Lý thuyết và bài tập ôn tập chuyên đề Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nito ở thực vật Sinh học 11 có lời giải chi tiết

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHUYÊN ĐỀ: SỰ HẤP THỤ KHOÁNG VÀ TRAO ĐỔI NITƠ Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 

A - HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

 I. 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.

  II. 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. Vai trò của các nguyên tố đa lượng, vi lượng được minh hoạ ở bảng sau (Bảng2.1).

Các nguyên tố đại lượng	Dạng mà cây hấp thụ	Chức năng	Triệu chứng thiếu dinh dưỡng
Nitơ	NH+4 và NO3-	Thành phần của protein,axitnucleic,enzim,coenzim,diệp lục,…	Sinh trưởng bị còi cọc, lá có màu vàng
Photpho	H2PO4- và PO43-	Thành phần của ATP,axitnucleic,coenzim,Photpholipit,…	Lá nhỏ có màu lục đạm, màu của thân không bình thường, sinh trưởng rễ bi tiêu giảm
Kali	K+	Hoạt hoá enzim,cân bằng nước và ion,mở khí khổng	Lá màu vàng nhạt, mép lá màu đỏ và nhiều chấm đỏ trên mặt lá
Canxi	Ca2+	Thành phần của tế bào và màng tế bào, hoạt hoá enzim	Lá nhò mềm, mầm đỉnh bị chết
Magiê	Mg2+	Thành phần của diệp lục, hoạt hoá enzim	Lá có màu vàng
Lưu huỳnh	SO42-	Thành phần của protein	Lá mới có màu vàng,sinh trưởng rễ bị tiêu giảm
Các nguyên tố vi lượng	Dạng mà cây hấp thụ	Vai trò trong cơ thể thực vật	Triệu chứng thiếu dinh dưỡng
Sắt	Fe2+,Fe3+	Thành phần củ xictôcrom,tổng hợp diệp lục,hoạt hoá enzim	Gân lá có màu vàng và sau đó cả lá có màu vàng
Mangan	Mn2+	Hoạt hoá nhiều enzim
Bo	B4O72- và BO3-3	Liên quan đến hoạt động của mô phân sinh
Clo	Cl-	Quang phân li nước, cân bằng ion	Lá nhỏ có màu vàng
Kẽm	Zn2+	Hoạt hoá nhiều enzim
Đồng	Cu2+	Hoạt hoá nhiều enzim	Lá non có màu lục đậm,không bình thường
Môlípđen	MoO42-	Cần cho sự trao đổi N
Niken	Ni2+	Thành phần của enzim urêaza

III. NGUỒN CUNG CẤP CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG CHO CÂY

1. Đất là nguổn chủ yếu cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây

• Các muối khoáng trong đất tồn tại ở 2 dạng: không tan hoặc hoà tan.
• Rễ cây chỉ hấp thụ được dạng muối khoáng ở dạng hoà tan.

2. Phân bón cho cây trồng

Phân bón là nguồn quan trọng cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng.

Nếu bón thiếu, cây sẽ sinh trưởng phát triển kém, năng suất và chất lượng sản phẩm giảm.

Nếu bón quá thừa gây độc hại đối với cây, ô nhiễm nông phẩm và môi trường, làm xấu cấu trúc của đất, giết chết vi sinh vật có lợi.

IV. VAI TRÒ SINH LÝ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ

Cây hấp thụ nitơ dạng NO₃^- và NH₄⁺.

1. Vai trò cấu trúc: Nitơ là thành phần của hầu hết các hợp chất trong cây (prôtêin, axit nuclêic ...) cấu tạo nên tế bào, cơ thể.

2. Vai trò điều tiết: Tham gia thành phần của các enzim, hoocmon... ª điều tiết các quá trình sinh lí, hóa sinh trong tế bào, cơ thể.

V. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY:

{-- Nội dung mục V: Nguồn cung cấp Nito tự nhiên cho cây của tài liệu chuyên đề Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nito ở thực vật Sinh học 11 ​các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

VI. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HOÁ NITƠ TRONG ĐẤT VÀ CỐ ĐỊNH ĐẠM

{-- Nội dung mục VI: Quá trình chuyển hóa Nito trong đất và cố định đạm của tài liệu chuyên đề Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nito ở thực vật Sinh học 11 ​các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

VII. PHÂN BÓN VỚI NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG VÀ MÔI TRƯỜNG

{-- Nội dung mục VII: Phân bón với năng suất cây trồng và môi trường của tài liệu chuyên đề Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nito ở thực vật Sinh học 11 ​các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

B - HỆ THỐNG CÂU HỎI

Câu 14. Vì sao trong mô thực vật xảy ra quá trình khử nitrat?

Câu 15. Tại sao đất chua thường nghèo các chất dinh dưỡng?

Câu 16. (Olympic 2009)

  a. 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?

Câu 17. Vì sao thực vật xanh  tắm mình trong biển đạm  nhưng vẫn thiếu đạm? Làm thế nào Nitơ trong không khí trở thành dạng mà cây có thể sử dụng được? Nêu cơ chế và điều kiện đê thực hiện quá trình này? Nêu một số cây xanh có khả năng sử dụng nitơ?

Câu 18. Trình bày mối quan hệ giữa chu trình Crep và qúa trình đồng hoá NH₃?

{-- Nội dung từ câu 19- 23 của tài liệu chuyên đề Sự hấp thụ khoáng và trao đổi nito ở thực vật Sinh học 11 ​các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

C – HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI HỆ THỐNG CÂU HỎI

Câu 14. 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 NH_2, NH_3, 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 15. 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 16. (Olympic 2009)

  a. 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 NL 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 17. Vì sao thực vật xanh  tắm mình trong biển đạm  nhưng vẫn thiếu đạm? Làm thế nào Nitơ trong không khí trở thành dạng mà cây có thể sử dụng được? Nêu cơ chế và điều kiện đê thực hiện quá trình này? Nêu một số cây xanh có khả năng sử dụng nitơ?

Trả lời:

Thực vật xanh nói chung “tắm mình trong biển đạm” nhưng thiếu đạm.

Vì:

• Nitơ tự do(N₂) có liên kết 3 rất bền(Nº N)
• Cây xanh nói chung không có enzim xúc tác mạnh, quá trình hoạt hoá Nitơ(Nitrogennaza, hidrogenaza) phá vỡ liên kết bền của nitơ biến N₂ → NH₃.
• Các cây sử dụng Nitơ tự do:
  • Cây họ Đậu nhờ cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium.
  • Bèo hoa dâu: nhờ cộng sinh với vi khuẩn lam.
  • Một số cây hoà thảo(lúa) nhờ cộng sinh với vi khuẩn Azospirillum.                            

Câu 18. 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 NH_3­ để tạo ra các aa => dự trữ nito và protein.