằm nâng cao năng suất cây trồng? Phân tích tác dụng của mỗi biện pháp.

Trả lời rút gọn:

Để nâng cao năng suất cây trồng thông qua quang hợp, có thể áp dụng các biện pháp sau:

a) Biện pháp kĩ thuật nông học:

- Bón phân hợp lý để thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hóa và tăng diện tích bộ lá, từ đó nâng cao hiệu suất quang hợp.

- Cung cấp nước đầy đủ để đảm bảo vận chuyển vật chất trong cây và tăng năng suất.

- Gieo trồng đúng thời vụ để tạo điều kiện thuận lợi về thời tiết, ảnh hưởng đến cường độ quang hợp và năng suất cây trồng.

- Chọn giống cây trồng có diện tích lá lớn, cường độ quang hợp và năng suất cao, kết hợp với biện pháp phòng trừ sâu bệnh.

b) Công nghệ nâng cao năng suất cây trồng:

- Trồng rau trong phòng hoặc nhà kính sử dụng đèn LED là mô hình canh tác mới, giúp tăng năng suất và giá trị kinh tế bằng cách tối ưu hóa điều kiện môi trường sinh trưởng.

CH. Công nghệ trồng cây không cần ánh sáng mặt trời là gì? Hãy kể tên một số loại cây trồng được áp dụng công nghệ này.

Trả lời rút gọn:

Sử dụng đèn LED thay thế ánh sáng mặt trời là công nghệ mới giúp con người có thể tạo nguồn ánh sáng chủ động với cường độ và thành phần quang phổ phù hợp cho quá trình quang hợp của cây trồng. Một số loại cây áp dụng công nghệ này bao gồm:

- Rau: Xà lách, củ cải, ớt, cải xoăn, cà rốt, hành tây, cà chua, đậu bụi.

- Các loại thảo mộc: Rau mùi, húng quế, rau mùi tây, oregano, hoa oải hương, hương thảo.

- Hoa: Hoa phong lữ, dã yên thảo, hoa hồng, alyssum, hoa cúc, hoa lan.

- Trái cây: Cam quýt, dâu tây, việt quất, táo.

- Cây trồng trong nhà: Cây nhôm, dương xỉ măng tây, hoa lan, cây nhện.

- Các loài xương rồng: Ngọc bích, lô hội, gấu trúc, ngựa vằn.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

CH. Tại sao các cây xương rồng, thuốc bỏng, ... thường sinh trưởng và phát triển chậm hơn so với các cây thuộc nhóm thực vật C₃, C₄?

Trả lời rút gọn:

- Cây xương rồng, thuốc bỏng và các loại cây khác thuộc nhóm thực vật CAM có khả năng giữ nước tốt và sử dụng nitơ hiệu quả. 

- Tuy nhiên, chúng sống trong điều kiện khắc nghiệt như nắng nóng, khô hanh và ít CO2, làm chậm quá trình phát triển so với các loại cây khác. Thực vật CAM tránh quang hô hấp bằng cách sử dụng enzyme Rubisco, không thể phân biệt CO2 và oxy. Kết quả là chúng phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ các hợp chất cacbon.

CH. Tại sao trong trồng trọt người ta thường trồng xen cây có điểm bù ánh sáng thấp với cây có điểm bù ánh sáng cao? Lấy ví dụ.

Trả lời rút gọn:

Trong trồng trọt, người ta thường xen cây ưa bóng với cây ưa sáng để tận dụng ánh sáng và chất dinh dưỡng trên một diện tích nhất định mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng. Điều này là do cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp, trong khi cây ưa sáng có điểm bù ánh sáng cao. Kết hợp này giúp cả hai loại cây đều thực hiện được quang hợp một cách hiệu quả.

CH. Trong trồng trọt, muốn tăng năng suất và chất lượng cây trồng như khoai tây, khoai lang, sắn sây, mía, củ cải đường, ... thông qua quang hợp, cần áp dụng các biện pháp kĩ thuật nào?

Trả lời rút gọn:

- Trong trồng trọt, để tăng năng suất và chất lượng cây trồng như khoai tây, khoai lang, sán dây, mía, cù cải đường, ... thông qua quang hợp, cần áp dụng biện pháp kĩ thuật nông học. Điều này giúp thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hóa về cơ quan dự trữ, làm tăng năng suất cây trồng.

- Phân bón cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của bộ lá, và diện tích lá nhiều sẽ nâng cao hiệu suất quang hợp.

- Cung cấp nước đầy đủ và gieo trồng đúng thời vụ cũng là những yếu tố quan trọng cần được chú ý.

III. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN QUANG HỢP

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Những yếu tố ngoại cảnh nào ảnh hưởng đến cường độ quang hợp? Giải thích cơ sở khoa học.

Trả lời rút gọn:

Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật là ánh sáng, CO2, và nhiệt độ. Nước và chất khoáng cũng có vai trò quan trọng trong quá trình này.

1. Ánh sáng:

   - Cường độ ánh sáng quyết định điểm bù và điểm bão hoà ánh sáng, ảnh hưởng đến cường độ quang hợp.

   - Thành phần ánh sáng thay đổi theo thời gian trong ngày và có ảnh hưởng khác nhau đến quang hợp.

2. Khí CO2:

   - Nồng độ CO2 ảnh hưởng đến cường độ quang hợp, với điểm bù và điểm bão hoà CO2 quan trọng.

3. Nhiệt độ:

   - Nhiệt độ tăng có thể tăng cường cường độ quang hợp, nhưng chỉ đạt cực đại ở nhiệt độ tối ưu, sau đó giảm dần.

Cơ sở khoa học được đặt trên các nguyên tắc này để hiểu và điều chỉnh quá trình quang hợp ở thực vật.

CH. Tại sao trong sản xuất nông nghiệp, muốn cây sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao thì không nên trồng với mật độ quá dày?

Trả lời rút gọn:

Trồng cây quá sát nhau trong sản xuất nông nghiệp sẽ gây ra các vấn đề sau:

- Cạnh tranh về tài nguyên: Cây cạnh tranh về ánh sáng, không khí, nước, dinh dưỡng và không gian, dẫn đến suy giảm sinh trưởng và sản lượng cây trồng.

- Lây lan bệnh và sâu bọ: Môi trường ẩm ướt và thiếu thông thoáng dễ làm lan rộng bệnh và sâu bọ từ cây này sang cây khác.

- Khó điều tiết môi trường: Môi trường ẩm ướt và kém thông thoáng tạo điều kiện cho bệnh tật và nấm mốc phát triển.

Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng rất lớn đến quang hợp, nếu mật độ trồng quá dày, cây sẽ thiếu nguyên tố cần thiết cho quang hợp, giảm hiệu suất. Do đó, việc trồng cây với mật độ phù hợp rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển và sản xuất của cây trồng.

IV. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Tại sao quang hợp quyết định năng suất cây trồng?

Trả lời rút gọn:

Khi phân tích thành phần hoá học của các sản phẩm nông nghiệp, quang hợp tạo ra 90-95% tổng số chất khô của thực vật. Do đó, quang hợp là yếu tố chủ yếu quyết định năng suất cây trồng; 5-10% còn lại là do dinh dưỡng khoáng quyết định.

CH. Các biện pháp kĩ thuật nào có thể tác động tới quang hợp nhằm nâng cao năng suất cây trồng? Phân tích tác dụng của mỗi biện pháp.

Trả lời rút gọn:

Để nâng cao năng suất cây trồng thông qua quang hợp, có thể áp dụng các biện pháp sau:

a) Biện pháp kĩ thuật nông học:

- Bón phân hợp lý để thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hóa và tăng diện tích bộ lá, từ đó nâng cao hiệu suất quang hợp.

- Cung cấp nước đầy đủ để đảm bảo vận chuyển vật chất trong cây và tăng năng suất.

- Gieo trồng đúng thời vụ để tạo điều kiện thuận lợi về thời tiết, ảnh hưởng đến cường độ quang hợp và năng suất cây trồng.

- Chọn giống cây trồng có diện tích lá lớn, cường độ quang hợp và năng suất cao, kết hợp với biện pháp phòng trừ sâu bệnh.

b) Công nghệ nâng cao năng suất cây trồng:

- Trồng rau trong phòng hoặc nhà kính sử dụng đèn LED là mô hình canh tác mới, giúp tăng năng suất và giá trị kinh tế bằng cách tối ưu hóa điều kiện môi trường sinh trưởng.

CH. Công nghệ trồng cây không cần ánh sáng mặt trời là gì? Hãy kể tên một số loại cây trồng được áp dụng công nghệ này.

Trả lời rút gọn:

Sử dụng đèn LED thay thế ánh sáng mặt trời là công nghệ mới giúp con người có thể tạo nguồn ánh sáng chủ động với cường độ và thành phần quang phổ phù hợp cho quá trình quang hợp của cây trồng. Một số loại cây áp dụng công nghệ này bao gồm:

- Rau: Xà lách, củ cải, ớt, cải xoăn, cà rốt, hành tây, cà chua, đậu bụi.

- Các loại thảo mộc: Rau mùi, húng quế, rau mùi tây, oregano, hoa oải hương, hương thảo.

- Hoa: Hoa phong lữ, dã yên thảo, hoa hồng, alyssum, hoa cúc, hoa lan.

- Trái cây: Cam quýt, dâu tây, việt quất, táo.

- Cây trồng trong nhà: Cây nhôm, dương xỉ măng tây, hoa lan, cây nhện.

- Các loài xương rồng: Ngọc bích, lô hội, gấu trúc, ngựa vằn.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

CH. Tại sao các cây xương rồng, thuốc bỏng, ... thường sinh trưởng và phát triển chậm hơn so với các cây thuộc nhóm thực vật C₃, C₄?

Trả lời rút gọn:

- Cây xương rồng, thuốc bỏng và các loại cây khác thuộc nhóm thực vật CAM có khả năng giữ nước tốt và sử dụng nitơ hiệu quả. 

- Tuy nhiên, chúng sống trong điều kiện khắc nghiệt như nắng nóng, khô hanh và ít CO2, làm chậm quá trình phát triển so với các loại cây khác. Thực vật CAM tránh quang hô hấp bằng cách sử dụng enzyme Rubisco, không thể phân biệt CO2 và oxy. Kết quả là chúng phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ các hợp chất cacbon.

CH. Tại sao trong trồng trọt người ta thường trồng xen cây có điểm bù ánh sáng thấp với cây có điểm bù ánh sáng cao? Lấy ví dụ.

Trả lời rút gọn:

Trong trồng trọt, người ta thường xen cây ưa bóng với cây ưa sáng để tận dụng ánh sáng và chất dinh dưỡng trên một diện tích nhất định mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng. Điều này là do cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp, trong khi cây ưa sáng có điểm bù ánh sáng cao. Kết hợp này giúp cả hai loại cây đều thực hiện được quang hợp một cách hiệu quả.

CH. Trong trồng trọt, muốn tăng năng suất và chất lượng cây trồng như khoai tây, khoai lang, sắn sây, mía, củ cải đường, ... thông qua quang hợp, cần áp dụng các biện pháp kĩ thuật nào?

Trả lời rút gọn:

- Trong trồng trọt, để tăng năng suất và chất lượng cây trồng như khoai tây, khoai lang, sán dây, mía, cù cải đường, ... thông qua quang hợp, cần áp dụng biện pháp kĩ thuật nông học. Điều này giúp thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hóa về cơ quan dự trữ, làm tăng năng suất cây trồng.

- Phân bón cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của bộ lá, và diện tích lá nhiều sẽ nâng cao hiệu suất quang hợp.

- Cung cấp nước đầy đủ và gieo trồng đúng thời vụ cũng là những yếu tố quan trọng cần được chú ý.