CHUYÊN ĐỀ 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT (TIẾP)
PHẦN 2: SỰ HẤP THỤ KHOÁNG VÀ TRAO ĐỔI NITƠ Ở THỰC VẬT
A. LÝ THUYẾT
1. Sự hấp thụ các nguyên tố khoáng
Các nguyên tố khoáng thường được hấp thụ vào cây dưới dạng ion qua hệ thống rễ là chủ yếu. Có hai cách hấp thụ các ion khoáng ở rễ:
* Cách bị động:
- Các ion khoáng khuyếch tán theo sự chênh lệch nồng độ từ cao đến thấp.
- Các ion khoáng hoà tan trong nước và vào rễ theo dòng nước.
- Các ion khoáng hút bám trên bề mặt các keo đất và trên bề mặt rễ trao đổi với nhau khi có sự tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất. Cách này gọi là hút bám trao đổi.
* Cách chủ động:
- Mang tính chọn lọc và ngược với gradient nồng độ nên cần thiết phải có năng lượng, tức là sự tham gia của ATP và của một chất trung gian ,thường gọi là chất mang.
- ATP và chất mang được cung cấp từ quá trình trao đổi chất, mà chủ yếu là quá trình hô hấp. Như vậy lại một lần nữa chúng ta thấy rằng:
Quá trình hấp thụ nước và các chất khoáng đều liên quan chặt chẽ với quá trình hô hấp của rễ.
2. Vai trò của các nguyên tố khoáng
2.1. Vai trò của các nguyên tố đa lượng:
Các nguyên tố đa lượng thường đóng vai trò cấu trúc trong tế bào, là thành phần của các đại phân tử trong tế bào (protein, lipit, axit nucleic,...). Các nguyên tố đa lượng còn ảnh hưởng đến tính chất của hệ thống keo trong chất nguyên sinh như: Điện tích bề mặt, độ ngậm nước, độ nhớt và độ bền vững của hệ thống keo.
2.2. Vai trò của các nguyên tố vi lượng:
Các nguyên tố vi lượng thường là thành phần không thể thiếu được hầu hết các enzym. Chúng hoạt hoá cho các enzym này trong các quá trình trao đổi chất của cơ thể.
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
I. Câu hỏi tự luận
Câu 1. Vì sao trong mô thực vật xảy ra quá trình khử nitrat?
Trả lời:
- Nitơ ở dạng NO3- có nhiều trong đất và được thực vật hấp thụ dễ dàng.
- Nitơ ở dạng NO3- là dạng ôxi hoá, còn trong cây cần nhiều Nitơ ở dạng khử NH2, NH3, NH4+ để tạo ra các axit amin.
- Do đó, ở thực vật cần có quá trình khử NO3- để tạo ra NH4+ và tiếp tục được đồng hoá tạo ra aa để dự trữ nitơ và prôtêin.
Câu 2. Tại sao đất chua thường nghèo các chất dinh dưỡng?
Trả lời:
- Đất chua có nhiều ion H+ .Các ion H+ trong dịch đất sẽ thực hiện phản ứng trao đổi ion, các ion H+ bám trên bề mặt hạt keo đẩy các ion khoáng ra dịch đất. Các ion khoáng bị rửa trôi làm cho đất bị nghèo chất dinh dưỡng.
Câu 3a. Cây xanh sử dụng nguồn N không khí và trong đất bằng phương thức nào?
b. Nhóm VSV nào có khả năng cố định nitơ khí quyển? Cho biết điều kiện để mỗi nhóm thực hiện được quá trình cố đinh đạm?
c. Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ chất nào?
Trả lời:
a. Cây xanh sử dụng nguồn N trong không khí và trong đất bằng phương thức sau:
- Nguồn N trong không khí:
+ Khi có sấm chớp: N2 + O2 → HNO3 → các hợp chất nitrat → cây dễ hấp thụ.
+ Hoạt động của các VSV tự do và cộng sinh có khả năng cố định nitơ cho đất, từ đó biến đổi thành các hợp chất chứa nitơ ⇒ cây dễ hấp thụ
- Nguồn N trong đất: Do sự phân huỷ xác, bã động, thực vật
+ Sự hoá mùn: Xác động, thực vật nhờ vi khuẩn, nấm phân giải thành chất mùn ⇒ các aa
+ Sự hoá amoniac: các aa tiếp tục nhờ vi khuẩn phân giải thành ure sau đó được phân giải tiếp tục thành NH3
+ Sự hoá nitrit: NH3 oxihoá thành HNO2 sau đó hình thành muối nitrit
+ Sự hoá nitrat: HNO2 oxihoá thành HNO3 sau đó hình thành muối nitrat
b. Nhóm VSV có khả năng cố định nitơ khí quyển:
- Vi khuẩn sống tự do trong đất và trong nước: Nostoc, Clostridium…
- Vi khuẩn cộng sinh: Rhizobium, Anabaena azollae…
* Điều kiện để mỗi nhóm thực hiện được quá trình cố đinh đạm:
+ Có các lực khử mạnh
+ Được cung cấp năng lượng ATP
+ Có sự tham gia của enzim nitrogenaza
+ Thực hiện trong điều kiện kị khí
c. Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ glucozơ vì:
Quá trình khử N2 thành NH3 sử dụng lực khử NADH, chất này được tạo ra từ quá trình hô hấp. Mà hô hấp sử dụng nguyên liệu là glucozơ, nguyên tử H trong glucozơ được gắn với NAD để tạo thành NADH.
Câu 4. Trình bày mối quan hệ giữa chu trình Crep và qúa trình đồng hoá NH3?
Trả lời:
- Chu trình Crep tạo ra các axit hữu cơ như α – xêtôglutarat, fumarat, oxalôaxetat. Các axit hữu cơ sẽ kết hợp với NH3 để tạo ra các aa ⇒ dự trữ nito và protein.
Câu 5. Có người nói: Khi chu trình Crep ngừng hoạt động thì cây có thể bị ngộ độc bởi NH3. Điều đó đúng hay sai? Giải thích?
Trả lời:
- Chu trình Krebs tạo ASTT để rễ dễ dàng nhận nitơ.
- Có mối quan hệ chặt chẽ giữa các sản phẩm của chu trình Krebs với hàm lượng NH3 trong cây. Vì các sản phẩm này cùng với NH3 → các axit amin → protein.
Axit piruvic + NH3 → Alanin
Axit glutamic + NH3 → Glutamic
Axit fumaric + NH3 → Aspactic
Và các axit hữu cơ kết hợp với NH3 tạo thành các amit làm cây không ngộ độc
Câu 6. Tác dụng của việc bón phân? Để xác định lượng phân bón cần bón cho một thu hoạch định trước thì phải căn cứ vào các yếu tố nào?
Trả lời:
- Tác dụng:
+ Cung cấp các nguyên tố khoáng thiếu hụt cho đất
⇒ Phục hồi độ phì nhiêu cho đất nếu bón phân kịp thời, đúng liều lượng, đúng loại
+ Cung cấp nguyên liệu cho cấu tạo các thành phần của cây
Các nguyên tố khoáng được cây hấp thụ, chuyển hoá và cung cấp cho quá trình TĐC ở cây ⇒ nếu 1 trong các nguyên tố khoáng bị thiếu thì sự sinh trưởng của cây bị giới hạn hoặc ngừng sinh trưởng
- Yếu tố xác định lượng phân bón:
+ Nhu cầu dinh dưỡng của cây
+ Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất
+ Hệ số sử dụng phân bón: lượng phân bón cây sử dụng được so với tổng lượng phân bón
Câu 7. Tại sao khi trồng lúa phải làm cỏ sục bùn?
Trả lời:
- Đất trồng lúa thường xuyên ngập nước ⇒ dễ bị thiếu Oxi
+ → ảnh hưởng đến hô hấp ở rễ → ảnh hưởng đến quá trình hút nước và hút khoáng → ảnh hưởng đến sinh trưởng – phát triển
+ → VSV hoạt động hô hấp kị khí → Tạo các khí độc hại → gây ngộ độc cho cây
Khi làm cỏ sục bùn sẽ loại bỏ cỏ, tránh cạnh tranh chất dinh dưỡng, oxi với lúa, đồng thời làm tăng lượng oxi trong đất - rế hô hấp tốt hơn
Câu 8. a. Vì sao sau cơn mưa có nhiều sấm sét thì cây xanh tươi tốt hơn, mọc lá non nhiều hơn?
b. Để cho cây lúa lốp không bị đổ lúc bông lúa sắp chính, người ta bón phân gì? Vì sao phải sử dụng loại phân đó?
Trả lời:
a. Vì: - Trong các cơn mưa có sấm sét, một lượng nhỏ nitơ trong không khí đã bị oxi hóa dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao thành NO3- theo phản ứng:
N2 + O2 → 2NO + O2 → 2NO2+ H2O → HNO3 → H+ +NO3-
- Cây được cung cấp nguồn N, mặc dù ít, cùng với nước nên thực hiện quá trình quang hợp, trao đổi nước tốt hơn nên cây xanh tốt hơn
b. Người ta bón phân K vì K giúp tích luỹ xenlulozơ, hemixenlulozơ, pectin trong vách tế bào thực vạt, làm cho tế bào cứng cáp hơn giúp tăng khả năng chống đổ của lúa
Câu 9. Cơ sở sinh học của việc bón phân qua lá? Trong trường hợp nào bón phân qua lá sẽ có lợi ích hơn bón phân vào đất (bón phân cho rễ)
Trả lời:
- Cơ sở sinh học của việc bón phân qua lá: Sự hấp thụ các chất dinh dưỡng qua khí khổng, hoặc có thể thấm qua lớp cutin theo građien nồng độ.
- Trong trường hợp bón phân qua lá sẽ có lợi ích hơn bón phân vào đất (bón phân cho rễ):
+ Trong đất có Ca, hàm lượng Fe dễ tiêu thấp, cây bị thiếu Fe (bệnh lúa vàng vôi) => phân bón lá có hiệu quả hơn so với bón phức chất chứa sắt cho đất, đồng thời cũng là phương tiện giảm bớt độc tính của Mn.
+ Đất khô hạn, tầng đất mặt thiếu nước và giảm đáng kể các chất dễ tiêu trong mùa sinh trưởng => bón phân qua lá sẽ có hiệu quả hơn
II. Câu hỏi trắc nghiệm
(Check đáp án ở cuối bài)
Câu 1. Cây không sử dụng được nitơ phân tử N2 trong không khí vì:
A. Lượng N2 trong không khí quá thấp.
B. Lượng N2 tự do bay lơ lửng trong không khí không hòa vào đất nên cây không hấp thụ được.
C. Phân tử N2 có liên kết ba bền vững cần phải đủ điều kiện mới bẻ gãy được.
D. Do lượng N2 có sẵn trong đất từ các nguồn khác quá lớn.
Câu 2. Xác động thực vật phải trãi qua quá trình biến đổi nào cây mới sử dụng được nguồn nitơ?
A. Quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa.
B.Quá trình amôn hóa và phản nitrat hóa.
C. Quá trình amôn hóa và nitrat hóa.
D. Quá trình cố định đạm.
Câu 3. Điều kiện nào dưới đây không đúng để quá trình cố định nitơ trong khí quyển xảy ra?
A. Có các lực khử mạnh.
B. Được cung cấp ATP.
C. Có sự tham gia của enzim nitrôgenaza.
D. Thực hiện trong điều kiện hiếu khí.
Câu 4. Dạng nitơ nào cây có thể hấp thụ được?
A. NO2- và NO3-.
B. NO2- và NH4+.
C. NO3- và NH4+.
D. NO2- và N2.
Câu 5. Nitơ trong xác thực vật, động vật là dạng
A. Nitơ không tan cây không hấp thu được.
B. Nitơ muối khoáng cây hấp thu được.
C. Nitơ độc hại cho cây.
D. Nitơ tự do nhờ vi sinh vật cố định cây mới sử dụng được.
Câu 6. Vai trò của Nitơ đối với thực vật là:
A. Thành phần của axit nuclêôtit, ATP, phôtpholipit, côenzim; cần cho nở hoa, đậu quả.
B. Chủ yếu giữ cân bằng nước và ion trong tế bào, hoạt hoá enzim, mở khí khổng.
C. Thành phần của thành tế bào, màng tế bào, hoạt hoá enzim.
D. Thành phần của prôtêin và axít nuclêic cấu tạo nên tế bào, cơ thể.
Câu 7. Cố định nitơ khí quyển là quá trình
A. Biến N2 trong không khí thành nito tự do trong đất nhờ tia lửa điện trong không khí.
B. Biến N2 trong không khí thành đạm dể tiêu trong đất nhờ các loại vi khuẩn cố định đạm.
C. Biến N2 trong không khí thành các hợp chất giống đạm vô cơ.
D. Biến N2 trong không khí thành đạm dể tiêu trong đất nhờ tác động của con người.
Câu 8. Bón phân hợp lí là
A. Phải bón thường xuyên cho cây.
B. Sau khi thu hoạch phải bổ sung ngay lượng phân bón cần thiết cho đất.
C. Phải bón đủ cho cây ba loại nguyên tố quan trọng là N, P, K.
D. Bón đúng lúc, đúng lượng, đúng loại và đúng cách.
Câu 9. Quá trình chuyển hóa nitơ khí quyển không nhờ vào vi khuẩn
A. Azotobacter.
B. E.coli.
C. Rhizobium.
D. Anabaena.
Câu 10. Cách nhận biết rõ rệt nhất thời điểm cần bón phân là căn cứ vào:
A. Dấu hiệu bên ngoài của quả mới ra.
B. Dấu hiệu bên ngoài của thân cây.
C. Dấu hiệu bên ngoài của hoa.
D. Dấu hiệu bên ngoài của lá cây.
ĐÁP ÁN
1C. 2C. 3D. 4C. 5A. 6D. 7B. 8D. 9B. 10D ./.
