Giải chi tiết Sinh học 11 Cánh diều mới bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật
Giải bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật sách sinh học 11 cánh diều. Phần đáp án chuẩn, hướng dẫn giải chi tiết cho từng bài tập có trong chương trình học của sách giáo khoa. Hi vọng, các em học sinh hiểu và nắm vững kiến thức bài học.
Mở đầu
Quan sát hình 2.1, cho biết cây có biểu hiện như thế nào khi không được cung cấp đủ nước và dinh dưỡng khoáng? Nên làm gì để tránh xảy ra các hiện tượng này
Hướng dẫn trả lời:
Cây có hiện tượng khô héo, vàng lá và có thể chết khi không được cung cấp đủ nước và dinh dưỡng khoáng. Để tránh xảy ra hiện tượng này, nên cung cấp đầy đủ nước và dinh dưỡng khoáng cần thiết cho cây trồng.
HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI
I. VAI TRÒ CỦA NƯỚC VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ KHOÁNG ĐỐI VỚI THỰC VẬT
II. SỰ HẤP THỤ NƯỚC, MUỐI KHOÁNG VÀ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY
Câu hỏi 1: Quan sát hình 2.3 và cho biết sự trao đổi nước trong cây bao gồm những quá trình nào?
Hướng dẫn trả lời:
Sự trao đổi nước trong cây bao gồm 3 quá trình: thoát hơi nước ở lá, vận chuyển nước trong thân, hấp thụ nước ở rễ
Câu hỏi 2: Quan sát Hình 2.3, cho biết:
- Cây hấp thụ nước và khoáng nhờ cơ quan nào?
- Nước và khoáng được hấp thụ vào rễ cây nhờ cơ chế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Cây hấp thụ nước và khoáng nhờ rễ cây có các tế bào lông hút.
Nước được hấp thụ vào rễ cây nhờ cơ chế thẩm thấu (thụ động): nước di chuyển từ dung dịch đất (môi trường nhược trương) vào tế bào lông hút (môi trường ưu trương)
Khoáng được hấp thụ vào rễ cây theo hai cơ chế:
- Cơ chế thụ động: ion khoán từ dung dịch đất (nơi có nồng độ cao) khuếch tán đến dịch bào tế bào lông hút (nơi có nồng độ thấp); hoặc xâm nhập vào rễ cây theo dòng nước liên kết; hoặc từ về mặt keo đất trao đổi với ion khoáng trên bề mặt rễ khi có sự tiếp xúc trực tiếp giữa lông hút và hạt keo đất.
- Cơ chế chủ động: phần lớn ion khoáng xâm nhập từ dung dịch đất vào rễ cây ngược chiều nồng độ, đòi hỏi tiêu tốn năng lượng ATP.
Câu hỏi 3: Quan sát hình 2.4, mô tả con đường di chuyển của nước và khoáng từ tế bào lông hút vào rễ.
Hướng dẫn trả lời:
- Con đường gian bào: nước và các ion khoáng di chuyển hướng tâm trong khoảng trống giữa các tế bào và khoảng trống giữa các bó sợi cellulose trong thành tế bào. Khi đến lớp nội bì, nước và các ion khoáng bị đai Caspary trong thành tế bào nội bì chặn lại. Dòng nước và các ion khoáng chuyển sang con đường tế bào chất. Nhờ có đai Caspary mà các ion khoáng được hấp thụ vào rễ một cách có chọn lọc cả về thành phần và số lượng.
- Con đường tế bào chất: nước và khoáng di chuyển hướng tâm qua tế bào chất của các lớp tế bào vỏ rễ đến mạch gỗ thông qua cầu sinh chất.
Câu hỏi 4: Quan sát hình 2.5, cho biết nước và khoáng hấp thụ ở rễ được đưa đến các cơ quan khác như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Nước và khoáng hấp thụ ở rễ được đưa đến các cơ quan khác nhờ mạch gỗ: Nước và chất khoáng từ rễ được vận chuyển một chiều trong mạch gỗ của thân lên lá và các cơ quan phía trên
III. SỰ THOÁT HƠI NƯỚC Ở THỰC VẬT
Câu hỏi 1: Quá trình thoát hơi nước ở thực vật diễn ra như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
- Thoát hơi nước qua lớp cutin: nước khuếch tán từ khoảng gian bào qua thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài. Tốc độ thoát hơi nước qua lớp cutin phụ thuộc vào độ dày của lớp cutin. Lớp cutin cnagf dàu thì sự khuếch tán qua lớp cutin càng nhỏ và ngược lại.
- Thoát hơi nước qua khí khổng: là con đường thoát hơi nước chủ yếu ở thực vật, gồm 3 giai đoạn: nước chuyển thành dạng hơi đi vào gian bào, hơi nước từ gian bào khuếch tán qua lỗ khí vào khí quyển xung quanh bề mặt lsaa, hơi nước khuếch tán từ không khí quanh bề mặt lá ra không khí xa hơn. Tốc độ thoát hơi nước qua khí khổng do độ mở của khí khổng điều tiết.
Câu hỏi 2: Quan sát hình 2.6 và giải thích cơ chế đóng mở của khí khổng
Hướng dẫn trả lời:
Khi tế bào khí khổng tích lũy các chất thẩm thấu sẽ trương nước, thành mỏng phía ngoài bị căng mạnh và đẩy ra xa khỏi lỗ khí, thành dày phía trong bị căng yếu hơn khi khí khổng mở. Ngược lại, sự giải phóng các chất thẩm thấu khỏi tế bào khí khổng làm giảm sự hút nước, lỗ khí đóng lại.
Câu hỏi 3: Thoát hơi nước có vai trò gì đối với thực vật?
Hướng dẫn trả lời:
- Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên
- Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất
- Đảm bảo CO2 có thể khuếch tán vào lá, cung cấp cho quang hợp
- Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường
Câu hỏi 4: Quan sát hình 2.7 và cho biết cây có thể lấy nitrogen từ đâu?
Hướng dẫn trả lời:
- Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại ở dạng tự do trong khí quyển và các dạng hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ
- Sự phóng lửa điện trong khí quyển làm oxi hóa N2 thành NO3-
- Cố định nitrogen tự do thành NH4+ nhờ một số vi sinh vật sống tự do hay cộng sinh với thực vật
- Vi sinh vật phân giải hợp chất nitrogen hữu cơ
- Con người bổ sung phân bón nitrogen cho cây trồng
Câu hỏi 5: Nitrate và ammonium được biến đổi trong cây như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Quá trình khử nitrate trong cây: NO3- sau khi được hấp thụ cần được chuyển hóa thành NH4+ trong các cơ quan thực vật.
NH4+ sau khi được hấp thụ hoặc hình thành từ quá trình khử nitrate sẽ nhanh chóng kết hợp với các keto acid sinh ra các amino acid sơ cấp
LUYỆN TẬP
Câu hỏi 1: Quan sát hình 2.3, xác định nguyên tố dinh dưỡng khoáng bị thiếu theo gợi ý ở bảng 2.2
Hướng dẫn trả lời:
Lá cây biểu hiện thiếu nguyên tố khoáng | Tên nguyên tố khoáng bị thiếu | Triệu chứng khi thiếu nguyên tố khoáng |
| Potassium | Lá màu vàng nhạt, mép lá màu đỏ |
| Phosphorus | Lá nhỏ, màu lục đậm; thân, rễ kém phát triển |
| Magnesium | Lá màu vàng; mép phiến lá màu cam đỏ |
| Nitrogen | Cây bị còi cọ, chóp lá hóa vàng |
Câu hỏi 2: Mô tả đặc điểm dòng vận chuyển trong mạch gỗ và mạch rây theo gợi ý ở bảng 2.3.
Bảng 2.3. Dòng mạch gỗ và dòng mạch rây
Đặc điểm | Dòng mạch gỗ | Dòng mạch rây |
Chất được vận chuyển | ? | ? |
Chiều vận chuyển | ? | ? |
Động lực vận chuyển | ? | ? |
Hướng dẫn trả lời:
Đặc điểm | Dòng mạch gỗ | Dòng mạch rây |
Chất được vận chuyển | Nước, các chất khoáng hòa tan và một số hợp chất hữu cơ như amino acid, amide, cytokinine, alkaloid, ... | Các sản phẩm quang hợp (chủ yếu là sucrose), một số hợp chất như amino acid, hormone thực vật (phytohormone), các ion khoáng tái sử dụng |
Chiều vận chuyển | Từ rễ được vận chuyển một chiều trong mạch gỗ của thân cây lên lá và các cơ quan phía trên | Được vận chuyển trong mạch rây từ lá đến rễ và các cơ quan dự trữ |
Động lực vận chuyển | Áp suất rễ (lực đẩy), thoát hơi nước ở lá (lực kéo), lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và lực bám giữa các phân tử nước với thành mạch gỗ (động lực trung gian) | Chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (nơi có áp suất thẩm thấu cao) và các cơ quan sử dụng (nơi có áp suất thẩm thấu thấ |
Câu hỏi 3: Giải thích tại sao quá trình thoát hơi nước có ích với thực vật dù tiêu tốn phần lớn lượng nước cây hấp thụ được.
Hướng dẫn trả lời:
Bởi vì quá trình thoát hơi nước giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của cây:
- Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên
- Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất
- Đảm bảo CO2 có thể khuếch tán vào lá, cung cấp cho quang hợp
- Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường
Chính vì vậy mà quá trình thoát hơi nước có ích với thực vật dù tiêu tốn phần lớn lượng nước cây hấp thụ được.
Câu hỏi 4: Hãy cho biết ý nghĩa của sự hình thành amide trong cơ thể thực vật.
Hướng dẫn trả lời:
NH4+ có thể kết hợp với glutamic acid, aspartic acid tạo thành các amide có vai trò là chất dự trữ NH4+ cho cơ thể thực vật khi cần sinh tổng hợp amino acid
VẬN DỤNG
Molybdenum tham gia cấu tạo enzyme nitrogenase. Giải thích cơ sở sinh học của việc thường xuyên bổ sung molybdenum cho cây họ Đậu.
Hướng dẫn trả lời:
Molybdenum có vai trò quan trọng đối với nhiều quá trình sinh lí sinh hóa trong cây: quá trình dinh dưỡng (sự hút dinh dưỡng cố định đạm và khử nitrate) quá trình hô hấp (sự oxy hóa - khử) quá trình quang hợp (sự hoạt hóa diệp lục và sự khử CO2). Sự chuyển hóa gluxide, sự tạo các bộ phần mới, tạo thân, tạo rễ và ảnh hưởng đến tính chống chịu.