Hệ thống kiến thức Sinh học lớp 11 Học kì 1

Hệ thống kiến thức Sinh học lớp 11 Học kì 1

Bài 9: Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối (pha cố định CO₂). Quang hợp ở các nhóm thực vật C₃, C₄ và CAM chỉ khác nhau ở pha tối.

I. THỰC VẬT C₃

- Thực vật C₃ phân bố mọi nơi trên trái đất, gồm các loài rêu cho đến các loài cây gỗ trong rừng.

1. Pha sáng

- 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 tilacôit khi có chiếu sáng.

- Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước, O2O2 được giải phóng là O2O2 của nước.

2. Pha tối

- Pha tối ở thực vật C₃ diễn ra trong chất nền (strôma) của lục lạp.

- Pha tối ở thực vật C₃ chỉ có một chu trình Canvin, được chia thành 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn cố định CO₂.

+ Giai đoạn khử APG (axit phôtphoglixêric) → AllPG (aldehit phosphoglixeric) → tổng hợp nên C₆H₁₂O₆ → tinh bột, axit amin…

+ Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 điP (ribulôzơ – 1,5 điphôtphat).

II. THỰC VẬT C4

- Gồm một số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương…

- Thực vật C₄ sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao → tiến hành quang hợp theo con đường C_4.

- Thực vật C₄ ưu việt hơn thực vật C₃: Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO₂ thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn → thực vật C₄ có năng suất cao hơn thực vật C₃.

- Pha tối của thực vật C₄ gồm 2 chu trình: chu trình cố định CO₂ tạm thời (chu trình C₄) diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá và chu trình tái cố định CO2CO2 (chu trình Canvin) diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch. Cả hai chu trình này đều diễn ra vào ban ngày và ở hai nơi khác nhau trên lá.

III. THỰC VẬT CAM

- Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long…

- Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm → cố định CO₂ theo con đường CAM.

- Pha tối ở thực vật CAM gần giống với pha tối ở thực vật C4C4, điểm khác biệt là về thời gian:

+ Ở thực vật C₄, cả 2 chu trình của pha tối đều diễn ra vào ban ngày.

+ Ở thực vật CAM thì chu trình đầu cố định CO₂ tạm thời được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và chu trình Canvin tái cố định CO₂ thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

Bài 10: Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp

I. ÁNH SÁNG

- Ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp về 2 mặt: cường độ ánh sáng và quang phổ ánh sáng.

1. Cường độ ánh sáng

- Điểm bù ánh sáng: là khi cường độ quang hợp = cường độ hô hấp.

- Điểm bảo hòa ánh sáng: là điểm cường độ ánh sáng tối đa để cường độ quang hợp cực đại.

2. Quang phổ ánh sáng

- Các tia sáng có độ dài bước sóng khác nhau ảnh hưởng không giống nhau đến cường độ quang hợp.

II. NỒNG ĐỘ CO₂

- Tăng nồng độ CO₂ → tăng cường độ quang hợp, sau đó tăng chậm đến trị số bảo hòa CO₂.

- Trị số tuyệt đối của quang hợp biến đổi tùy thuộc vào cường độ chiếu sáng, nhiệt độ và các điều kiện khác (thông thường ở điều kiện cường độ ánh sáng cao, tăng nồng độ CO₂ sẽ thuận lợi cho quang hợp).

III. NƯỚC

- Khi cây thiếu nước từ 40% đến 60% thì quang hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng trệ.

- Khi 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 quang hợp.

- Nhiệt độ tăng thì cường độ quang hợp tăng.

- Nhiệt độ cực đại hay cực tiểu đều làm ngừng quang hợp.

+ Nhiệt độ tối ưu cho quang hợp: 25⁰ - 35⁰C.

+ Thực vật ngừng quang hợp ở 45⁰ - 50⁰C.

V. NGUYÊN TỐ KHOÁNG

- Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng nhiều đến quang hợp:

+ N, P, S: tham gia tạo thành enzim quang hợp.

+ N, Mg: tham gia hình thành diệp lục.

+ K: điều tiết độ đóng mở khí khổng giúp CO₂ khuếch tán vào lá.

+ Mn, Cl: liên quan đến quang phân li nước.

VI. TRỒNG CÂY DƯỚI ÁNH SÁNG NHÂN TẠO

- Là sử dụng ánh sáng của các loại đèn (đèn neon, đèn sợi đốt) thay cho ánh sáng mặt trời để trồng cây trong nhà hay trong phòng.

- Giúp con người khắc phục điều kiện bất lợi của môi trường như giá lạnh, sâu bệnh → đảm bảo cung cấp rau quả tươi ngay cả khi mùa đông.

Bài 11: Quang hợp và năng suất cây trồng

I. QUANG HỢP QUYẾT ĐỊNH NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

- Quang hợp quyết định 90 → 95% năng suất cây trồng.

- Năng suất sinh học: là tổng lượng chất khô tích lũy được mỗi ngày trên 1 hecta gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng.

II. TĂNG NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG THÔNG QUA SỰ ĐIỀU KHIỂN QUANG HỢP

Bài 12: Hô hấp ở thực vật

I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Hô hấp ở thực vật là gì?

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử cacbohiđrat bị phân giải thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng đó được tích lũy trong ATP.

2. Phương trình hô hấp tổng quát

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

3. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật

- Năng lượng được thải ra ở dạng nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật.

- Năng lượng được tích lũy trong ATP được dùng để vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào…

- Tạo ra các sản phẩm trung gian cho các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác trong cơ thể.

II. CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Phân giải kị khí (đường phân và lên men)

- Xảy ra khi rễ bị ngập úng, hạt bị ngâm vào nước, hay cây ở trong điều kiện thiếu ôxi.

- Diễn ra ở tế bào chất gồm 2 quá trình:

+ Đường phân là quá trình phân giải glucôzơ → axit piruvic và 2 ATP.

+ Lên men là axit piruvic lên men tạo thành rượu êtilic và CO2 hoặc tạo thành axit lactic.

2. Phân giải hiếu khí (đường phân và hô hấp hiếu khí)

- Xảy ra mạnh trong các mô, cơ quan đang hoạt động sinh lí mạnh như: hạt đang nảy mầm, hoa đang nở…

- Hô hấp hiếu khí diễn ra trong chất nền của ti thể gồm 2 quá trình:

+ Chu trình Crep: khi có ôxi, axit piruvic từ tế bào chất vào ti thể. Tại đó, axit piruvic chuyển hóa theo chu trình Crep và bị ôxi hóa hoàn toàn.

+ Chuỗi chuyền electron: hiđrô tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyền đến chuỗi chuyền electron đến oxi để tạo ra nước và giải phóng năng lượng ATP. Từ 2 phân tử axit piruvic, qua hô hấp giải phóng ra 6 CO₂, 6 H₂O và 36 ATP.

III. HÔ HẤP SÁNG

- Là quá trình hấp thụ ôxi và giải phóng CO₂ ngoài sáng, xảy ra đồng thời với quang hợp.

- Điều kiện: cường độ quang hợp cao, CO₂ ở lục lạp cạn kiệt, O₂ tích lũy nhiều.

- Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp.

IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP VÀ MÔI TRƯỜNG

1. Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp:

- Hô hấp và quang hợp là 2 quá trình phụ thuộc lẫn nhau.

- Sản phẩm của quang hợp (C₆H₁₂O₆ + O₂) là nguyên liệu của hô hấp và chất ôxi hóa trong hô hấp.