SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO YÊN BÁI
TRƯỜNG THPT TRẦN NHẬT DUẬT
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHƯƠNG
CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
Ở THỰC VẬT- SINH HỌC 11.
Họ và tên : Phan Thị Tuyết
Chức vụ : Giáo viên
Tổ chuyên môn : Hoá - Sinh.
Trường : T.H.P.T . Trần Nhật Duật
Yên Bình, Tháng 10 năm 2012
PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ĐẦU
1
1. Lý do chọn đề tài
Nếu thế kỷ XX là thế kỉ của khoa học công nghệ thì thế kỷ XXI là thế của
sinh học. Trong chương trình cấp trung học phổ thông, về mặt lí thuyết sinh học đã
được đề cập khá khoa học và đầy đủ. Lớp 11, việc học tập kiến thức chuyển hoá
vật chất và năng lượng ở thực vật phần nâng cao và đặc biệt áp dụng vào thực tiễn
còn hạn chế. Chính vì vậy, bên cạnh việc tiếp thu kiến thức mới và việc vận dụng
vào thực tiễn không dễ dàng với học sinh. Hơn nữa, thi học sinh giỏi môn Sinh
luôn đề cập đến nội dung chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật. Nếu học
sinh không được ôn luyện kỹ thì khả năng làm được bài là rất thấp. Mặt khác, phần
câu hỏi và bài tập chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật có nhiều dạng và
đòi hỏi mức độ kiến thức khác nhau. Để có thể áp dụng vào từng đối tượng học
sinh và mục đích học tập khác nhau, học sinh cần phải được học kỹ và ôn luyện
chuyên sâu các dạng kể cả lý thuyết và thực hành.
Với cương vị là một giáo viên trực tiếp giảng dạy sinh học cấp THPT, qua
nhiều năm giảng dạy, tôi rút ra một số kinh nghiệm giúp cho học sinh phương pháp
học tốt và áp dụng có hiệu quả phần chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật
để giảng dạy lớp 11, thi học sinh giỏi môn sinh cũng như vào thực tế sản xuất.
- Nghiên cứu nội dung lí thuyết, câu hỏi và bài tập về thoát hơi nước.
- Nghiên cứu nội dung lí thuyết, câu hỏi và bài tập về vai trò của các nguyên
tố khoáng.
- Nghiên cứu nội dung lí thuyết, câu hỏi và bài tập về dinh dưỡng nitơ ở thực
vật.
- Nghiên cứu nội dung lí thuyết, câu hỏi và bài tập về quang hợp ở thực vật.
3
- Nghiên cứu nội dung lí thuyết, câu hỏi và bài tập về hô hấp ở thực vật.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực tế học sinh khối lớp 11 tại trường THPT Trần Nhật Duật.
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa.
- Nghiên cứu tài liệu tham khảo.
- Tích luỹ, đúc rút kinh nghiệm.
7. Thời gian nghiên cứu
Năm học 2010 -2011
Năm học 2011 -2012
Năm học 2012 – 2013
PHẦN THỨ HAI: NỘI DUNG
4
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1. Cơ sở khoa học
Nghiên cứu phần chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật thực chất
chính là nghiên cứu một mặt về sinh lý thực vật .Vậy, sinh lý thực vật là một khoa
học nghiên cứu về các hoạt động sinh lý xảy ra trong cơ thể thực vật, mối quan hệ
giữa các điều kiện sinh thái với các hoạt động sinh lý của cây để cho ta khả năng
điều chỉnh sinh trưởng và phát triển ở thực vật theo hướng có lợi cho con người.
Sinh lý học thực vật là một môn khoa học ra đời muộn so với nhiều khoa học sinh
học khác như phân loại, hình thái và giải phẩu thực vật.
Cuối thế kỷ XVIII, cơ sở của sinh lý học thực vật được hình thành với phát
minh ra quá trình quang hợp và hô hấp ở cây xanh của Priesley ,De Sanssure …
Thành lại nêu kiến thức cơ bản của chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật
từ đó đưa ra các bài tập tự luận và các câu hỏi trắc nghiệm có mở rộng để củng cố
và khắc sâu kiến thức cho người học. Tác giả Vũ Văn Vụ cũng đồng tình với quan
điểm trên khi viết về: chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật thông qua
cuốn tài liệu chuyên sâu sinh lý học thực vật, ở đây ông đã viết về từng chủ đề rất
rõ ràng và chuyên sâu, đồng thời đưa ra các thí nghiệm rất cụ thể để người học
ngoài việc lĩnh hội tốt kiến thức còn có thể áp dụng vào thực tế có hiệu quả,…Với
mỗi tác giả viết nội dung phần này đều có những kiến giải riêng của mình. Tuy
nhiên, sau khi học xong phần này, học sinh vẫn chưa hiểu rõ ràng và đầy đủ về
chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật. Ở những đối tượng học sinh khá,
giỏi vẫn có thắc mắc về vấn đề này vì chưa được đáp ứng đầy đủ về phương pháp
giảng dạy cũng như cách trả lời câu hỏi và giải bài tập về phần này. Hơn nữa, với
thời gian ngắn mà phải lĩnh hội rất nhiều kiến thức của các bộ môn khác nhau nên
việc tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu còn hạn chế. Chính vì vậy, tôi đã soạn một
chuyên đề về phương pháp giảng dạy chương chuyển hoá vật chất và năng lượng ở
thực vật dựa trên các kiến thức tôi có được và các tài liệu tham khảo. Ở sáng kiến
này, tôi hướng đến dạy cho đối tượng học sinh lớp 11 và ôn luyện đội tuyển học
sinh giỏi môn Sinh học trường THPT Trần Nhật Duật.
CHƯƠNG III: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
A. SỰ HẤP THỤ NƯỚC VÀ MUỐI KHOÁNG Ở RỄ:
7
I. Tóm tắt lí thuyết
1. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng:
1.1. Hình thái của hệ rễ:
- Rễ cây gồm: Rễ chính, rễ bên, miền lông hút, đỉnh sinh trưởng, miền sinh
trưởng giãn dài.
1.2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ:
- Rễ cây sinh trưởng nhanh về chiều sâu, lan toả hướng đến nguồn nước ở
trong đất, sinh trưởng liên tục, hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút làm
- Cơ chế thụ động: Đi từ đất ( nơi có nồng độ ion cao) vào tế bào lông hút( nơi có
nồng độ của các ion đó thấp hơn).
- Cơ chế chủ động: Một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao, quá trình này đòi
hỏi phải tiêu tốn năng lượng.
* Con đường vận chuyển:
- Con đường qua tế bào chất: Đi xuyên qua tế bào chất của các tế bào.
- Con đường gian bào: Đi theo không gian giữa các tế bào và không gian giữa các
bó sợi xenlulozơ bên trong thành tế bào và đến nội bì bị đai Casperi chặn lại nên
phải chuyển sang con đường tế bào chất.
3. Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và
ion khoáng ở rễ:
- Độ thẩm thấu, độ axit và lượng ôxi của môi trường.
II. Bài tập:
Câu 1: Đặc điểm cấu tạo của tế bào lông hút phù hợp với chức năng hút nước. Tại
sao tế bào lông hút có thể hút được nước bằng hình thức thẩm thấu?
Trả lời:
Đặc điểm của tế bào lông hút:
- 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 mạnh của rễ
Tế bào lông hút có thể hút được nước là do: Đặc điểm cấu tạo của của lông hút,
cùng với nước ở các dạng tự do và dạng liên kết không chặt từ đất, được tế bào
lông hút hấp thụ do sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu( nồng độ dịch bào của tế
bào lông hút, cao hơn nồng độ dịch đất)
Câu 2: Thế nào là hạn sinh lí, nguyên nhân của nó ? Trong sản xuất cần phải có
biện pháp nào để cây trồng hút được nước dễ dàng?
10
Trả lời:
*Hạn sinh lí:
- Là trường hợp thực vật sống trong môi trường ngập úng, có rất nhiều nước
đai Caspari được cấu tạo bằng chất không thấm nước và không cho các chất
khoáng hoà tan trong nước đi qua. Vì vậy, nước và các chất khoáng hoà tan phải đi
vào trong tế bào nội bì. Ở đây, nước và các chất khoáng hoà tan phải đi vào trong
tế bào nội bì. Ở đây, lượng nước đi vào được điều chỉnh và các chất khoáng hoà
tan được kiểm tra.
B. VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT TRONG CÂY:
I. Tóm tắt lí thuyết:
1. Vận chuyển nước và các ion khoáng ở thân:
1.1. Đặc điểm chung:
- Vận chuyển theo chiều từ rễ lên lá.
- Vận chuyển nước và các chất hoà tan.
- Vận chuyển theo khoảng cách dài.
1.2. Con đường vận chuyển: Qua mạch gỗ( gồm quản bào và mạch ống, nối kế
tiếp nhau tạo nên những ống dài rễ lên lá). Thành phần của dịch mạch gỗ: nước,
khoáng, chất hữu cơ.
1.3. Cơ chế: Nhờ 3 động lực:
- hút của lá- do quá trình thoát hơi nước gây nên.
- Lực trung gian: Lực liên kết giữa các phân tử nước, lực bám giữa các phân tử
nước với thành mạch. Hai lực này thắng được trọng lực của cột nước, do đó cột
nước đưa lên liên tục và không bị tụt xuống.
- Lực đẩy rễ: Áp suất rễ- lực đẩy nước từ gốc lên thân.
2. Vận chuyển các chất hữu cơ trong cây:
12
2.1. Đặc điểm chung:
- Vận chuyển theo chiều từ lá đến rễ, hạt, củ, quả
- Vận chuyển các chất hữu cơ.
- Vận chuyển theo khoảng cách dài.
2.2. Con đường vận chuyển: Qua mạch rây( gồm các tế bào sống là ống rây và tế
bào kèm). Thành phần của dịch mạch rây: saccarozo, axitamin, vitamin, hoocmon
thực vật, chất hữu cơ, ion khoáng.
tb
< S
dd
, tức là nước đi ra khỏi tế bào
III. Bài tập:
Câu 1: Thế nào là hiện tượng rỉ nhựa, hiện tượng ứ giọt? Tại sao hiện tượng ứ giọt
chỉ xảy ra ở những cây bụi thấp và những cây thân thảo?
Trả lời:
* Hiện tượng rỉ nhựa: Cắt cây thân thảo sát gốc, quan sát sau vài phút thấy những
giọt nhựa rỉ ra từ phần thân cây bị cắt. Đó là những giọt nhựa do rễ đẩy từ mạch gỗ
ở rễ, lên mạch gỗ ở thân.
Phân tích giọt nhựa thấy có chất vô cơ gồm: nước, khoáng và các hợp chất hữu
cơ: gluxit, lipit, protein.
* Hiện tượng ứ giọt:
Cho cây đậu vào chuông thuỷ tinh kín, sau vài giờ, các giọt nước ứ ra ở mép
phiến lá. Do không khí trong chuông thuỷ tinh đã bão hoà hơi nước, nước bị đẩy từ
mạch gỗ của rễ lên lá không thoát được thành hơi qua khí khổng ứ thành các giọt ở
mép phiến lá.
Hai hiện tượng trên chứng minh nhờ có áp suất rễ, nước đã được đẩy từ rễ lên bó
mạch gỗ của thân.
14
* Hiện tượng ứ giọt chỉ xảy ra ở những cây thân thấp: Những cây bụi thấp, cây họ
hoà thảo mọc gần mặt đất, độ ẩm dễ bão hoà. Do vậy, khi rễ đẩy nước lên lá, gặp
độ ẩm không khí bão hoà làm hơi nước không thoát được qua lá, đọng lại thành
giọt.
Câu 2: Tại sao bón phân quá liều lượng, cây trồng sẽ bị héo và chết?
Trả lời:
Bón phân quá liều lượng, cây trồng sẽ bị héo và chết:
- Bón phân quá liều lượng cây sẽ không hút được nước, mặt khác còn bị mất
nhanh lượng nước của cơ thể do thoát hơi nước, do tế bào sử dụng nước, do nước
tb
= S
dd
=> Nước từ tế bào thực vật sẽ
thẩm thấu ra ngoài bằng lượng nước đi vào, nên thể tích tế bào không đổi.
* Thành phần cấu trúc đóng vai trò chính trong quá trình thẩm thấu của tế bào
thực vật trên là không bào.
15
- Giải thích: Không bào là nơi chứa các chất hoà tan, tạo áp suất thẩm thấu.
Câu 4: Người ta trồng cây trong một hộp kim loại. Khi cây lớn, người ta không
tưới nước. Mặt trên hộp đậy nắp kín để nước không bị bốc hơi. Vậy khi nào cây
héo? Lấy 5,16g đất sấy khô ở 100
0
C cong được 4,8g. Xác định hệ số heo.
Trảlời:
a. Cây này sẽ bị héo khi không lấy được nước từ đất, mặc dù nước trong đất vẫn
còn, do nước liên kết với các phần tử keo đất và chủ yếu chính là do động lực trên
gần như bằng 0( cây không thoát được nước). Đây là hiện tượng hạn sinh lí.
b. Hệ số héo chính là lượng nước còn lại trong đất khi cây bị héo.
Hệ số héo = 5,16- 4,8 = 0,36gam.
C. THOÁT HƠI NƯỚC:
I. Tóm tắt lí thuyết:
1. Vai trò của quá trình thoát hơi nước ở lá:
- Tạo lực hút dòng nước và ion khoáng từ rễ lên lá và đến các bộ phận khác ở
trên mặt đất của cây.
- Hạ nhiệt độ của lá và giúp cho khí CO
2
khuếch tán vào bên trong lá cần cho quá
trình quang hợp.
2. Đặc điểm:
II. Bài tập:
Câu 1: Giải thích tại sao khi tưới nước vào buổi trưa nắng gắt, cây thường dễ bị
héo lá?
Trả lời:
- Buổi trưa nắng gắt, cây thoát hơi nước mạnh, tế bào thiếu nước.
- Lúc tưới nước, rễ hút nước mạnh tạo lực đẩy đưa nước lên trên, quá trình thoát
nước xảy ra mạnh.
- Lượng nước thoát ra nhanh hơn lượng nước hút vào.
- Nước đọng thành giọt trên lá như một thấu kính, hấp thụ năng lượng ánh sáng
mặt trời, đốt nóng lá. Mặt khác, do mặt đất đang nóng, nước bốc hơi làm nóng lá
hơn.
- Tế bào lá mất nhiều nước tức thời, sức căng bề mặt lá giảm tạo ra hiện tượng
héo lá.
Câu 2: Cây trong vườn và cây trên đồi, cây nào có cường độ thoát hơi nước mạnh?
Trả lời:
Cây trong vườn(cây dưới tán) vì cây trong vườn có lớp cutin phát triển yếu do
ánh sáng ở vườn yếu(ánh sáng tán xạ). Cây ở đồi do ánh sáng mạnh, cutin phát
triển mạnh.
Câu 3: Cho một thực vật thuỷ sinh, một thực vật sống nơi khô hạn, một thực vật
CAM. Hãy:
a. Nêu 3 đặc điểm cấu tạo, giải phẫu và sinh lí thích nghi với việc cung cấp
nước của các cây này?
b. Vì sao khí khổng của thực vật CAM có thể đóng vào ban ngày và mở vào
ban đêm?
Trả lời:
a. Cấu tạo, giải phẫu và sinh lí thích nghi với việc cung cấp nước của các cây này:
- Thực vật thuỷ sinh: Rễ kém hoặc không phát triển. Bề mặt lá không có lớp
cutin, lá không có khí khổng.
18
- Thực vật sống nơi khô hạn: Rễ sinh trưởng phát triển mạn. Khí khổng nhiều,
chức năng quan trọng của tế bào sống: hô hấp, quang hợp…
+ Nguyên tố vi lượng: Hoạt hoá các enzim.
3. Cơ chế hấp thụ muối khoáng:
- Hấp thụ chủ động: Ngược chiều građien nồng độ, cần năng lượng và chất mang.
- Hấp thụ thụ động: Cùng chiều građien nồng độ, không cần năng lượng, có thể
cần chất mang.
II. Bài tập:
Câu 1: Hãy phân biệt hai con đường dẫn truyền nước, muối khoáng và chất hữu
cơ?
Trả lời:
Có hai con đường dẫn truyền:
- Nước và muối khoáng được dẫn truyền từ rễ theo bó mạch dẫn của rễ, thân lên
lá.
- Các chất hữu cơ được vận chuyển theo chiều ngược lại, từ lá xuống rễ theo bó
mạch rây.
- Tuy nhiên, hai con đường này không hoàn toàn độc lập nhau, nước có thể từ
mạch gỗ sang mạch rây và ngược lại từ mạch rây về mạch gỗ tuỳ theo thế nước
trong mạch rây. Chất hữu cơ chỉ được vận chuyển theo duy nhất một con đường
của bó mạch rây.
E. DINH DƯỠNG NITƠ Ở THỰC VẬT:
I. Tóm tắt lí thuyết:
1. Vai trò sinh lí của nguyên tố nitơ:
- Vai trò chung: Là nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu. Là thành phần để tạo
ra protein và axit nucleic cho cây.
- Vai trò cấu trúc: Là thành phần của hầu hết các hợp chất trong cây( protein, axit
nucleic…) cấu tạo nên tế bào, cơ thể.
20
- Vai trò điều tiết: Tham gia thành phần cảu các ezim, hoocmon…từ đó điều tiết
các quá trình sinh lí, sinh hoá trong tế bào, cơ thể.
2. Quá trình đồng hoá nitơ ở thực vật:
), có năng
lượng(ATP), có enzim Nitrogenaza, điều kiện kị khí.
- Cơ chế khử:
2H 2H 2H
N = N NH = NH NH
2
- NH
2
NH
3
* Quá trình biến đổi nitơ trong cây: Gồm quá trình khử NO
3
-
và đồng hoá NH
3
- Khử NO
3
: NO
3
-
NO
2
-
NH
4
+
- Đồng hoá NH
3
- Trong điều kiện bình thường, cây rau vẫn nhận được hàm lượng nitơ vừa đủ.
- Khi trời âm u: không ánh sáng, quang hợp kém vì vậy quá trình chuyển từ:
NO
3
–
-> NO
2
–
-> NH
4
+
không chuyển được.
Cây vẫn nhận được NH
4
+
mà NH
4
+
ở hô hấp không có.
Cả 2 đều thừa( NO
3
–
, NH
4
(0,8 x 150 x 100): 60= 200Kg nitơ
Câu 4: Trong quá trình sống của thực vật, hãy giải thích:
a. Khi thiếu N, Mg, Fe, lá cây bị vàng?
b. K
+
cần cho sự cân bằng nước và ion trong cơ thể?
c. Cho một ví dụ cụ thể về ánh sáng liên quan trực tiếp với quá trình trao đổi
nitơ?
Trả lời:
a. N, Mg là thành phần của clorophyl, Fe hoạt hoá enzim tổng hợp clorophyl.
b. K
+
so với các ion hoá trị 1 khác có lợi thế hơn nhiều vì luôn đứng độc lập,
màng nước bao quanh nhỏ nên rất linh động và dễ vận chuyển.
c. Trong quá trình trao đổi N có quá trình khử NO
3
-
với các bước:
(1) (2)
NO
3
-
> NO
2
>NH
3
(1) Cần có lực khử là NADH
(2) Cần có lực khử FredH
2
O bị oxi hoá và
CO
2
bị khử.
2. Vai trò của quang hợp:
- Tạo chất hữu cơ cung cấp cho sự sống trên trái đất.
- Biến đổi và tích luỹ năng lượng.
- Nồng độ O
2
và CO
2
được đảm bảo.
3. Bộ máy quang hợp: Lá, lục lạp, hệ sắc tố.
a. Lá( Cơ quan quang hợp):
- Lá thực vật C
3
, thực vật CAM có các tế bào mô giậu chứa lục lạp. Lá thực vật
C
4
có các tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch chứa lục lạp.
- Hình thái lá: Dạng bản, mang đặc tính hướng sáng quang ngang.
- Giải phẫu:
+ Tế bào mô giậu chứa nhiều lục lạp- hấp thụ ánh sáng.
+ Tế bào mô xốp có các khoảng gian bào- cung cấp CO
2
cho quang hợp.
23
b. Lục lạp( Bào quan thực hiện chức năng quang hợp):
O 4H
+
+ 4e + O
2
- Sản phẩm của pha sáng: ATP, NADPH, O
2
- Phương trình:
12H
2
O + 12NADP
+
+ 18ADP + 18Pv > 12NADPH + 18ATP + 6 O
2
- Ý nghĩa của phương trình: Pha oxi hoá nước bằng năng lượng ánh sáng do sắc
tố quang hợp hấp thụ để hình thành 2 sản phẩm ATP và NADPH.
- Số năng lượng 12NADPH và 18 ATP là xuất phát từ nhu cầu ATP và NADPH
Cần thiết cho việc hình thành 1 phân tử glucozo.
b.Pha tối: Diễn ra ở chất nền( Stroma), khác nhau ở các nhóm C
3
. C
4
, CAM.
*Thực vật C
3
: Thực hiện bằng chu trình Canvin, gồm 3 giai đoạn:
+ Cố định CO
2
: 3 RiDP + 3 CO
2
> 6APG