Giải chi tiết Sinh học 11 Kết nối 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 kết nối. 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
Nước và chất khoáng có vai trò gì đối với thực vật? Chúng được thực vật hấp thụ và sử dụng như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Nước và chất khoáng có vai trò quan trọng trong việc sinh trưởng và phát triển của thực vật.
- Nước giúp hòa tan các chất dinh dưỡng có trong đất và những chất do phân bón cung cấp để tạo thành một dung dịch mà rễ cây có thể dễ dàng hấp thụ, giúp thoát hơi nước, rất cần thiết để duy trì sự hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất.
- Khoáng tham gia vào thành phần các chất cấu tạo nên hệ thống chất nguyên sinh, cấu trúc nên tế bào và các cơ quan, tham gia vào quá trình điều chỉnh các hoạt động trao đổi chất, các hoạt động sinh lý trong cây.
Nước và khoáng được thực vật hấp thụ từ đất qua hệ rễ và được sử dụng như chất sống giúp thực vật sinh trưởng và phát triển
I. VAI TRÒ CỦA NƯỚC VÀ CHẤT KHOÁNG (SGK)
II. QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT (SGK)
DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 1: Nước tham gia vào những hoạt động, quá trình sinh lí nào trong đời sống của thực vật?
Hướng dẫn trả lời:
Nước tham gia vào thành phần cấu tạo của tế vào và chi phối các quá trình sinh lí diễn ra trong cây:
- Là thành phần cấu tạo của tế bào
- Là dung môi hòa tan các chất, tham gia vào quá trình vận chuyển các chất trong cây
- Điều hòa nhiệt độ của cơ thể thực vật
- Là nguyên liệu, môi trường của các phản ứng sinh hóa
Câu hỏi 2: Thực vật hấp thụ nước và ion khoáng theo những cơ chế nào? Làm thế nào để nhận biết được triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng?
Hướng dẫn trả lời:
Hấp thụ nước ở tế bào lông hút:
- Rễ hấp thụ nước từ đất theo cơ chế thẩm thấu: Dịch tế bào biểu bì lông hút của rễ có nồng độ chất tan cao hơn so với dịch trong đất (ưu trương so với dịch trong đất), nên nước sẽ di chuyển từ đất vào tế bào lông hút.
Hấp thụ khoáng ở tế bào lông hút theo hai cơ chế:
- Cơ chế thụ động: Chất khoáng hòa tan trong đất khuếch tán từ đất (nơi có nồng độ chất khoáng cao) vào rễ (nơi có nồng độ chất khoáng thấp).
- Cơ chế chủ động: Chất khoáng được vận chuyển từ đất vào rễ ngược chiều gradient nồng độ, nhờ các chất mang được hoạt hóa bằng năng lượng.
Vận chuyển nước và chất khoáng từ lông hút vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường:
- Con đường gian bào: Nước và chất khoáng di chuyển qua thành tế bào, dọc theo không gian giữa các tế bào (gian bào), qua lớp vỏ gặp vành đai Caspary không thấm nước nên chúng xuyên qua lớp màng tế bào.
- Con đường tế bào chất: Nước và chất khoáng di chuyển từ tế bào chất của tế bào lông hút qua tế bào chất của các lớp tế bào trong rễ thông qua hệ thống cầu sinh chất và vào mạch gỗ ở trung trụ
Triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng: Cây trồng sẽ xuất hiện những triệu chứng quan sát thấy trên cây như hiện tượng biến màu, biến dạng của lá, thân, quả, ...
Câu hỏi 3: Trình bày quá trình trao đổi nước và khoáng ở nhóm thực vật trên cạn bằng cách hoàn thành bảng mẫu sau vào vở:
Giai đoạn | Cơ quan thực hiện | Con đường | Vai trò |
Hấp thụ nước và khoáng | ? | ? | ? |
Vận chuyển nước và khoáng | ? | ? | ? |
Thoát hơi nước | ? | ? | ? |
Hướng dẫn trả lời:
Giai đoạn | Cơ quan thực hiện | Con đường | Vai trò |
Hấp thụ nước và khoáng | Rễ | Vận chuyển từ lông hút vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường: con đường gian bào và con đường tế bào chất. | Vận chuyển nước và các chất khoáng từ đất vào rễ, cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây. |
Vận chuyển nước và khoáng | Thân | Hai con đường:
| Vận chuyển nước và các chất khoáng từ rễ đến các cơ quan của cây, giúp cây có đủ nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển. |
Thoát hơi nước | Lá | Hai con đường:
|
|
Câu hỏi 4: Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước theo cơ chế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước bởi hai tác nhân chính là ánh sáng và stress:
- Ánh sáng thúc đẩy quang hợp làm tăng tổng hợp đường trong tế bào khí khổng và hoạt hóa bơm ion trên màng tế bào khí khổng dẫn đến tăng nồng độ các ion
,
, ... trong tế bào. Kết quả là áp suất thẩm thấu của tế bào khí khổng tăng lên, làm tế bào hút nước và khí khổng mở. Tuy nhiên, nếu cường độ ánh sáng quá mạnh làm tăng nhiệt độ lá, khi đó tế bào khí khổng sẽ bị mất nước và đóng lại.
- Khi thực vật bị stress (ví dụ: hạn hán) cây tăng tổng hợp abscisic acid, hàm lượng acid này tăng thúc đẩy bơm
III. DINH DƯỠNG NITROGEN (SGK)
DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 1: Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại cây ngũ cốc như lá, ngô thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Gải thích?
Hướng dẫn trả lời:
Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại ngũ cốc như lúa, ngô sẽ khiến lượng đạm bị cung cấp quá mức và sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp tới cây trồng:
- Ở mức độ nhẹ, cây nên sẽ không có độ cứng cáp, thân cây yếu và rễ cây thối nhũn, đổ gãy.
- Ở mức độ nặng, cây có thể bị ngộ độc đạm và khả năng sống thấp, cây dễ bị bệnh hơn.
Giải thích: Ở mức độ nhẹ, cây phát triển nhanh hơn mức bình thường nên sẽ ko thể phát triển toàn diện dẫn đến hiện tượng thân cây yếu và không có độ cứng cáp. Ở mức độ nặng, hàm lượng phân đạm nhiều sẽ giết chết các vi sinh vật có lợi để bảo vệ đất trồng khỏi bệnh tật, khiến cây dễ mắc bệnh.
Câu hỏi 2: Dựa vào sơ đồ Hình 2.9, kể tên các nguồn cung cấp nitrogen cho cây. Cho biết thực vật có thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí hay không?
Hướng dẫn trả lời:
Các nguồn cung cấp nitrogen cho thực vật:
- Khí quyển
- Các vi sinh vật cố định đạm
- Vật chất hữu cơ (xác sinh vật)
- Phân bón, khoáng vô cơ trong đất
Nitrogen tồn tại ở dạng tự do (N2) trong khí quyển, nhưng thực vật chỉ có thể hấp thụ được nitrogen ở dạng vô cơ (). Nên thực vật không thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí mà dưới tác động của yếu tố vật lí (sấm sét) hoặc hoạt động của một số nhóm vi khuẩn mà nitrogen trong khí quyển và trong các hợp chất hữu cơ được chuyển hóa thành dạng
cây có thể hấp thụ được
Câu hỏi 3: Nitrogen vô cơ () cây hấp thụ vào được chuyển hóa thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein, ...) theo những cách nào?
Hướng dẫn trả lời:
Nitrogen vô cơ () cây hấp thụ vào được chuyển hóa thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein, ...) theo hai quá trình: khử nitrate và đồng hóa ammonium.
- Quá trình khử nitrate: chuyển nitrogen từ dạng
thành dạng
. Quá trình này diễn ra qua hai bước dưới sự xúc tác của enzyme nitrate reductase và nitrite reductase theo sơ đồ sau:
- Quá trình đồng hóa ammonium: Ammonium được cây hấp thụ và hình thành từ quá trình khử nitrate sẽ tham gia vào quá trình tổng hợp amino aicd hoặc tạo các amide theo 2 cách: ammonium kết hợp với keto acid tạo thành amino acid (VD:
IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG (SGK)
DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật?
Hướng dẫn trả lời:
Ánh sáng:
- Thúc đẩy khí khổng mở, làm tăng tốc độ thoát hơi nước ở lá, tạo động lực cho quá trình hấp thụ, vận chuyển nước và chất khoáng ở rễ và thân, là yếu tố quan trọng của quá trình quang hợp tạo chất hữu cơ, cung cấp nguyên liệu cho hoạt động hô hấp, qua đó giải phóng năng lượng cần thiết cho quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất trong cây.
Nhiệt độ: tốc độ hấp thụ nước và nguyên tố khoáng tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ.
- Nhiệt độ giảm làm giảm khả năng hô hấp của rễ và khuếch tán của chất khoáng trong đất, dẫn đến khả năng hấp thụ khoáng của hệ rễ giảm.
- nhiệt độ tăng quá cao (trên
) thì lông hút có thể bị tổn thương hoặc chết, enzyme tham gia vào hoạt động trao đổi chất bị biến đổi, dẫn đến giảm hoặc dừng hấp thụ nước và khoáng.
Độ ẩm đất và không khí: độ ẩm đất tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ nước và khoáng của hệ rễ, độ ẩm không khí ảnh hưởng gián tiếp đến hoạt động trao đổi nước và khoáng thông qua việc tác động đến quá trình thoát hơi nước.
- Độ ẩm đất phù hợp giúp cho quá trình hô hấp thuận lợi và làm tăng trưởng kích thước của hệ rễ, do đó tăng lượng nước và khoáng hấp thụ được.
- Độ ẩm đất quá cao hoặc quá thấp sẽ làm giảm hô hấp và ức chế sinh trưởng của rễ, dẫn đến giảm lượng nước và chất khoáng hấp thụ.
- Độ ẩm không khi cao làm giảm tỉ lệ hoạt động và độ mở của khí khổng, từ đó dẫn đến giảm cường độ thoát hơi nước.
- Độ ẩm không khi thấp, cường độ thoát hơi nước tăng lên, qua đó thúc đẩy quá trình hấp thụ nước và khoáng.
V. ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP (SGK)
DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM
Câu hỏi 1: Trong hoạt động tưới nước, cần lưu ý gì để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây?
Hướng dẫn trả lời:
Trong sản xuất, để duy trì trạng thái cân bằng nước trong cây, cần tưới tiêu nước hợp lí, tức là cung cấp vừa đủ lượng nước cần thiết, đáp ứng nhu cầu của cây trồng. Lượng nước này thay đổi theo loài, giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây và cách tưới. Như vậy, tưới tiêu nước hợp lí là tưới nước đúng nhu cầu sinh lí của cây, đúng thời điểm cây cần và đúng phương pháp.
Câu hỏi 2: Việc bón quá ít hoặc quá nhiều phân bón sẽ ảnh hưởng như thế nào đến đất và cây trồng?
Hướng dẫn trả lời:
Trong giới hạn nhất định, lượng phân bón cung cấp tỉ lệ thuận với năng suất cây trồng.
- Nếu bón phân với quá ít, không đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng của cây, triệu chứng thiếu khoáng sẽ xuất hiện, cây còi cọc và chậm lớn dẫn đến giảm năng suất cây trồng.
- Nếu bón phân quá nhiều sẽ dẫn đến dư thừa và gây độc cho cây. Dư thừa phân bón có thể tiêu diệt các sinh vật có lợi trong đất (vi sinh vật cố định đạm, phân giải chất hữu cơ, ...), làm ô nhiễm đất và nước ngầm, tồn dư trong mô thực vật gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và vật nuôi khi sử dụng thực vật làm thức ăn.
LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
Câu hỏi 1: Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây, ... chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển nào của thực vật?
Hướng dẫn trả lời:
Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây, ... chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên khi cơ quan nguồn như lá bị tổn thương, quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng bị kém đi, quá trình trao đổi chất giảm. Chính vì điều này, bản thân nó không thể tự thực hiện quá trình trao đổi chất mà cần dùng các chất dinh dưỡng từ cơ quan dự trữ.
Câu hỏi 2: Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện như thế nào? Giải thích.
Hướng dẫn trả lời:
Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện rễ bị thối hỏng, cây bị chết.
Giải thích:
- Khi đất bị ngập nước, oxy trong không khí không thể khuếch tán vào đất, rễ cây không thể lấy oxy để thực hiện quá trình hô hấp.
- Nếu quá trình ngập úng kéo dài -> thiếu oxy sẽ gây cản trở đến quá trình hô hấp bình thường của rễ -> sẽ gây ra hiện tượng hô hấp kị khí sinh ra các chất độc hại tích lũy ở tế bào và làm cho lông hút bị chết, rễ bị thối hỏng, không hình thành được lông hút mới.
Hai lí do trên làm cho rễ không hút được nước, trong khi quá trình thoát hơi nước vẫn diễn ra bình thường, nên cây bị héo và chết. Hiện tượng này gọi là hạn sinh lí (môi trường không thiết nước nhưng cây không hút được).
Câu hỏi 3: Giải thích tại sao trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc.
Hướng dẫn trả lời:
Trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc. Bởi vì,
- Phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) có các chất dinh dưỡng thường ở dạng khó tiêu (dạng không hòa tan) nên cây không thể sử dụng ngay được, phải có thời gian để phân bón phân hủy thành các chất hòa tna cây mới sử dụng được.
- Phân vô cơ có các chất dinh dưỡng thường ở dạng hòa tan, cây có thể sử dụng ngay sau khi được bón, nên loại phân vô cơ được sử dụng để bón thúc.