CHUYÊN ĐỀ 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT
PHẦN 1: TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT
A. LÝ THUYẾT
- Trao đổi nước ở thực vật bao gồm:
+ Quá trình hấp thụ nước ở rễ.
+ Quá trình vận chuyển nước từ rễ lên lá.
+ Quá trình thoát hơi nước từ lá ra ngoài không khí.
Ba quá trình này, trong điều kiện bình thường, hoạt động nhịp nhàng, liên tục, liên hệ khăng khít với nhau, tạo nên trạng thái cân bằng nước cần thiết cho sự sống của thực vật.
1. Quá trình hấp thụ nước ở rễ
- Thực vật thuỷ sinh hấp thụ nước từ môi trường xung quanh qua bề mặt các tế bào biểu bì của toàn cây.
- Thực vật trên cạn hấp thụ nước từ đất qua bề mặt tế bào biểu bì của rễ, trong đó chủ yếu qua các tế bào biểu bì đã phát triển thành lông hút.
Quá trình hấp thụ nước ở rễ xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau:
1.1. Giai đoạn nước từ đất vào lông hút
Để hấp thụ nước, tế bào lông hút có ba đặc điểm cấu tạo và sinh lí phù hợp với chức năng nhận nước từ đất:
- Thành tế bào mỏng, không thấm cutin
- Chỉ có một không bào trung tâm lớn
- Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh
Vì vậy các dạng nước tự do và dạng nước liên kết không chặt từ đất được lông hút hấp thụ một cách dễ dàng nhờ sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu (từ áp suất thẩm thấu thấp đến áp suất thẩm thâu cao),hay nói một cách khác,nhờ sự chênh lệch về thế nước (từ thế nước cao đến thế nước thấp).
1.2. Giai đoạn nước từ lông hút vào mạch gỗ (mạch xilem) của rễ
Sau khi vào tế bào lông hút, nước vận chuyển một chiều qua các tế bào vỏ, nội bì vào mạch gỗ của rễ do sự chênh lệch sức hút nước theo hướng tăng dần từ ngoài vào trong giữa các tế bào.
Có hai con đường vận chuyển nước từ lông hút vào mạch gỗ:
- Qua thành tế bào và các gian bào đến dải Caspary ( Con đường vô bào - Apoplats )
- Qua phần nguyên sinh chất và không bào ( Con đường tế bào - Symplats )
1.3. Giai đoạn nước bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân
Nước bị đẩy từ rễ lên thân do một lực đẩy gọi là áp suất rễ. Có hai hiện tượng minh hoạ áp suất rễ: Hiện tượng rỉ nhựa và hiện tượng ứ giọt.
Úp cây trong chuông thuỷ kín, sau một đêm, ta sẽ thấy các giọt nước ứ ra ở mép lá qua thuỷ khổng. Như vậy mặc dù không khí trong chuông thuỷ tinh đã bão hoà hơi nước, nước vẫn bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên lá và không thoát được thành hơi nên ứ thành các giọt.
2. Quá trình vận chuyển nước ở thân
- Đặc điểm của con đường vận chuyển nước từ rễ lên lá: Nước được chuyển từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của lá. Con đường này dài ( có thể tình bằng mét ) và nước vận chuyển chủ yếu qua mạch dẫn do lực đẩy của rễ, lực hút của lá và không bị cản trở, nên nước được vận chuyển với vận tốc lớn.
- Điều kiện để nước có thể vận chuyển ở con đường này: Đó là tính liên tục của cột nước, nghĩa là không có bọt khí trong cột nước.
- Cơ chế đảm bảo sự vận chuyển của cột nước: Lực cố kết giữa các phân tử H2O phải lớn cùng với lực bám của các phân tử H2O với thành mạch phải thắng được lực trướng ( trọng lượng cột nước ).
3. Quá trình thoát hơi nước ở lá
- Con đường thoát hơi nước ở lá: Có hai con đường:
+ Con đường qua khí khổng:
- Vận tốc lớn .
- Được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
+ Con đường qua bề mặt lá-qua cutin :
- Vận tốc nhỏ
- Không được điều chỉnh
4. Cơ sở khoa học của việc tới nước hợp lý cho cây trồng
- Cân bằng nước và vấn đề hạn của cây trồng
- Tưới nước hợp lí cho cây trồng:
- Khi nào cần tưới nước?
- Lượng nước cần tới là bao nhiêu?
- Cách tưới như thế nào?
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
I. Câu hỏi tự luận
Câu 1: Trình bày đặc điểm của bộ rễ liên quan đến chức năng hút nước và hút khoáng?
Trả ời:
Đặc điểm bộ rễ liên quan đến chức năng hút nước và hút khoáng:
- Rễ có khả năng đâm sâu, lan rộng.
- Có khả năng hướng hoá và hướng nước.
- Sinh trưởng liên tục.
- Trên bề mặt rễ có rất nhiều tế bào biểu bì biến đổi thành các tế bào lông hút
Câu 2:
a. Lông hút có đặc điểm cấu tạo như thế nào phù hợp với chức năng hút nước?
b. Số lượng lông hút thay đổi trong điều kiện nào?
Trả lời:
* Cấu tạo lông hút phù hợp với chức năng hút nước:
- Thành TB mỏng, không thấm cutin ⇒ dễ thấm nước
- Không bào trung tâm lớn ⇒ tạo áp suất thẩm thấu cao
- Có nhiều ti thể ⇒ hoạt động hô hấp mạnh ⇒ áp suất thẩm thấu lớn
* Số lượng lông hút thay đổi khi:
- Môi trường quá ưu trương, quá axit (chua), thiếu oxi
Câu 3: Tại sao nước được vận chuyển theo một chiều từ đất lên cây?
Trả lời:
- Do các TB ở cạnh nhau có ASTT khác nhau.
- Do quá trình thoát hơi nước ở lá liên tục diễn ra làm ASTT tăng dần từ ngoài vào trong, từ rễ lên lá.
⇒ Nước được vận chuyển theo một chiều.
Câu 4: Cho các thành phần sau đây: Lông hút, đai Caspari, tế bào nhu mô vỏ, tế bào trụ bì, tế bào nội bì, gian bào. Hãy mô tả 2 con đường đi của nước và các chất khoáng hoà tan trong nước từ đất tới mạch gỗ của cây?
Trả lời:
- Con đường tế bào chất: Nước và các chất khoáng hoà tan trong nước từ đất ⇒ lông hút ⇒ tế bào nhu mô vỏ ⇒ tế bào nội bì ⇒ tế bào trụ bì ⇒ mạch gỗ
- Con đường gian bào: Nước và các chất khoáng hoà tan trong nước từ đất ⇒ lông hút ⇒ gian bào ⇒ đai Caspari ⇒ tế bào nội bì ⇒ tế bào trụ bì ⇒ mạch gỗ
Câu 5: Giải thích vì sao cây trên cạn ngập úng lâu sẽ chết?
Trả lời:
* Vì: Khi bị ngập úng ⇒ rễ cây thiếu oxi ⇒ ảnh hưởng đến hô hấp của rễ ⇒ tích luỹ các chất độc hại đối với tế bào và làm cho lông hút chết, không hình thành lông hút mới ⇒ cây không hút nước ⇒ cây chết.
Câu 6. Trình bày khái niệm áp suất rễ? Giải thích tại sao áp suất rễ thường được quan sát ở cây bụi thấp?
Trả lời:
- Áp suất rễ: lực đẩy nước từ rễ lên thân.
- Áp suất rễ thường quan sát ở cây bụi thấp vì:
+ Áp suất rễ: không lớn
+ Cây bụi thấp: Do chiều cao thân ngắn, mọc thấp gần mặt đất, không khí dễ bão hòa (trong điều kiện ẩm ướt) nên áp suất rễ đủ mạnh để đẩy nước từ rễ lên lá ⇒ nên trong điều kiện môi trường bão hoà hơi nước thì áp suất rễ đẩy nước lên thân gây hiện tượng ứ giọt hoặc rỉ nhựa.
Câu 7. Con đường vận chuyển nước, chất khoáng hoà tan và chất hữu cơ trong cây?. Động lực vận chuyển của các con đường đó?
Trả lời:
|
Nội dung |
Nước và chất khoáng hoà tan |
Chất hữu cơ |
|
Con đường vận chuyển: |
Chủ yếu bằng con đường qua mạch gỗ, tuy nhiên nước có thể vận chuyển từ trên xuống theo mạch rây hoặc vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây hoặc ngược lại |
Theo dòng mạch rây
|
|
Động lực vận chuyển:
|
Lực đẩy của rễ (áp suất rễ), lực hút của lá (do thoát hơi nước) và lực trung gian (lực liên kết giữa các phân tử nước và lực bám giữa các phân tử nước với thành mạch dẫn ) |
Sự chênh lệch ASTT giữa cơ quan nguồn (nơi saccarozo được tạo thành) có ASTT cao và cơ quan chứa (nơi saccarozo được sử dụng hay dự trữ) có ASTT thấp |
Câu 8. Trình bày cấu tạo lá phù hợp với chức năng thoát hơi nước?
Trả lời:
- Bề mặt ngoài lá bao phủ bới lớp TB biểu bì.
- Các TB biểu bì có thể biến đổi thành TB khí khổng.
- Các TB khí khổng có lục lạp ⇒ tiến hành quang hợp.
- Thành TB trong dày, thành ngoài ngoài mỏng.
- Phủ bề mặt ngoài lá có thể phủ lớp cutin để chống thoát hơi nước.
Câu 9a. Tại sao tế bào lông rễ có thể hút nước theo cơ chế thẩm thấu?
b. Giải thích hiện tượng cây bị héo khi bón quá nhiều phân cho cây.
Trả lời:
a. Vì tế bào lông hút có đặc điểm như một thẩm thấu kế:
Màng sinh chất và khối chất nguyên sinh có thẩm tính chọn lọc giống như một màng bán thấm
tương đối.
Trong không bào chứa các muối hoà tancó nồng độ nhất định tạo ra tiềm năng thẩm thấu
(áp suất thẩm thấu).
Tiềm năng thẩm thấu đó thường lớn hơn dung dịch đất, tạo ra độ chênh lệch về áp suất thẩm
thấu ở 2 phía của màng tế bào: áp suất thẩm thấu bên trong tế bào lớn hơn bên ngoài tế bào.
Vì vậy, nước từ dungdịch đất đi vào bên trong tế bào.
b. Cây bị héo khi bón phân quá nhiều vì:
- Nồng độ muối trong dung dịch đất tăng cao, tiềm năng thẩm thấu trong tế bào không tạo ra
được sự chênh lệch áp suất thẩm thấu đáng kể, nên nước đã không đi ngoài vào trog tế bào được
⇒ Phần trên của cây sau khi thoát hơi nước đã không bù vào lại, thiếu nước, sức trương
nước của tế bào giảm nên bị héo.
Câu 10. Đặc điểm cấu tạo của rễ cây liên quan đến các con đường hấp thụ nước từ đất vào rễ như thế nào?
Trả lời:
* Đặc điểm cấu tạo của rễ :
-Biểu bì: tế bào biểu bì và các lông hút. Nước từ đất được hấp thụ vào rễ qua bề mặt biểu bì,
chủ yếu qua các lông hút. Lông hút làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa rễ cây và đất.
- Vỏ: các tế bào nhu mô.
- Nội bì : các tế bào nội bì có vòng đai Caspari bao quanh.
Nước được hấp thụ từ đất vào đến mạch gỗ của rễ theo 2 con đường: con đường gian bào
và con đường tế bào chất, nhưng khi vào đến nội bì sẽ bị vòng đai Caspari chặn lại nên phải
chuyển sang con đường tế bào chất .Vòng đai Caspari có vai trò điều chỉnh lượng nước vận chuyển vào mạch gỗ.
II. Câu hỏi trắc nghiệm
(Check đáp án ở cuối bài)
Câu 1. Nước không có vai trò nào sau đây?
A. Làm dung môi hòa tan các chất.
B. Đảm bảo hình dạng của tế bào.
C. Đảm bảo sự thụ tinh kép xảy ra.
D. Ảnh hưởng đến sự phân bố của thực vật.
Câu 2. Phát biểu đúng về mối quan hệ giữa trao đổi chất trong tế bào với trao đổi chất của cơ thể:
A. Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào là cơ sở cho sự trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường.
B. Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào không liên quan đến sự trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường.
C. Sự trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường là cơ sở cho chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.
D. Chỉ có trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường là quyết định sự tồn tại của sinh vật.
Câu 3. Các ion khoáng được hấp thụ vào rễ theo cơ chế nào?
A. Thụ động.
B. Chủ động.
C. Thụ động và chủ động.
D. Thẩm tách.
Câu 4. Áp suất rễ được thể hiện qua hiện tượng:
A. Rỉ nhựa.
B. Ứ giọt.
C. Rỉ nhựa và ứ giọt.
D. Thoát hơi nước.
Câu 5. Nguyên nhân của hiện tượng ứ giọt là do:
I. Lượng nước thừa trong tế bào lá thoát ra
II. Có sự bão hòa hơi nước trong không khí
III. Hơi nước thoát từ lá rơi lại trên phiến lá
IV. Lượng nước bị đẩy từ mạch gỗ của rễ lên lá, không thoát được thành hơi qua khí khổng đã ứ thành giọt ở mép lá
A. I, II. B. I, III. C. II, III. D. II, IV.
Câu 6. Lực đóng vai trò chính trong quá trình vận chuyển nước ở thân là:
A. lực đẩy của rể (do quá trình hấp thụ nước).
B. lực hút của lá (do quá trình thoát hơi nước).
C. lực liên kết giữa các phân tử nước.
D. lực bám giữa các phân tử nước với thành mạch dẫn.
Câu 7. Áp suất rễ là:
A. áp suất thẩm thấu của tế bào rễ.
B. lực đẩy nước từ rễ lên thân.
C. lực hút nước từ đất vào tế bào lông hút.
D. độ chênh lệch áp suát thẩm thấu tế bào lông hút với nồng độ dung dịch đất.
Câu 8. Con đường thoát hơi nước qua bề mặt lá (qua cutin) có đặc điểm
A. vận tốc nhỏ, được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
B. vận tốc lớn, không được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
C. vận tốc nhỏ, không được điều chỉnh.
D. vận tốc lớn, được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
Câu 9. Con đường thoát hơi nước qua khí khổng có đặc điểm
A. vận tốc lớn, được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
B. vận tốc nhỏ, được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
C. vận tốc lớn, không được điều chỉnh bằng việc đóng, mở khí khổng.
D. vận tốc nhỏ, không được điều chỉnh.
Câu 10. Ở cây trưởng thành thoát hơi nước chủ yếu qua
A. Lớp cutin.
B. Khí khổng.
C. Cả hai con đường qua khí khổng và cutin.
D. Biểu bì thân và rễ.
ĐÁP ÁN
1C. 2A. 3C. 4C. 5D. 6B. 7B. 8C. 9A. 10B ./.
