Luận án Sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật cho sinh viên ngành sư phạm sinh học ở các trường cao đẳng sư phạm

và xã hội, Thời lƣợng: 5 tiết 3. Mạch chủ đề 1. Vai trò của nước với đời sống của cây và cấu tạo của phân tử nước 1.1. Vai trò của nước với đời sống của cây 1.2. Cấu tạo của phân tử nước 2. Quá trình trao đổi nước ở thực vật 2.1. Hấp thụ nước ở thực vật 2.2. Vận chuyển nước ở thực vật 2.3. Thoát hơi nước ở thực vật 3. Cơ sở khoa học của việc tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng 4. Các thí nghiệm (TN) đƣợc sử dụng trong chủ đề TT Tên thí nghiệm Nội dung kiến thức Hình thức TN 42 PL 1 Vai trò của nước với sự nảy mầm Nước là điều kiện cần thiết cho hạt nảy mầm. TN thực 2 Vai trò của nước với sự sinh trưởng, phát triển của cây Nước cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của cây TN thực 3 TN chứng minh rễ cây là cơ quan hút nước của thực vật rễ cây là cơ quan hút nước của thực vật TN thực 4 TN khám phá miền nào của rễ làm nhiệm vụ hấp thụ nước Miền hút của rễ làm nhiệm vụ hấp thụ nước Bài tập TN 5 TN về sự vận chuyển các chất trong cây Nước được vận chuyển trong mạch gỗ TN thực 6 TN chứng minh lá là cơ quan thoát hơi nước của cây Lá là cơ quan thoát hơi nước của cây TN thực 7 Sự rỉ nhựa của cây Áp suất rễ là động lực đầu dưới của dòng vận chuyển chất từ rễ lên thân TN thực 8 Sự ứ giọt của cây 9 So sánh vận tốc thoát hơi nước qua hai mặt lá Mặt dưới thoát hơi nước nhiều hơn so với mặt trên TN thực 10 Tìm hiểu ảnh hưởng của một số nhân tố môi trường đến quá trình thoát hơi nước Ảnh hưởng của một số nhân tố môi trường đến quá trình thoát hơi nước: Ánh sáng, gió, nhiệt độ,, TN thực 5. Xác định các phƣơng pháp sử dụng thí nghiệm trong chủ đề Các TN sẽ được được sử dụng theo phương pháp thực hành TN – tái hiện kiến thức, phương pháp thực hành TN – tìm tòi bộ phận và phương pháp thực hành 43 PL TN – nghiên cứu, trong đó, SV sẽ tự thực hiện các TN để chứng minh cho kiến thức đã được học hay rút ra kết luận về kiến thức SLTV từ TN. (Trước khi học chủ đề này, GV đã giao bài tập thiết kế và tiến hành TN cho SV, SV hoạt động nhóm và hoàn thành các bài tập đó.) 6. Tổ chức hoạt động học tập cho sinh viên thông qua thí nghiệm A. Hoạt động khởi động Trước khi học chủ đề, GV đã giao cho SV phiếu nhiệm vụ làm TN. GV yêu cầu các nhóm SV báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ bằng việc hoàn thành PHT sau về cách bố trí TN, tiến hành và kết quả của TN, từ đó rút ra kết luận: TT Tên TN Bố trí và tiến hành TN Kết quả Kết luận 2 TN. Vai trò của nước với sự sinh trưởng, phát triển của cây Các nhóm hoàn thành PHT và lên báo cáo kết quả PHT và trưng bày kết quả TN của nhóm mình, từ đó rút ra kết luận khoa học từ các TN đó. Các nhóm khác so sánh với kết quả của nhóm mình và nhận xét, phản biện lại kết quả của nhóm bạn. Từ đó, GV đưa ra câu hỏi định hướng: ? Có mấy công thức TN? ? Yếu tố TN bị thay đổi trong các công thức TN? ? Những chỉ tiêu cần đo trong các công thức TN? ? Công cụ đo các chỉ tiêu đó? ? Yếu tố TN có ảnh hưởng như thế nào đến sự sinh trưởng của cây? GV dẫn dắt SV đưa ra kết luận: - Từ TN trên rút ra: Nước cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của cây 44 PL Vậy tại sao nước có vai trò rất quan trọng và quá trình trao đổi nước trong đời sống của thực vật diễn ra như thế nào? B. Thiết kế các hoạt động học tập 1. Hoạt động 1. Tìm hiểu về vai trò và cấu trúc của phân tử nƣớc ? Tại sao nước có vai trò quan trọng trong các quá trình sinh lí trong cơ thể thực vật? SV: - Nước là thành phần cơ bản của tế bào chất, duy trì cấu trúc, độ ổn định của hệ keo tham gia vào thành phần của tế bào chất, - Nước là môi trường của các phản ứng hóa sinh, của các quá trình trao đổi chất của cây. - Nước hòa tan các chất hữu cơ và các chất khoáng rồi vận chuyển đến tất cả các cơ quan trong cơ thể. - Nước điều chỉnh nhiệt trong cây - Nước còn có chức năng dự trữ. ? Nước có cấu tạo như thế nào mà có thể có những vai trò quan trọng như vậy trong cơ thể thực vật? - GV đưa ra mô hình của phân tử nước. Yêu cầu SV phân tích cấu trúc của phân tử nước. SV: Phân tử nước H2O gồm 2 nguyên tử H liên kết với 1 nguyên tử O lần lượt tạo thành 1 góc 104,5oC. Có hiện tượng tính điện riêng phần trong phân tử nước  tạo liên kết hidro giữa các phân tử nước với nhau. - Mỗi phân tử nước là một phân tử lưỡng cực với sự phân bố theo kiểu tứ diện của các điện tử xung quanh O. - Liên kết H là liên kết yếu. - Sự ion hóa: H2O  H + + OH - - Tính phân cực của nước  nước có thể hòa tan các chất có tính phân cực, đặc biệt là những chất có thể tạo liên kết hidro với nước  Nước là dung môi tuyệt vời hơn các chất lỏng khác. 45 PL 2. Hoạt động 2. Tìm hiểu về rễ cây thích nghi với chức năng hấp thụ nƣớc ? Bố trí TN để đo thể tích của bộ rễ cây với các dụng cụ là: 1 cốc đong thủy tinh 500ml, các cây cải nhỏ với bộ rễ nguyên vẹn. SV thảo luận nhóm đưa ra phương án thiết kế TN: Lấy 1 cốc đong thủy tinh có chia vạch thể tích, đổ nước lọc vào cốc đong và xác định vạch thể tích nước (V1 ml). Lấy 1 cây cải rửa sạch rễ, sau đó, nhúng ngập rễ vào cốc nước, xác định lại thể tích nước trong cốc (V2 ml). Thể tích rễ cây là thể tích chênh lệch = V2 – V1 (ml) Yêu cầu SV tiến hành TN theo phương án trên và tính toán thể tích bộ rễ cây cải. Quan sát hạt đỗ nảy mầm trên đất cát bằng kính lúp và vẽ mô tả về các miền của rễ vào vở. GV kiểm tra SV vẽ được các miền của rễ như sau: - Theo em, miền nào của rễ làm nhiệm vụ hút nước cho cây? Đưa ra giả thuyết của em về miền của rễ nhiệm vụ hút nước cho cây. - Em hãy thiết kế thí nghiệm để chứng minh cho giả thuyết của mình đưa ra. Dự đoán kết quả TN và giải thích kết quả TN thu được. GV gợi ý: - Cho vật liệu là: 5 ống nghiệm chứa nước và 5 cây cải. - Nếu 1 trong các miền của rễ lần lượt ko tiếp xúc với nước thì điều gì sẽ xảy ra với cây đó? Từ đó, SV đưa ra các phương án thiết kế TN. 46 PL GV định hướng SV thiết kế được TN theo hình ảnh sau: Qua TN trên, em rút ra kết luận gì? SV: miền hút của rễ là nơi hấp thụ nước. ? Cấu tạo của hệ rễ thích nghi với chức năng hấp thụ nước? SV: - Rễ đâm sâu, lan rộng và sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất giúp cây hấp thụ được nhiều nước và mối khoáng. ? Tế bào lông hút có cấu tạo phù hợp với chức năng hút nước và khoáng như thế nào? - Tế bào lông hút có thành tế bào mỏng, không thấm cutin, có áp suất thẩm thấu lớn. Tính không đồng nhất sinh lí của trong cấu trúc của rễ thể hiện như thế nào? SV: Tính không đồng nhất của rễ: - Chóp rễ  mô phân sinh đỉnh rễ  miền sinh trưởng dãn dài  miền lông hút  miền lignhin hóa và suberin hóa. - Theo mặt cắt ngang của rễ: vỏ rễ  nội bì (có đai caspari)  trung trụ: gồm vỏ trụ và mạch dẫn gồm mạch gỗ và mạch rây. 3. Hoạt động 3. Tìm hiểu về sự hấp thụ nƣớc ở thực vật Rễ hấp thụ nước có hiệu quả khi nào? - Rễ hấp thụ nước có hiệu quả khi có sự tiếp xúc sít sao giữa bề mặt của rễ và đất. ? Động lực để nước xâm nhập vào rễ? - Rễ hấp thụ nước thụ động theo cơ chế thẩm thấu theo gradient thế nước. - Gradient thế nước có được là do: sự thoát hơi nước của bộ lá là chủ yếu. 47 PL ? Con đường di chuyển của nước ở trong rễ? 2 con đường: - Con đường gian bào: qua hệ thống không gian giữa các TB và trong các vách TB. - Con đường tế bào: gồm con đường tế bào chất và con đường xuyên qua màng tế bào. ? So sánh dòng vận chuyển nước qua hai con đường trên? Con đường gian bào Con đường tế bào Tốc độ vận chuyển Có sự kiểm soát Vai trò của đai Caspari với con đường vận chuyển gian bào? SV: Đai Caspari là một lớp các TB nội bì có vách đã bị suberin hóa (không cho nước đi qua)  dòng nước và khoáng bị chặn lại và phải đi qua tế bào nội bì  tới trung trụ. Vai trò: giúp dòng nước đi qua con đường gian bào được kiểm soát trước khi tới trung trụ rễ. ? Các điều kiện ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước vào rễ? SV: Nhiệt độ, Oxi đất, hàm lượng nước và nồng độ dung dịch đất Khi cây thiếu nước cây sẽ bị héo do mất cân bằng nước trong cơ thể. GV yêu cầu SV phân biệt các khái niệm sau: Hạn sinh lí? Tác hại của hạn sinh lí? SV: Hạn sinh lí xuất hiện do thiếu nước ở trong đất (hạn đất), do độ ẩm không khí quá thấp (hạn không khí), do thiếu oxi trong đất, Hạn sinh lí làm cho cây bị héo. ? Héo là gì? Phân biệt héo tạm thời và héo lâu dài? SV: Héo là dấu hiệu bên ngoài của sự phá vỡ cân bằng nước trong cây  mất sức trương nước, lá rũ xuống. 48 PL - Héo tạm thời là thoát hơi nước mạnh (khi nhiệt độ không khí cao hoặc độ ẩm không khí quá thấp), rễ hút nước không đủ bù lại nên mất cân bằng nước tạm thời và cây héo. Khi thoát hơi nước giảm, rễ hút nước bù đắp đủ lượng nước thoát thì các TB trở lại trương nước bình thường, cây hết héo. - Héo lâu dài: khi sức giữ nước của đất quá mạnh (hạn đất), không có tính thuận nghịch  sự cân bằng nước không phục hồi, cây vẫn héo. 4. Hoạt động 4. Tìm hiểu về sự vận chuyển nƣớc trong cây 4.1. GV đưa hình ảnh về quá trình vận chuyển nước trong cây, yêu cầu SV tìm ra 3 chặng đường vận chuyển nước trong cây? SV: 3 chặng đường vận chuyển nước trong cây: từ tế bào biểu bì rễ vào trung trụ rễ; từ trung trụ rễ lên dọc theo mạch gỗ thân tới lá và các cơ quan khác; từ mạch dẫn (gân lá) qua hệ thống các tế bào thịt lá rồi thoát ra ngoài khí quyển. 4.2. Tìm hiểu về các động lực của dòng vận chuyển nước trong cây ? Dòng vận chuyển nước từ rễ lên thân trong cây nhờ các động lực nào? GV đã giao TN cho SV từ trước để thực hiện TN tại nhà. GV yêu cầu SV báo cáo kết quả TN và rút ra kết luận. TN: Dùng dao sắc cắt bỏ thân cây tại vị trí cách rễ khoảng 3 cm. Bôi vaselin quanh đoạn gốc (chú ý không để vaselin dính lên mặt cắt của thân), lồng ống cao su 49 PL vào gốc rễ, đầu còn lại của ống cao su lồng vào pipet hoặc ống thủy tinh có 1 ít nước bên trong. GV: Nêu hiện tượng xảy ra? SV: Khi cắt ngang thân cây, dòng nhựa nguyên được rễ đẩy lên sẽ chảy rỉ ra bề mặt cắt. Nếu ta nối mặt cắt thân phía trên gốc với một áp kế, ta có thể đo được lực đẩy của rễ làm dâng dòng nhựa nguyên lên theo thân cây. GV: Đó là TN về hiện tượng rỉ nhựa. Vậy nguyên nhân gây ra hiện tượng này là gì? SV: Rễ hút nước và các chất khoáng trong đất và hô hấp của rễ tạo các hợp chất hữu cơ  tạo nên áp suất rễ  tạo “động lực đầu dưới” đẩy nước và các chất tan theo mạch dẫn trong thân lên lá và các cơ quan khác trên mặt đất. GV: Động lực nào tạo nên dòng nước liên tục trong mạch gỗ? SV: Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với vách mạch gỗ. GV: Tại sao khi cắm hoa nên cắt cuống hoa dưới nước? SV: không tạo bọt khí trong mạch dẫn hoa làm hoa tươi lâu hơn. GV: 1 SV bố trí TN như sau: ? Dự đoán kết quả TN sau 1 giờ? Và giải thích kết quả đó. SV: Đĩa cân bên cây có lá cao hơn và mực nước bên đó thấp hơn bên cây không có lá. Vì cây có lá sẽ thoát hơi nước mạnh nên nhẹ hơn. GV: từ đó, rút ra điều gì về động lực của dòng vận chuyển nước trong cây? SV: Thoát hơi nước là động lực đầu trên của dòng vận chuyển nước trong cây. 50 PL GV: Đây là động lực chủ yếu của dòng vận chuyển nước trong cây. ? Tại sao thoát hơi nước lại kéo được dòng nước đi lên? SV: Thoát hơi nước làm cho các TB khí khổng có thế nước âm hơn các TB lân cận  nước sẽ di chuyển thụ động từ các TB đó sang TB khí khổng. Các TB lân cận đó mất nước thế nước lại âm hơn so với các TB lân cận nó  từ đó, xuất hiện một gradient thế nước từ TB khí khổng của lá (có thế nước thấp nhất) tăng dần thế nước theo dòng nhựa nguyên trong mạch gỗ đến tận rễ (nơi có thế nước cao nhất). GV yêu cầu SV tổng kết lại các động lực của dòng vận chuyển nước trong cây. 5. Hoạt động 5. Tìm hiểu về thoát hơi nƣớc của cây ? Tại sao nói: “thoát hơi nước là một thảm họa tất yếu của cây”? SV: Khoảng 98% lượng nước được cây hấp thụ bị mất qua quá trình thoát hơi nước, chỉ 2% lượng nước được sử dụng để trao đổi chất, tạo chất hữu cơ của cơ thể. Nhưng thoát hơi nước có vai trò trọng trong đời sống của cây: - Tạo động lực đầu trên của dòng vận chuyển nước trong cây - Khí khổng mở cho CO2 khuếch tán vào lá để quang hợp - Hạ nhiệt độ của lá - Tạo động lực cho sự hấp thụ các ion khoáng ở rễ và vận chuyển chúng lên thân, lá. ? Các chỉ tiêu đánh giá sự thoát hơi nước? SV: Cường độ thoát hơi nước, hệ số thoát hơi nước, hiệu suất thoát hơi nước ? Cường độ thoát hơi nước là gì? đo bằng cách nào? SV: Cường độ thoát hơi nước là lượng nước thoát đi (g/ kg) trên đơn vị diện tích lá (dm 2 /m 2) trong đơn vị thời gian (phút/ giờ). Cường độ thoát hơi nước được đo bằng dụng cụ thoát hơi nước kế (potometer). ? Hệ số thoát hơi nước của ngô là 170 nghĩa là gì? SV: Hệ số thoát hơi nước của ngô là 170 nghĩa là 170 g nước thoát đi để tạo được 1 g chất khô. - Hiệu suất thoát hơi nước = số g chất khô/kg nước thoát đi. GV: Cơ quan thoát hơi nước chủ yếu của cây là gì? SV: Cơ quan thoát hơi nước chủ yếu là lá. 51 PL GV: Từ các vật liệu: 2 cái cây nhỏ, 2 túi nilong. Thiết kế thí nghiệm tìm ra cơ quan thoát hơi nước chủ yếu của cây. SV: 1 cây để nguyên bộ lá, 1 cây cắt hết lá. Bọc mỗi cây 1 túi nilong (khô). Sau 1 giờ quan sát thấy túi nilong bọc cây có lá có hơi nước. Từ đó, kết luận: lá là cơ quan thoát hơi nước của cây. ? Có những con đường thoát hơi nước nào? SV: Có hai con đường thoát hơi nước là: Qua tầng cutin và qua khí khổng ? GV đưa hình và yêu cầu SV tìm đặc điểm cấu tạo của lá thích nghi với chức năng thoát hơi nước? SV trả lời. GV yêu cầu 1 nhóm SV báo cáo kết quả TN: “so sánh vận tốc thoát hơi nước giữa 2 mặt lá”. SV: Giấy coban clorua khô có màu xanh, khi gặp nước, giấy chuyển sang màu hồng. Dựa vào mức độ chuyển màu của miếng để xác định khả năng thoát hơi nước của lá và so sánh vận tốc thoát hơi nước giữa hai mặt của lá. Kết quả TN: tốc độ thoát hơi nước của mặt dưới cao hơn mặt trên của lá cây. ? Quan sát hình khí khổng và giải thích cơ chế đóng mở của khí khổng? - HS giải thích, sau đó GV bổ sung. ? Quá trình thoát hơi nước của cây chịu ảnh hưởng của những nhân tố nào? 52 PL - HS nêu được các yếu tố: Nước, ánh sáng, nhiệt độ.... GV: ? Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước? Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước: - Độ ẩm - Nhiệt độ - Áp suất khí quyển - Ánh sáng - Cung cấp nước - Đặc trưng cấu trúc lá Thảo luận nhóm về cơ sở của tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng ? Nêu cơ sở của sự tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng? SV: Tưới tiêu hợp lí dựa vào nhu cầu về nước tùy loài, giống cây theo pha sinh trưởng phát triển và điều kiện sinh thái. C. Luyện tập và vận dụng ? Tại sao khi chuyển cây từ vườn lên chậu, người làm vườn lại cắt bớt lá cây đi? ? Quan sát cách bố trí TN sau và hãy cho biết rút ra điều gì từ TN trên? 53 PL - Bố trí các bước TN tiếp theo để thấy được sự ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ đến quá trình sinh lí trên của cây. ? Tại sao khi bón phân đạm quá liều cho cây trồng thì cây thường bị héo và chết? ? Tại sao không nên tưới nước cho cây vào buổi trưa nắng gắt? D. Tìm tòi mở rộng III. Công cụ kiểm tra đánh giá 1. Bảng ma trận các yêu cầu cần đạt sau khi học xong chuyên đề Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao Nội dung 1. Vai trò của nước với đời sống của cây và cấu tạo của phân tử nước - Nêu cấu trúc của phân tử nước - Trình bày được vai trò của nước trong đời sống của cây - Phân tích được đặc tính của phân tử nước Thiết kế được TN về vai trò của nước với đời sống của cây Nội dung 2. Quá trình trao đổi nước ở thực vật - Nêu các con đường hấp thụ - Phân biệt các con đường hấp thụ - Vận dụng giải thích một số hiện Đề xuất được các TN về các động 54 PL nước qua rễ - Kể tên được 3 động lực của dòng vận chuyển nước từ rễ lên lá nước qua rễ - Phân tích được các động lực của dòng vận chuyển nước từ rễ lên lá - Giải thích cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước tượng thực tế về các quá trình sinh lí của cây trồng - Giải thích được kết quả các TN liên quan đến quá trình trao đổi nước ở thực vật lực của quá trình trao đổi nước và ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quá trình trao đổi nước ở thực vật Nội dung 3. Cơ sở khoa học của việc tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng Nêu các biện pháp tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng Giải thích cơ sở khoa học của việc tưới tiêu nước hợp lí cho cây trồng - Vận dụng giải thích một số hiện tượng thực tế về quá trình tưới tiêu nước của cây trồng 2. Câu hỏi và bài tập Câu 1. Từ cấu trúc của phân tử nước, nêu đặc tính lí – hóa của nước và vai trò của nước trong cơ thể thực vật. Câu 2. Nước được hấp thụ từ đất vào cây qua rễ theo hai con đường. a. Đó là hai con đường nào ? b. Nêu những đặc điểm có lợi và bất lợi của hai con đường đó. c. Hệ rễ đã khắc phục đặc điểm bất lợi của hai con đường đó bằng cách nào? Câu 3. Trình bày vai trò của vành đai Caspary. Nếu không có đai caspary sẽ ra sao? Câu 4. Hiện tượng ứ giọt là do áp suất rễ của cây: - Hiện tượng ứ giọt là gì? Hiện tượng này xảy ra ở đâu? - Ở những nhóm cây nào thì xảy ra hiện tượng này? Vì sao? Câu 5. Giải thích câu nói của nhà sinh lí thực vật người Nga Macximop cho rằng: “Thoát hơi nước là tai họa tất yếu của cây”. 55 PL Câu 6. Những cây sống ở vùng ven biển có cơ chế thích nghi như thế nào? Câu 7. Cho một tế bào thực vật đã phát triển đầy đủ vào một dung dịch. Hãy cho biết: a. Khi nào sức căng trương nước T xuất hiện và tăng? b. Khi nào T cực đại và khi T cực đại thì bằng bao nhiêu? c. Khi nào T giảm và khi nào T giảm đến 0? d. Trong công thức S = P - T, S luôn P ? Giải thích (nếụ có). f) Một cây được tưới nước và bón phân bình thường. Hãy nêu những trường hợp T có thể tăng. Câu 8. Nước thoát từ lá ra không khí theo hai con đường. a. Đó là hai con đường nào ? b. Nêu những đặc điểm của hai con đường đó. c. Trình bày cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước. Câu 9. Tiến hành thí nghiệm sau: Bước 1. Ngâm các hạt đậu trong nước từ 6-8h Bước 2. Lấy 30 hạt đã ngâm nước và nẩy mầm chia đều thành 6 chậu (mỗi chậu 5 hạt), mức độ cung cấp nước cho các chậu như sau: Chậu Mức nước cung cấp/1ngày Chất lượng đất Các nhân tố khác: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,... 1 0 ml Như nhau Như nhau 2 5ml 3 10 ml 4 15 ml 5 20 ml 6 25 ml Bước 3. Đo chiều cao cây, đếm số lá/ cây ở mỗi chậu sau mỗi tuần. a. Trong thí nghiệm trên, yếu tố nào là biến phụ thuộc của thí nghiệm: A. Hàm lượng nước B. Chiều cao, số lá của cây C. Chất lượng đất, các nhân tố khác: : ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,... 56 PL D. Hạt đậu b. Mục đích của TN trên là gì? Câu 9. Giấy coban clorua khô có màu xanh, khi gặp nước, giấy chuyển sang màu hồng. Ta có thể dùng giấy coban clorua để so sánh vận tốc thoát hơi nước giữa hai mặt của lá. Theo em, thí nghiệm so sánh vận tốc thoát hơi nước giữa hai mặt của lá cần chuẩn bị dụng cụ, hóa chất, mẫu vật như thế nào? Cách tiến hành TN và dự đoán, giải thích kết quả TN thu được? Câu 10. Cắm một bông hoa thược dược trắng (cuống dài 10cm) vào một cốc nước màu đỏ, sau thời gian 1-2 ngày, quan sát cánh hoa. Mô tả hiện tượng và giải thích kết quả đó. Câu 11. Khi ta bóc khoanh vỏ quanh cành hay thân cây khoảng 3 cm thì một thời gian sau phía trên chỗ vỏ bị bóc vỏ sẽ như thế nào? Giải thích hiện tượng xảy ra. Câu 12. Trong thí nghiệm “Xác định cƣờng độ thoát hơi nƣớc bằng phƣơng pháp cân nhanh”, một SV đã cân lá cây thu được bảng số liệu như sau: Vị trí lấy lá P1 (g) P2 (g) Diện tích lá (dm 2 ) Cường độ thoát hơi nước (g/dm 2 /h) Phần ngọn 0,173 0,168 0,73 Phần thân 0,193 0,189 0,72 Phần gốc 0,353 0,347 0,73 Em hãy tính toán cường độ thoát hơi nước của lá ở các vị trí khác nhau trên cây theo công thức I = mg/dm2/ giờ Trong đó: I - cường độ thoát hơi nước P1 – Khối lượng tươi ban đầu của lá P2 – khối lượng tươi của lá sau 10 phút thoát hơi nước t – thời gian thoát hơi nước của lá 57 PL s – diện tích của lá cây thí nghiệm Câu 13. Sau khi tính được cường độ thoát hơi nước ở lá ở các phần của cây như sau: Vị trí lấy lá Cường độ thoát hơi nước (g/dm2/h) Phần ngọn 0,041 Phần thân 0,033 Phần gốc 0,026 Em hãy đưa ra lời giải thích cho kết quả thu được. 58 PL Phụ lục chủ đề: PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ nhóm ... Chủ đề: Trao đổi nƣớc ở thực vật TN1. Tiến hành thí nghiệm sau: Bước 1. Ngâm các hạt đậu trong nước từ 6-8h Bước 2. Lấy 30 hạt đã ngâm nước chia đều thành 6 cốc có chứa đất (mỗi cốc 5 hạt), mức độ cung cấp nước cho các chậu như sau: cốc Mức nước cung cấp/1ngày Chất lượng đất Các nhân tố khác: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,... 1 0 ml Như nhau Như nhau 2 5ml 3 10 ml 4 15 ml 5 20 ml 6 25 ml Bước 3. Đo chiều cao cây, đếm số lá/ cây ở mỗi chậu sau mỗi ngày. Và rút ra nhận xét. Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. ... ... ... TN: Quan sát hiện tƣợng rỉ nhựa * Dụng cụ: Dao, ống cao su có đường kính 8 -10 mm Pipet loại 2ml hoặc ống thủy tinh có đường kính khoảng 7-8 mm * Hóa chất: Vaselin 59 PL * Mẫu vật: cây cà chua hoặc cây rau dền, cây khoai tây,. có đường kính thân khoảng 7-8 mm c. Tiến hành Dùng dao sắc cắt bỏ thân cây tại vị trí cách rễ khoảng 3 cm. Bôi vaselin quanh đoạn gốc (chú ý không để vaselin dính lên mặt cắt của thân), lồng ống cao su vào gốc rễ, đầu còn lại của ống cao su lồng vào pipet hoặc ống thủy tinh có 1 ít nước bên trong. Quan sát mực nước thay đổi trong ống thủy tinh và giải thích hiện tượng. Phân tích, giải thích kết quả Thu thập dữ liệu: Mực nƣớc ban đầu Mực nƣớc sau thời gian t Sau 5 phút Sau 10 phút Sau 15 phút Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. . ......... . TN2. Sự vận chuyển nƣớc qua mạch gỗ Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật * Dụng cụ: Cốc, bình đựng, dao sắc, kính hiển vi hoặc kính lúp * Hóa chất: Dung dịch màu (eosin, phucsin 1%) * Mẫu vật: Cành cây hoặc cành hoa trắng: hoa huệ, hoa loa kèn, thược dược c. Tiến hành 60 PL Cắm cành lá hoặc cành hoa trắng có chiều dài khoảng 10 – 12 cm vào bình đựng nước màu. Sau vài giờ, cắt một lát mỏng tại các phần khác nhau của cành, lá, cuống hoa. Soi dưới kính hiển vi, quan sát hiện tượng. Thu thập dữ liệu: Cắt một lát mỏng tại các phần khác nhau của cành, lá, cuống hoa. Soi dưới kính hiển vi, quan sát sự nhuộm màu của các tế bào. Xác định phần tế bào nào được nhuộm màu? Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. Từ việc quan sát tiêu bản ở trên, xác định phần tế bào được nhuộm màu, rút ra kết luận về con đường vận chuyển nước lên thân, lá của cây. ... . ? Điều gì xảy ra nếu: nhúng đầu cành hoa vào sáp lỏng hay vaselin, sau đó cắm cành hoa vào dung dịch màu. Sau 1 thời gian, cắt một lát mỏng tại các phần khác nhau của cành, lá, cuống hoa. Soi dưới kính hiển vi, quan sát hiện tượng. ... . 61 PL PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ nhóm Chủ đề: Trao đổi nƣớc ở thực vật TN1. So sánh vận tốc thoát hơi nƣớc qua hai mặt lá Giấy coban clorua khô có màu xanh, khi gặp nước, giấy chuyển sang màu hồng. Dựa vào mức độ chuyển màu của miếng để xác định khả năng thoát hơi nước của lá và so sánh vận tốc thoát hơi nước giữa hai mặt của lá. b. Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật * Dụng cụ: cặp gỗ hoặc cặp nhựa, hai lam kính, miếng giấy lọc có tẩm cloruacoban CoCl2 5% (sấy khô); đồng hồ bấm giây; panh * Mẫu vật: lá cây tươi (cắm trong chậu nước hoặc cây ngoài tự nhiên). c. Tiến hành Giữ nguyên lá trên cành cây, dùng hai mảnh giấy lọc có tẩm CoCl2 5% đã sấy khô, đặt đối xứng nhau qua bản lá. Tiếp theo, đặt hai bản kính ép đè lên giấy ở cả 2 mặt lá, rồi dùng kẹp ép hai mảnh kính vào lá thành hệ thống kín. Bấm đồng hồ để so sánh thời gian chuyển màu của giấy cloruacoban và diện tích chuyển màu của hai mặt giấy ở mặt trên và mặt dưới của lá trong cùng thời gian. Thời gian chuyển màu sẽ cho biết khả năng thoát hơi nước của lá. Thời gian càng lâu thì khả năng thoát hơi nước càng chậm và ngược lại. d. Thu thập dữ liệu: So sánh khả năng thoát hơi nước giữa các lá non thì có gì khác nhau trên cùng một cây: Loại lá Thời gian chuyển màu miếng giấy CoCl2 Mặt trên Mặt dưới Phần ngọn Phần thân Phần gốc e. Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. So sánh khả năng thoát hơi nước giữa mặt trên và mặt dưới của cùng một lá. So sánh khả năng thoát hơi nước giữa các lá non thì có gì khác nhau trên cùng một cây: 62 PL Gợi ý: ? Thoát hơi nước ở thực vật phụ thuộc vào các yếu tố nào? ... ... ? Mặt trên hay mặt dưới của lá có số khí khổng nhiều hơn? Giải thích. ... ... Kết luận: ... ... TN2. Cơ quan thoát hơi nƣớc của cây là gì? Từ các vật liệu: 2 chậu cây nhỏ, 2 túi nilong, 1 con dao, 2 nịt buộc. Thiết kế, tiến hành thí nghiệm phát hiện cơ quan thoát hơi nước chủ yếu của cây. Giải thích kết quả thu được. .. ............. .. ... Kết luận: ... 63 PL CHỦ ĐỀ 5. HÔ HẤP Ở THỰC VẬT I. Mô tả chủ đề 1. Tên chủ đề: Hô hấp ở thực vật Nội dung của chủ đề là tìm hiểu về quá trình hô hấp ở thực vật bao gồm các con đường hô hấp ở thực vật (phân giải hiếu khí, phân giải kị khí); cơ chế của quá trình hô hấp và các yếu tố ảnh đến hô hấp. Từ đó, đề xuất các biện pháp nâng cao chất lượng các nông sản. 2. Câu hỏi khái quát - Các con đường phân giải các chất ở thực vật? - Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hô hấp như thế nào? - Các biện pháp bảo quản nông sản? 3. Mục tiêu chủ đề 3.1. Về kiến thức - Trình bày được khái niệm, bản chất và cơ chế hô hấp nói chung. - Chứng minh được quá trình hô hấp khác quá trình đốt cháy như thế nào. - Nêu được cơ chế hô hấp yếm khí, hiếu khí, glyoxylic, pentozophosphate. - Phân tích được ý nghĩa của hô hấp. - Trình bày được ảnh hưởng của các tác nhân ngoại cảnh đến hô hấp. - Phân tích được cơ sở của các biện pháp bảo quản nông sản 3.2. Về kĩ năng - Kĩ năng tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh - Kĩ năng học tập: thuyết trình, hợp tác, tự học, thu thập thông tin - Kĩ năng thiết kế TN, kĩ năng làm TN. 3.3. Về thái độ - Tích cực tham gia các nhiệm vụ học tập trên lớp, khẳng định giá trị bản thân thông qua các hoạt động học tập. - Thêm yêu thích môn học 64 PL 3.4. Về định hướng phát triển năng lực Năng lực chung: Năng lực tự lực và tự học, Năng lực giao tiếp và hợp tác, Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Năng lực chuyên môn: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, Thời lƣợng 7 tiết 4. Mạch chuyên đề 1. Khái niệm chung về hô hấp 2. Các con đường trao đổi hô hấp: đường phân + chu trình Krebs, con đường pentozophotphat. 3. Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài, bên trong đến hô hấp. 4. Mối liên quan của hô hấp với quá trình sinh lí khác, hô hấp của thực vật và hoạt động sản xuất của con người 5. Các thí nghiệm (TN) đƣợc sử dụng trong chủ đề TT Tên thí nghiệm Nội dung kiến thức Giai đoạn sử dụng 1 Quá trình hô hấp sinh ra khí gì? Hô hấp TV tạo ra khí CO2 Hình thành kiến thức mới 2 Hô hấp hấp thụ khí gì? Quá trình hấp thụ khí O2 Hình thành kiến thức mới 3 Quá trình hô hấp có tỏa nhiệt không? Quá trình hô hấp tỏa nhiệt. Hình thành kiến thức mới 4 Chứng minh sự giải phóng oxi trong hô hấp do hoạt động của enzim hô hấp catalaza - Hoạt động của enzim hô hấp catalaza Kiểm tra, đánh giá 5 Xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen – Jensen - Xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen – Jensen Củng cố, minh họa kiến thức 6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp ở thực vật - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp ở thực vật Củng cố, minh họa kiến thức (Trước khi học chủ đề này, GV đã giao bài tập thiết kế và tiến hành TN cho SV, SV hoạt động nhóm và hoàn thành các bài tập đó.) 65 PL II. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học A. Hoạt động khởi động GV yêu cầu các nhóm SV báo cáo các TN đã hoàn thành PHT sau về cách bố trí TN, tiến hành và kết quả của TN, từ đó rút ra kết luận: TN1: Quá trình hô hấp có tỏa nhiệt không? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp đậy , nhiệt kế, hạt đỗ xanh nảy mầm Từ các dụng cụ, vật liệu trên, thiết kế TN chứng minh xem quá trình hô hấp có tỏa nhiệt không? Nhiệt độ nhiệt kế lúc ban đầu Nhiệt độ nhiệt kế sau 3-5 giờ :.. Kết luận:............................................ TN2. Quá trình hô hấp hấp thụ khí gì? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp, hạt đỗ nảy mầm; que đóm/diêm, bật lửa. Cách tiến hành: - B1: Ngâm hạt đỗ xanh 300g trong nước khoảng 6 giờ. Ủ trong 2 -3 ngày để hạt nảy mầm trong khăn bông ẩm (ngày 4 lần ngâm nước, 5 phút/ 1 lần, sau đó đổ nước đi) (lấy hạt đỗ nảy mầm ở TN1) - B2: Cho hạt đã nảy mầm vào 2 chai. Chai 1 đậy kín chai. Chai 2 đổ nước nóng vào chai trong 10 phút, sau đó đổ nước đi. Để 2 chai hạt đó vào trong tối khoảng 5-7 giờ. - B3: Lấy que đóm đang cháy dở cho vào từng chai hạt (vừa mở nắp chai). Thu thập dữ liệu: Quan sát hiện tượng: Cho que đóm/diêm đang cháy dở cho vào từng chai hạt: Chai 1: Chai 2: . 66 PL Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. - Mục đích đổ nước nóng vào chai hạt thứ 2: - Giải thích kết quả TN: Kết luận:.. TN 3. Quá trình hô hấp sinh ra khí gì? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp, hạt đỗ nảy mầm, quả bóng bay, ống hút to bằng nhựa, cốc nước vôi trong, kéo. Từ các vật liệu trên, hãy thiết kế TN, quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích. Thu thập dữ liệu: ? Tại sao cần ngâm nước hạt ở bước 1? Quả bóng bay nối với 1 ống hút to và chụp lên miệng chai đựng hạt nảy mầm để trong 5-7 giờ trong tối có hiện tượng Giữ quả bóng và cắt đoạn ống hút và chuyển khí từ quả bóng bay sang cốc nước vôi trong. Quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích SV rút kết luận về phương trình quá trình hô hấp: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP (tỏa nhiệt) B. Thiết kế các hoạt động học tập 1. Hoạt động 1. Tìm hiểu về khái quát về hô hấp Từ các TN trên, cho biết khái niệm về hô hấp ? Vai trò của hô hấp ? I. Khái niệm về hô hấp * Lược sử phát hiện ra quá trình hô hấp. Hô hấp là quá trình oxi hóa sinh học các hợp chất hữu cơ, đặc biệt glucose đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O kèm theo giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và ATP cung cấp cho TB và cơ thể. 1.1. Phương trình hô hấp C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP (tỏa nhiệt) 67 PL 1.2. Vai trò của hô hấp với đời sống thực vật ? Vai trò của hô hấp với đời sống TV? - SV nghiên cứu GT và TL. - Hô hấp phân giải các hợp chất hữu cơ, giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của TB và cơ thể. - Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian quan trọng là các tiền chất C cho các quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể. - Hô hấp có tác dụng tăng khả năng chống bệnh của TV. - Tác dụng bất lợi của hô hấp: trong trường hợp cường độ hô hấp cao dẫn đến sự cạn kiệt nhanh nguyên liệu; Hô hấp là một nguyên nhân chủ yếu làm giảm phẩm chất nông sản và tạo điều kiện cho nấm bệnh phát triển. 1.3. Các quá trình oxi hóa khử trong hô hấp ? Phân tích các quá trình oxi hóa khử trong hô hấp? - SV nghiên cứu GT và TL. Quá trình oxi hóa các nguyên liệu hô hấp bắt đầu bằng sự tách hydro ra khỏi phân tử và sau đó hydro (hoặc điện tử) được chuyển tới oxi của môi trường tạo thành nước hoặc peroxyt hydro. Sự hoạt hóa hydro được thực hiện nhờ các enzim dehydrogenase và sự hoạt hóa oxi nhờ enzim oxygenase. ? Các E tham gia vào quá trình hô hấp? - SV nghiên cứu GT và TL. 1.3.1. Các enzim hoạt hóa hydro (dehyrogenase) - Đó là những E có khả năng tách hydro khỏi nguyên liệu hô hấp và vận chuyển đến chất nhận trung gian hoặc oxi không khí. + Các dehydrogenase kị khí: là những E có khả năng tách hydro khỏi nguyên liệu hô hấp và vận chuyển đến oxi không khí. 1.3.2. Các enzim hoạt hóa oxi (oxydase) - Các E có khả năng chuyển hydro và điện tử cho oxi không khí. Các E thường thấy trong cơ thể TV: cytocrom, poliphenoloxydase, ascorbatoxydase, catalase, peroxydase, lipoxydase, 68 PL 1.3.3. Các enzim hỗ trợ Đó là các E cacboxylase, aldolase, kinase, transpherase. 1.4. Nguyên liệu hô hấp ?Nêu các nguyên liệu tham gia vào quá trình hô hấp? - SV nghiên cứu GT và TL - Các nguyen liệu: Glucose, lipit, protein và các hợp chất hữu cơ khác (sđ H5.1/T163). - Hệ số hô hấp (RQ): là tỉ số giữa lượng CO2 thải ra và lượng O2 hút vào của TB, mô và cơ thể. 2. Hoạt động 2. Tìm hiểu về các con đƣờng trao đổi hô hấp: đƣờng phân + chu trình Krebs, con đƣờng pentozophotphat. Hoạt động dạy và học Nội dung Hoạt động 2. Tìm hiểu về các con đƣờng trao đổi hô hấp ? So sánh các con đường trao đổi hô hấp? - SV nghiên cứu GT và TL. ? Tính năng lượng thu được khi oxi hóa hoàn toàn 1 phân tử glucose? - SV nghiên cứu GT và II. Các con đường trao đổi hô hấp - Hô hấp có 2 pha: Pha yếm khí (ở TBC, là quá trình đường phân) và pha hiếu khí (diễn ra ở ti thể). 2.1. Đường phân và con đường Krebs 2.1.1. Pha hô hấp yếm khí ( đường phân) - Quá trình đường phân gồm 4 giai đoạn với 10 phản ứng: Kết quả là từ 1 phân tử glucose tạo ra 2 phân tử axit pyruvic và 2 phân tử ATP (thực tế tạo ra 4 phân tử ATP nhưng đã dùng 2 phân tử ATP để hoạt hoá phân tử glucose) cùng với 2 phân tử NADH. PTTQ: C6H12O6 + 2NAD + + 2ADP + 2Pi  2 C3H4O3 + 2NADH + 2H + + 2 ATP + 2H2O 2.1.2. Pha hô hấp hiếu khí (CT Krebs) * Chặng 1: Phản ứng khử cacboxyl hóa, oxy hóa axit 69 PL TL. - Khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử Glucose sẽ tạo ra: 2ATP, 2GTP, 10NADH và 2FADH2. năng lượng tạo ra khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử C6H12O6: 1NADH qua chuỗi E hô hấp sẽ tổng hợp được 3ATP, còn 1FADH2 → 2ATP. Do đó, khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucose → CO2 và H2O ta được: + 2ATP 2 ATP + 2GTP 2 ATP + 10 NADH 30 ATP + 2FADH2 4 ATP Như vậy, tổng số ATP được sinh ra là 38ATP. pyruvic thành acetyl- CoA Axit pyruvic thực hiện phản ứng khử cacboxyl hóa oxy hóa tạo thành Acetyl – CoA ở giữa 2 lớp màng ty thể. 2 axit pyruvic  2 Acetyl – CoA, đồng thời tạo ra 2 phân tử NADH. Acetyl – CoA đi vào chu trình Krebs. * Chặng 2: Chu trình axit citric (chu trình Krebs) Qua chu trình Kreb ta thấy từ 2Acetyl – CoA  CO2 + H2O, đồng thời tạo ra 6NADH, 2FADH2 và 2GTP. Vậy khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử Glucose sẽ tạo ra: 2ATP, 2GTP, 10NADH và 2FADH2. * Chặng 3. Chuỗi truyền điện tử khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử Glucose sẽ tạo ra: 2ATP, 2GTP, 10NADH và 2FADH2. Vậy năng lượng tạo ra khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử C6H12O6: 1NADH qua chuỗi E hô hấp sẽ tổng hợp được 3ATP, 70 PL ? Nêu diễn biến và tính năng lượng của con đường pentozo photphat? - SV trả lời. còn 1FADH2 → 2ATP. Do đó, khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucose → CO2 và H2O ta được: + 2ATP 2 ATP + 2GTP 2 ATP + 10 NADH 30 ATP + 2FADH2 4 ATP Như vậy, tổng số ATP được sinh ra là 38ATP. 2.2. Con đường glyoxylic - Ở thực vật, diễn ra trong glyoxysom còn ở eukaryot và vi khuẩn xảy ra trong TBC. 2.3. Con đường pentozo photphat - Là con đường oxy hóa trực tiếp glucoza tạo thành dehydrogenaza khử (NADPH) và ribozo – 5 – phosphat. - Vai trò: cung cấp lực khử NADPH cho tổng hợp axit béo hoặc tham gia tích cực trong cơ chế chống oxy hóa sinh học ở các TB có nguy cơ dễ bị phá hủy. Ngoài ra, cung cấp chất nhận CO2 là ribozo – 5 – 71 PL phosphat trong quang hợp. - Con đường HMP gồm 2 pha chính: pha oxy hóa và pha không oxy hóa (biến đổi tương hỗ). PT tổng quát của con đường HMP: Glucozo-6-phosphat + 12 NADP + + 6H2O  12 NADPH + 12H + + 6 CO2 + 6 Pi Vậy con đường HMP tạo ra 36 ATP. 3. Hoạt động 3. Tìm hiểu về ảnh hƣởng của điều kiện bên ngoài, bên trong đến hô hấp. Hoạt động dạy và học Nội dung ? Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp TV? - SV trả lời. ? Nước ảnh hưởng đến hô hấp như thế nào? - SV trả lời. ? Nhiệt độ ảnh hưởng đến hô hấp như thế nào? - SV trả lời. III. Các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp thực vật 3.1. Ảnh hƣởng các điều kiện bên ngoài đến hô hấp. - Ánh sáng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp. ở nhiều loại cây ánh sáng kích thích hô hấp. Câu ưa bóng hô hấp nhạy cảm với ánh sáng hơn cây ưa sáng. Ánh sáng bước sóng ngắn ảnh hướng đến hô hấp mạnh hơn ánh sáng bước sóng dài. - Cường độ hô hấp liên quan chặt chẽ đến hàm lƣợng nƣớc trong tế bào. Ở hạt khô, hàm lượng nước thấp ( 15%) hô hấp xảy ra rất yếu ớt. Hô hấp tăng cùng với sự tăng hàm lượng nước trong mô và đạt cực đại hô hấp khi hàm lượng nước trong mô đạt 80-90%. Trong giới hạn nhiệt độ sinh lý, nhiệt độ càng cao hô hấp càng mạnh. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ phụ thuộc nhóm sinh thái: cây chịu nóng có nhu cầu nhiệt độ đối với hô hấp cao hơn nhóm cây chịu rét. Các nguyên tố khoáng, đặc biệt là các nguyên tố 72 PL ? Các yếu tố bên trong ảnh hưởng đến hô hấp như thế nào? - SV trả lời. vi lượng có ảnh hưởng nhiều mặt đến hô hấp. 3.2. Ảnh hƣởng điều kiện bên trong đến hô hấp. Các loài khác nhau có quá trình hô hấp không giống nhau: cường độ, con đường, hệ số hô hấp. Hô hấp còn chịu ảnh hưởng của quá trình phát triển cá thể của cây. Thường càng về già cường độ hô hấp càng giảm, con đường biến đổi cơ chất chuyển từ đường phân – chu trình Crebs sang pentozo P. Cây càng già hiệu quả năng lượng càng giảm. Các chất đIều hoà sinh trưởng có vai trò quan trọng trong toàn bộ đời sống của thực vật trong đó có hô hấp. 4. Hoạt động 4. Tìm hiểu về mối liên quan của hô hấp với quá trình sinh lí khác, hô hấp của thực vật và hoạt động sản xuất của con ngƣời Hoạt động dạy và học Nội dung Hoạt động 4. Tìm hiểu về mối liên quan của hô hấp với quá trình sinh lí khác ? Tại sao nói hô hấp là trung tâm trao đổi năng lượng? - SV nghiên cứu trả lời IV. Hô hấp là trung tâm các quá trình trao đổi chất. Qua quá trình hô hấp, cơ chất biến đối thành các sản phẩm trung gian. Từ các sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp tạo nên các chất hữu cơ khác nhau trong tế bào. 4.1. Hô hấp là trung tâm trao đổi năng lƣợng. Quang hợp chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học chứa đựng trong các HCHC. Cơ thể không thể sử dụng trực tiếp năng lượng hoá học mà phải nhờ hô hấp chuyển đỏi năng lượng hoá học thành năng lượng của ATP mới sử dụng được. Năng lượng của ATP do hô hấp tạo nên được sử dụng cho mọi hoạt động sống của cơ thể. Không có ATP các 73 PL ? Phân tích ý nghĩa của hô hấp trong thực tiễn? - SV trả lời: - Do vai trò quan trọng của hô hấp đối với thực vật nên trong trồng trọt cần có những biện pháp thích hợp tạo điều kiện thuận lợi cho hô hấp tiến hành hợp lý. - Bảo quản lương thực, thực phẩm là khoa học liên quan đến nhiều lĩnh vực, trong đó quan trọng nhất là hô hấp. Hô hấp là quá trình sinh lý liên quan trực tiếp đến việc bảo quản hoạt động sống không thực hiện được nên sự sống cũng không thể tồn tại. 4.2. Hô hấp với các hoạt động sinh lý khác. Do hô hấp là quá trình tạo cơ sở vật chất và năng lượng của cơ thể cho nên có vai trò quan trọng đối với các hoạt động sinh lý khác. - Hô hấp với dinh dƣỡng khoáng, trao đổi nƣớc. Hô hấp tạo ra các sản phẩm tham gia trực tiếp vào cơ chế hút khoáng, nước và vận chuyển các chất đó qua màng tế bào rễ. Hô hấp còn cung cấp năng lượng cho quá trình hút các chất khoáng, nước theo cơ chế chủ động. - Hô hấp với quang hợp. Hô hấp và quang hợp là hai quá trình sinh lý trung tâm của thực vật. Mối quan hệ giữa hô hấp với quang hợp khá phức tạp. Đó là quan hệ vừa cạnh tranh vừa hỗ trợ lần nhau. Hô hấp vừa có lợi vừa có hại cho quang hợp. 4.3. Ý nghĩa thực tiến của hô hấp. - Hô hấp với trồng trọt. Do vai trò quan trọng của hô hấp đối với thực vật nên trong trồng trọt cần có những biện pháp thích hợp tạo điều kiện thuận lợi cho hô hấp tiến hành hợp lý. Với hô hấp sáng có hại cho năng suất cần có biện pháp hạn chế hay triệt tiêu. - Hô hấp với vấn đề bảo quản. Bảo quản lương thực, thực phẩm là khoa học liên quan đến nhiều lĩnh vực, trong đó quan trọng nhất là hô hấp. Hô hấp là quá trình sinh lý liên quan 74 PL trực tiếp đến việc bảo quản. Để duy trì hô hấp ở mức độ thấp cho nguyên liệu bảo quản cần tác động vào nguyên liệu bảo quản các nhân tó sinh thái thích hợp. Tuỳ đối tượng bảo quản, thời gian cần bảo quản, mục đích bảo quản mà có các phương pháp bảo quản thích hợp. - Bảo quản ở độ ẩm thấp. - Bảo quản ở nhiệt độ thấp. - Bảo quản bàng khí CO2. - Bảo quản bẳng hoá chất ức chế hô hấp. C. Luyện tập và vận dụng 1. Phân tích các con đường trao đổi hô hấp? 2. Tại sao nói hô hấp là trung tâm trao đổi năng lượng? 3. Bạn Hoa bố trí thí nghiệm “Xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen - Jensen” như sau: - Dùng 2 bình như nhau: 1 bình thí nghiệm, 1 bình đối chứng. Mở nắp 2 bình chao đi chao lại để không khí trong 2 bình như nhau. - Lấy 20 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1N cho vào 2 bình. - Cân 5 g mẫu vật (giá đỗ) cho vào túi lưới và móc treo dưới nắp cuả 2 bình. Đậy nắp cả 2 bình. Để 2 bình ở nhiệt độ 25-30oC trong 30 phút. - Sau đó, lấy 2 bình ra cùng mở nắp và đậy chặt lại bằng nút không mẫu vật. - Lắc tròn cả 2 bình trong 10 phút để bazo phản ứng hết với CO2. - Lấy 5 ml cho vào bình tam giác để chuẩn độ với H2SO4 (có nhỏ 1 giọt phenolphtalein). - Thu số liệu và tính theo công thức: mg CO 2 /g/h 75 PL V1: Số ml dùng chuẩn độ kiềm dư thừa ở bình đối chứng V2: Số ml dùng chuẩn độ kiềm dư thừa ở bình thín nghiệm P: Trọng lượng mẫu t: thời gian Theo em, bạn Hoa bố trí thí nghiệm để xác định cường độ hô hấp như trên đã hợp lí chưa? Nếu chưa, em bố trí lại cho hợp lí. D. Tìm tòi mở rộng - Tại sao ngƣời ta thƣờng sử dụng biện pháp bảo quản khô đối với hạt giống? Tại sao hàm lƣợng CO2 cao trong môi trƣờng làm cho quá trình hô hấp bị ức chế? III. Công cụ kiểm tra đánh giá 1. Bảng ma trận các yêu cầu cần đạt sau khi học xong chuyên đề Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao Nội dung 1. Tìm hiểu về khái quát về hô hấp - Nêu phương trình hô hấp - Trình bày của hô hấp với đời sống - Phân tích được phương trình bản chất của hô hấp - - Thiết kế TN chứng minh khí tham gia, thải ra vào quá trình hô hấp Nội dung 2. Tìm hiểu về các con đƣờng trao đổi hô hấp: đƣờng phân + chu trình Krebs, con đƣờng pentozophotphat. - Viết phương trình các giai đoạn các con đường hô hấp - So sánh con đường trao đổi hô hấp - Giải thích vai trò của con đường trao đổi hô hấp Nội dung 3. Mối liên quan của hô hấp với quá trình sinh lí khác, hô hấp của thực vật và hoạt động sản xuất của con người 76 PL Nêu mối liên quan của hô hấp với quá trình sinh lí khác, hô hấp của thực vật và hoạt động sản xuất của con người Chứng minh hô hấp là trung tâm của các quá trình trao đổi chất trong cây Nội dung 4. Hô hấp và năng suất cây trồng Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp Đề xuất các biện pháp bảo quản nông sản cây trồng 2. Câu hỏi và bài tập 1. Cơ chế của quá trình hô hấp ở thực vật. 2. Năng lượng hô hấp ở thực vật. 3. a. Hệ số hô hấp? Nêu vai trò của hệ số hô hấp. b. Cho các chất hữu cơ: C6H12O6, C18H36O2, C4H6O5. Xác định hệ số hô hấp của chúng, Cho biết các hợp chất hữu cơ trên thuộc các nhóm nào. c. Có 1 học sinh xác định hệ số hô hấp của hạt cây họ lúa và hạt hướng hương nhưng khi ghi kết quả do vội vàng bạn ấy chỉ ghi RQ1 = 0,3 và RQ2 = 1,0. Theo em hệ số hô hấp nào của hạt cây họ lúa và hạt hướng dương? Giải thích. 4. Thiết kế TN chứng minh: hô hấp TV tạo ra khí CO2, hấp thụ khí O2 và tỏa nhiệt. 5. Bố trí thí nghiệm chứng minh axit pyruvic chứ không phải glucose đi vào ti thể để thực hiện hô hấp hiếu khí? 6. Bạn Hoa bố trí thí nghiệm “Xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen - Jensen” như sau: - Dùng 2 bình như nhau: 1 bình thí nghiệm, 1 bình đối chứng. Mở nắp 2 bình chao đi chao lại để không khí trong 2 bình như nhau. - Lấy 20 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1N cho vào 2 bình. 77 PL - Cân 5 g mẫu vật (giá đỗ) cho vào túi lưới và móc treo dưới nắp cuả 2 bình. Đậy nắp cả 2 bình. Để 2 bình ở nhiệt độ 25-30oC trong 30 phút. - Sau đó, lấy 2 bình ra cùng mở nắp và đậy chặt lại bằng nút không mẫu vật. - Lắc tròn cả 2 bình trong 10 phút để base phản ứng hết với CO2. - Lấy 5 ml cho vào bình tam giác để chuẩn độ với H2SO4 (có nhỏ 1 giọt phenolphtalein). - Thu số liệu và tính theo công thức: V1: Số ml dùng chuẩn độ kiềm dư thừa ở bình đối chứng V2: Số ml dùng chuẩn độ kiềm dư thừa ở bình thín nghiệm P: Trọng lượng mẫu t: thời gian Theo em, bạn Hoa bố trí thí nghiệm để xác định cường độ hô hấp như trên đã hợp lí chưa? Nếu chưa, em bố trí lại cho hợp lí. 7. Ở thực vật phân giải kị khí có thể xảy ra trong những trường hợp nào? Có cơ chế nào để thực vật tồn tại trong điều kiện thiếu oxi tạm thời không? Vì sao một số thực vật ở vùng đầm lầy có khả năng sống được trong môi trường thường xuyên thiếu oxi? 8. a) Sự tạo thành ATP trong hô hấp hiếu khí ở thực vật diễn ra theo những con đường nào? b) Trong tế bào thực vật các hợp chất NADHH+, FADH2, được hình thành và sử dụng ở các quá trình nào? 9. Chứng minh mối liên quan chặt chẽ giữa quá trình hô hấp với quá trình dinh dưỡng khoáng và trao đổi nitơ ở cây xanh. a) Xianua là một chất độc gây chết. Nó kết hợp với cytocrom a3 thành một phức hợp ngăn cản sự vận chuyển e đến O2. Những tác động gì xảy ra khi tế bào bị nhiễm xianua? 10. a. Trong phản ứng sử dụng O2 và giải phóng CO2 trong hô hấp sáng: mg CO 2 /g/h 78 PL - Viết phương trình phản ứng (ghi rõ tên nguyên liệu và sản phẩm) - Các phản ứng đó diễn ra ở bào quan nào và do sự xúc tác của enzim nào? b. Tại sao người ta thường sử dụng biện pháp bảo quản khô đối với hạt giống? Tại sao hàm lượng CO2 cao trong môi trường làm cho quá trình hô hấp bị ức chế? 11. Trình bày mối quan hệ giữa hô hấp và quá trình trao đổi khoáng trong cây? 12. a. Dựa vào đặc điểm hô hấp của thực vật, hãy nêu cơ sở khoa học của các phương pháp bảo quản nông sản: bảo quản lạnh, bảo quản khô và bảo quản ở môi trường khí biến đổi. 13. Khi nghiên cứu hệ số hô hấp của những hạt cây như hạt hướng dương, hạt thầu dầu, người ta nhận thấy: ở giai đoạn đầu nảy mầm, hệ số hô hấp xấp xỉ bằng 1, sau đó hệ số hô hấp giảm xuống tới 0,3- 0,4, sau đó hệ số hô hấp lại tăng lên 0,7- 0,8 hoặc gần bằng 1. Hãy giải thích? 14. a. Sự tạo thành ATP trong hô hấp ở thực vật diễn ra theo những con đường nào? ATP được sử dụng vào những quá trình sinh lý nào ở cây? b. Rubisco là gì? Trong điều kiện đầy đủ CO2 hoặc thiếu (nghèo) CO2 thì hoạt động của Rubisco như thế nào Phiếu giao nhiệm vụ của chủ đề: PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ nhóm 1 Chủ đề: HÔ HẤP THỰC VẬT TN1: Quá trình hô hấp có tỏa nhiệt không? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp đậy , nhiệt kế, hạt đỗ xanh nảy mầm Cách tiến hành: - B1: Ngâm hạt đỗ xanh 300g trong nước khoảng 6 giờ. Ủ trong 2 -3 ngày để hạt nảy mầm trong khăn bông ẩm (ngày 4 lần ngâm nước, 5 phút/ 1 lần, sau đó đổ nước đi) - B2: Cho hạt đã nảy mầm vào chai (chai lavie 500ml). Lấy nhiệt kế và ghi lại nhiệt độ ban đầu. Cho nhiệt kế vào chai, đậy kín chai, để chai vào trong tối 3-5 giờ. 79 PL B3: Lấy nhiệt kế ra và ghi lại nhiệt độ  Rút ra kết luận. Nhiệt độ nhiệt kế lúc ban đầu. Nhiệt độ nhiệt kế sau 3-5 giờ : . Kết luận:................................................. TN2. Quá trình hô hấp hấp thụ khí gì? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp, hạt đỗ nảy mầm; que đóm/diêm, bật lửa Cách tiến hành: - B1: Ngâm hạt đỗ xanh 300g trong nước khoảng 6 giờ. Ủ trong 2 -3 ngày để hạt nảy mầm trong khăn bông ẩm (ngày 4 lần ngâm nước, 5 phút/ 1 lần, sau đó đổ nước đi) (lấy hạt đỗ nảy mầm ở TN1) - B2: Cho hạt đã nảy mầm vào 2 chai. Chai 1 đậy kín chai. Chai 2 đổ nước nóng vào chai trong 10 phút, sau đó đổ nước đi. Để 2 chai hạt đó vào trong tối khoảng 5- 7 giờ. - B3: Lấy que đóm đang cháy dở cho vào từng chai hạt (vừa mở nắp chai). Thu thập dữ liệu: Quan sát hiện tượng: Cho que đóm/diêm đang cháy dở cho vào từng chai hạt: Chai 1: Chai 2: Phân tích và giải thích kết quả thí nghiệm. - Mục đích đổ nước nóng vào chai hạt thứ 2: .. - Giải thích kết quả TN: .. Kết luận: 80 PL PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ nhóm 2 Chủ đề: HÔ HẤP THỰC VẬT TN 3. Quá trình hô hấp sinh ra khí gì? Dụng cụ, hóa chất, mẫu vật: Lọ/ chai 500ml có nắp, hạt đỗ nảy mầm, quả bóng bay, ống hút to bằng nhựa, cốc nước vôi trong, kéo. Cách tiến hành: - B1: Ngâm hạt đỗ xanh trong nước khoảng 6 giờ. Ủ trong 2 -3 ngày để hạt nảy mầm trong khăn bông ẩm (ngày 4 lần ngâm nước, 5 phút/ 1 lần, sau đó đổ nước đi) - B2: Cho hạt đã nảy mầm vào chai. Dùng quả bóng bay nối với 1 ống hút to và chụp lên miệng chai (sao cho thật kín, chặt). Để khoảng 5-7 giờ trong tối. Quan sát hiện tượng. B3: Giữ quả bóng và cắt đoạn ống hút và chuyển khí từ quả bóng bay sang cốc nước vôi trong. Quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích. Thu thập dữ liệu: ? Quả bóng bay nối với 1 ống hút to và chụp lên miệng chai đựng hạt nảy mầm để trong 5-7 giờ trong tối có hiện tượng:.. Giữ quả bóng và cắt đoạn ống hút và chuyển khí từ quả bóng bay sang cốc nước vôi trong. Quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích: Kết luận: . 81 PL PHỤ LỤC 7. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM 82 PL 83 PL TN xác định sức hút nước theo sự biến đổi nồng độ dung dịch bên ngoài (phương pháp Sacdacov) 84 PL TN sắc kí giấy sắc tố quang hợp ở thực vật 85 PL TN chứng minh sự thải oxi trong quang hợp 86 PL TN xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen – Jensen