Bài tập tự luận tổng hợp chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật ( có lời giải chi tiết) - phần 1

Bài 1:Trong điều kiện đồng ruộng, tổng chiều dài hệ rễ của một cây ngô không kể lông hút là 500 - 700 m. Trên \(1mm^2\) rễ cây ngô có tới 420 lông hút (chiều dài bình quân mỗi lông hút là 0,5 mm). Cây táo 1 năm tuổi chỉ có 10 cành nhưng có tới 45000 rễ các loạị rễ.

a) Em hãy cho biết những con số trên nói lên điều gì ?

b) Tính tổng chiều dài của các lông hút ở rễ cây \(1mm^2\) ngô. Ý nghĩa sinh học của con số đó là gì ?

Lời giải :

a) Những con số trên nói lên khả năng đâm sâu và lan rộng vào đất của rễ. Rễ cây lan rộng, hệ thống lông hút phát triển giúp tăng diện tích tiếp xúc với môi trường đất. Các đặc điểm này là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên lâu dài, giúp cây hút được nước và muối khoáng từ môi trường đất phức tạp.

b) Tổng chiều dài của các lông hút ở \(1mm^2\) rễ cây ngô : 420 X 0,5 mm = 210 mm

Ý nghĩa sinh học : giúp cây ngô hút được nước và muối khoáng từ môi trường đất để sinh trưởng và phát triển.

Bài 2. Theo một nghiên cứu của Kixenbec ở cây ngô :

- Số lượng khí khổng trên \(1cm^2\) biểu bì dưới là 7684, còn trên \(1cm^2\) biểu bì trên là 9300.

- Tổng diện tích là trung bình (cả hai mặt lá) ở 1 cây là 6100 .\(1cm^2\)
Hãy cho biết :

a) Tổng số khí khổng có ở cây ngô đó là bao nhiêu? Tại sao ở đa số các loài cây, số lượng khí khổng ở biểu bì dưới thường nhiều hơn số lượng khí khổng ở biểu bì trên mà ở ngô thì không như vậy?

b) Tỉ lệ diện tích khí khổng trên diện tích lá là bao nhiêu?

c) Tại sao tỉ lệ diện tích khí khổng trên diện tích lá rất nhỏ (0,14%) nhưng lượng nước bốc hơi qua khí khổng lại rất lớn (chiếm 80 - 90% lượng nước bốc hơi từ toàn bộ mặt thoáng tự do của lá)?

Biết 1 µm= 10 3mm. 1cm = 10mm

Lời giải :

a) Tổng số khí khổng có ở cây ngô đó là :

(7684 + 9300) × 6100 = 103602400

Ở đa số các loài cây, số lượng khí khổng ở biểu bì dưới thường nhiéu hơn số lượng khí khổng ở biểu bì trên mà ở ngô thì không như vậy là vì lá ngô mọc đứng.

b) Tỉ lệ diện tích khí khổng trên diện tích lá là :

103602400× (25,6 ×3,3) ×\({10^{ - 3}}\) : (6100 × 102) × 100% = 0,14 %

c) Tỉ lệ diện tích khí khổng trên diện tích lá rất nhỏ (0,14%) nhưng lượng nước bốc hơi qua khí khổng lại rất lớn (chiếm 80 - 90% lượng nước bốc hơi từ toàn bộ mặt thoáng của lá) vì các phân tử nước ở mép khí khổng bốc hơi nhanh hơn các phân tử nước ở các vị trí khác (hiệu quả mép). Số lượng khí khổng rất lớn, tuy diện tích khí khổng rất nhỏ đã tạo ra khả năng thoát nước lớn cho cây.

(Ta có thể làm một thí nghiệm đơn giản để chứng minh hiệu quả mép như sau : lấy hai chậu nước như nhau, một chậu để nước bốc hơi tự do - bề mặt thoáng rộng ; còn một chậu có miếng bìa đục nhiều lỗ đặt lên trên - bể mặt thoáng hẹp hơn. Sau cùng một thời gian, chậu có miếng bìa sẽ bốc hơi nước nhiểu hơn).

Bài 3.Quan sát hình dưới đây, cho biết có bao nhiêu con đường hấp thụ nước từ đất vào mạch gỗ ? Mô tả mỗi con đường. Hãy nêu vị trí và vai trò của vòng đai Caspari.

Lời giải

a) Nước (và các chất khoáng hoà tan trong nước) đi từ đất qua lông hút vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường : con đường gian bào và con đường tế bào chất (qua các tế bào).

b) Mô tả mỗi con đường

- Con đường gian bào : nước từ đất vào lông hút → gian bào của các tế bào vỏ tới đai Caspari : nước qua tế bào nội bì vào trung trụ → mạch gỗ.

- Con đường tế bào chất : nước từ đất vào lông hút → tế bào vỏ → tế bào nội bì →vào trung trụ → mạch gỗ.

c) Vị trí và vai trò của vòng đai Caspari

- Vị trí : Nằm ở phần nội bì của rễ.

- Vai trò : Kiểm soát các chất đi vào trung trụ, điều hoà vận tốc hút nước của rễ

Bài 4. 

Năm 1859, Garô (Gareau) đã thiết kế một dụng cụ đo được lượng hơi nước thoát ra qua hai mặt lá. Sử dụng dụng cụ đó, ông đã đo được lượng hơi nước thoát ra qua hai mặt lá như bảng dưới đây. 

BẢNG. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CỦA GARÔ

a) Những số liệu nào trong bảng cho phép khẳng định, số lượng khí khổng có vai trò quan trọng trong sự thoát hơi nước của lá cây ?

b) Số liệu về số lượng khí khổng và cường độ thoát hơi nước ở mặt trên của lá cây đoạn nói lên điều gì ? Hãy giải thích.

Lời giải:

a) Số liệu về số lượng khí khổng/mm2 ở mặt trên và mặt dưới với cường độ thoát hơi nước mg/24giờ của mỗi mặt lá : mặt dưới có nhiều khí khổng hơn mặt trên và luôn có cường độ thoát hơi nước cao hơn mặt trên ở cả 3 loài cây.

b) Mặt trên của cây đoạn không có khí khổng nhưng vẫn có thoát hơi nước chứng tỏ rằng quá trình thoát hơi nước có thể xảy ra không qua con đường khí khổng. Bởi vì, hơi nước có thể khuếch tán qua lớp biểu bì của lá khi nó chưa bị lớp cutin dày che phủ gọi là thoát hơi nước qua cutin.

Bài 5.

Sơ đồ dưới đây minh họa nguồn nitơ cung cấp cho cây

a) Hãy phân tích sơ đồ. Mô tả quá trình biến đổi nitơ trong cây.

b) Trên cơ sở đó cho biết thế nào là bón phân hợp lí cho cây trồng.

Lời giải .

a)

* Phân tích sơ đồ : hình bên phải là phóng to một đoạn rễ từ hình bên trái. Có 2 nguồn cung cấp nitơ cho cây là từ không khí nhờ vi khuẩn cố định nitơ trong đất và từ chất hữu cơ trong đất nhờ vi khuẩn amôn hoá tạo ra \(NH_4^+\). Dạng \(NH_4^+\) này sẽ được cây hấp thụ hoặc được biến đổi tiếp thành dạng \(NO_3^-\) nhờ vi khuẩn
nitrat hoá và \(NO_3^-\) được cây hấp thụ. Một phần \(NO_3^-\) biến đổi thành \(N_2\) trở lại không khí do hoạt động của nhóm vi khuẩn phản nitrat hoá.

Một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được việc khử \(N_2\) thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được là \(NH_4^+\). Các nhóm vi khuẩn tự do có khảnăng cố định nitơkhí quyển như : Azotobacter, Clostridium, Anabaena, Nostoc... và các vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ Đậu, Anabaena azolleae trong bèo hoa dầu). Quá trình đó có thể tóm tắt như sau :

* Quá trình biến đổi nitơ trong cây :

- Quá trình khử nitrat

Cây hút được từ đất dạng nitơ ôxi hoá (\(NO_3^-\)) và nitơ khử (\(NH_4^+\)), nhưng cây chỉ cần dạng \(NH_4^+\) để hình thành các axit amin nên việc trước tiên mà cây phải làm là biến đổi dạng \(NO_3^-\) thành dạng \(NH_4^+\).

Quá trình khử nitrat : \(N{O_3}^ - \to N{O_2} \to N{H_4}^ + \)
xảy ra theo các bước sau đây với sự tham gia của các enzim khử - reductaza.
\(N{O_3}^ - + NAD\left( P \right)H{\rm{ }} + {\rm{ }}{H^ + } + {\rm{ }}2{e^ - } \to N{O_2}^ - + {\rm{ }}NAD{\left( P \right)^ + } + {\rm{ }}{H_2}O\)
\(NO_2\)+ 6 Feredoxin khử +\(8H^+\)+ \(6e^-\)→ \(NH_4^+\). +\(2H_2O \)

- Quá trình hình thành axit amin

Quá trình hô hấp của cây tạo ra các axit (R-COOH) và nhờ quá trình trao đổi nitơ, các axit này có thêm gốc \(NH_2\) để thành các axit amin.

Có 4 phản ứng khử amin hoá để hình thành các axit amin :

- Axit piruvic + \(NH_3\) + \(2H^+\)Alanin + \(H_2O \)

- Axit glutamic +\(NH_3\) +\(2H^+\)Glutamin + \(H_2O \)

- Axit fumaric +\(NH_3\) —> Aspactic

- Axit ôxalô axêtic +\(NH_3\) + \(2H^+\) —> Aspactic + \(H_2O \)

Từ các axit amin này, thông qua quá trình chuyển amin hoá, 20 axit amin
sẽ được hình thành trong mô thực vật và là nguyên liệu để hình thành các loại prôtêin khác nhau, cũng như các hợp chất thứ cấp khác.

Các axit amin được hình thành còn có thể kết hợp với nhóm \(NH_3\) hình thành các amit:

Axit amin đicacbôxilic + \(NH_3\) —> Amit.

Đây là cách tốt nhất để thực vật không bị ngộ độc khi \(NH_3\) bị tích luỹ.

b) Bón phân hợp lí cho cây trồng

- Lượng phân bón hợp lí:

Lượng phân bón hợp lí phải căn cứ vào :

+ Nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng (lượng chất dinh dưỡng để hình thành một đơn vị thu hoạch).

+ Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất.

+ Hệ số sử dụng phân bón.

-Thời kì bón phân .

Phải căn cứ vào các giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của mỗi loại cây trồng. Cách nhận biết rõ rệt nhất thời điểm cần bón phân là căn cứ vào những dấu hiệu bên ngoài của lá cây như : hình dạng, màu sắc. Bởi vì khi thiếu một neuyên tố dinh dưỡng nào đó đến mức trầm trọng, lá cây thường biến dạng và màu sắc thường thay đổi rõ rệt. Ví dụ : đối với cây lúa : bón lót (trước lúc cấy), bón thúc (lúc đẻ nhánh), bón đón đòng (lúc ra đòng).

- Cách bón phân .

Bón lót (bón trước khi trồng), bón thúc (bón trong quá trình sinh trưởng của cây) và có thể bón phân qua đất hoặc bón phân qua lá.

- Loại phân bón :

Phải dựa vào từng loài cây trồng và giai đoạn phát triển của cây.