Sinh học cơ thể thực vật (lớp 11)

Kiến thức lớp 11 chiếm khoảng 2–4 câu trong đề Sinh, phần thực vật thường hỏi quang hợp, hô hấp, hormone và có thể có một câu đúng/sai phân tích thí nghiệm hoặc đồ thị (cường độ quang hợp theo ánh sáng, nồng độ $\ce{CO2}$, nhiệt độ).

Kiến thức trọng tâm

Trao đổi nước và khoáng

• Hấp thụ ở rễ (chủ yếu qua tế bào lông hút): nước đi theo cơ chế thẩm thấu (thụ động, từ nơi thế nước cao tới nơi thế nước thấp); ion khoáng đi theo cơ chế thụ động (xuôi chiều nồng độ) hoặc chủ động (ngược chiều nồng độ, cần ATP và protein vận chuyển).
• Nước và khoáng vào mạch gỗ theo hai con đường: gian bào (qua thành tế bào, khoảng gian bào) và tế bào chất. Tới nội bì, đai Caspary chặn con đường gian bào, buộc nước và khoáng đi vào tế bào chất, nhờ đó rễ kiểm soát được các chất đi vào.

• Thoát hơi nước chủ yếu qua khí khổng (điều chỉnh được nhờ đóng, mở) và một phần qua lớp cutin. Vai trò: tạo động lực kéo nước lên, hạ nhiệt độ lá, khí khổng mở cho $\ce{CO2}$ vào lá.
• Nguyên tố đại lượng (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg) và vi lượng (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl, Ni). Cây hấp thụ nitrogen dạng $\ce{NH4+}$ và $\ce{NO3-}$; trong cây, $\ce{NO3-}$ được khử thành $\ce{NH4+}$ rồi đồng hóa thành amino acid. Bón phân hợp lí: đúng loại, đủ lượng, đúng lúc, đúng cách.

Quang hợp

Phương trình tổng quát (cần ánh sáng và diệp lục):

• Diễn ra ở lục lạp. Sắc tố: diệp lục a (trực tiếp chuyển hóa năng lượng ánh sáng), diệp lục b và carotenoid (hấp thụ, truyền năng lượng cho diệp lục a).
• Pha sáng (màng thylakoid): hấp thụ ánh sáng, quang phân li nước giải phóng $\ce{O2}$, tạo ATP và NADPH. Toàn bộ $\ce{O2}$ do quang hợp thải ra có nguồn gốc từ nước.
• Pha đồng hóa $\ce{CO2}$ (chất nền lục lạp): dùng ATP, NADPH của pha sáng để khử $\ce{CO2}$ thành đường theo chu trình Calvin.

Nhân tố ảnh hưởng: ánh sáng, $\ce{CO2}$, nhiệt độ, nước, khoáng. Điểm bù ánh sáng: cường độ ánh sáng mà cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp (thải $\ce{CO2}$ bằng hấp thụ). Điểm bão hòa ánh sáng: vượt quá thì cường độ quang hợp không tăng thêm.

Hô hấp ở thực vật

Hô hấp hiếu khí phân giải chất hữu cơ, giải phóng năng lượng dưới dạng ATP và nhiệt:

• Thiếu $\ce{O2}$ (rễ ngập úng, hạt ngâm lâu): phân giải kị khí (đường phân rồi lên men tạo ethanol hoặc lactic acid), ít ATP, sinh chất độc cho tế bào.
• Hệ số hô hấp là tỉ số giữa số mol $\ce{CO2}$ thải ra và số mol $\ce{O2}$ hấp thụ: $RQ = \dfrac{n_{\ce{CO2}}}{n_{\ce{O2}}}$. Carbohydrate $RQ = 1$; lipid khoảng $0{,}7$. RQ cho biết nguyên liệu hô hấp.
• Hô hấp sáng ở thực vật C3 khi ánh sáng mạnh, $\ce{CO2}$ trong lá thấp, $\ce{O2}$ cao: enzyme Rubisco gắn với $\ce{O2}$, làm hao hụt sản phẩm quang hợp.
• Bảo quản nông sản: giảm hô hấp bằng nhiệt độ thấp, giảm $\ce{O2}$ hoặc tăng $\ce{CO2}$, phơi khô hạt.

Cảm ứng, sinh trưởng và phát triển

• Hướng động (vận động sinh trưởng theo hướng kích thích): hướng sáng (thân dương), hướng trọng lực (rễ dương, thân âm), hướng nước, hướng hóa, hướng tiếp xúc. Ngọn cây cong về phía sáng vì auxin phân bố nhiều ở phía khuất sáng, tế bào phía đó dãn dài nhanh hơn.
• Ứng động (phản ứng không theo hướng kích thích): ứng động sinh trưởng (hoa nở, khép theo nhiệt độ, ánh sáng); ứng động không sinh trưởng (lá cây trinh nữ cụp lại khi chạm, do thay đổi sức trương nước).
• Sinh trưởng sơ cấp nhờ mô phân sinh đỉnh (tăng chiều dài); sinh trưởng thứ cấp nhờ mô phân sinh bên (tăng đường kính, ở cây hai lá mầm); cây một lá mầm có mô phân sinh lóng.

Ra hoa: phụ thuộc tuổi cây, nhiệt độ thấp (xuân hóa) và quang chu kì: cây ngày ngắn ra hoa khi đêm dài, cây ngày dài ra hoa khi đêm ngắn, cây trung tính không phụ thuộc. Sắc tố cảm nhận ánh sáng là phytochrome.

Sinh sản ở thực vật

• Sinh sản vô tính: bằng bào tử, bằng cơ quan sinh dưỡng; nhân giống vô tính (giâm, chiết, ghép, nuôi cấy mô) giữ nguyên đặc tính cây mẹ, rút ngắn thời gian.
• Sinh sản hữu tính ở thực vật có hoa: hạt phấn (n) tạo hai tinh tử; túi phôi chứa noãn cầu (n) và nhân lưỡng bội (2n) ở trung tâm. Thụ tinh kép: tinh tử thứ nhất + noãn cầu → hợp tử (2n) → phôi; tinh tử thứ hai + nhân lưỡng bội → nội nhũ (3n) nuôi phôi. Noãn phát triển thành hạt, bầu nhụy thành quả.

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng 1: Tính theo phương trình quang hợp

Xem lời giải

1. $M_{\ce{C6H12O6}} = 180$ g/mol → $n = \dfrac{360}{180} = 2$ mol.
2. Theo phương trình: 1 mol glucose ứng với 6 mol $\ce{O2}$ và 6 mol $\ce{CO2}$ → $\ce{O2}$: 12 mol; $\ce{CO2}$: $12 \times 44 = 528$ g.
3. $\ce{O2}$ có nguồn gốc từ nước (quang phân li nước ở pha sáng), không phải từ $\ce{CO2}$.

Dạng 2: Đọc đồ thị quang hợp theo ánh sáng

Xem lời giải

(a) Điểm bù là nơi đường cắt giá trị 0, với cả hai cây đều nằm giữa 0 và 10 klux. Coi đoạn đồ thị này gần thẳng: cây ưa sáng cắt 0 ở khoảng $\dfrac{3}{3 + 1} \times 10 = 7{,}5$ klux; cây ưa bóng ở khoảng $\dfrac{0{,}5}{0{,}5 + 4} \times 10 \approx 1{,}1$ klux → điểm bù của cây ưa bóng thấp hơn.

(b) Ở 10 klux, cây ưa bóng có quang hợp thuần 4 đơn vị, cây ưa sáng chỉ 1 đơn vị → cây ưa bóng tích lũy nhanh hơn. Từ 20 klux trở lên cây ưa sáng vượt hẳn.

(c) Cây ưa bóng có điểm bù và điểm bão hòa ánh sáng thấp: ánh sáng yếu dưới tán đã đủ để quang hợp vượt hô hấp và gần đạt cực đại.

Dạng 3: Hệ số hô hấp

Xem lời giải

$RQ = \dfrac{1{,}4}{2} = 0{,}7$, ứng với nguyên liệu là lipid → đây là hạt giàu dầu (lạc, vừng, hướng dương…). Hạt giàu tinh bột sẽ có $RQ \approx 1$.

Dạng 4: Thụ tinh kép

Xem lời giải

• Tinh tử $n = 12$; hợp tử $2n = 24$; nội nhũ $3n = 36$.
• Mỗi hạt phấn có 2 tinh tử, cả hai đều tham gia thụ tinh kép → $10 \times 2 = 20$ tinh tử.

Lỗi thường gặp

Mẹo làm bài

Tự kiểm tra nhanh

1. Vì sao ruộng lúa bị ngập úng lâu ngày, rễ lúa bị thối?

Xem đáp án

Đất ngập nước thiếu $\ce{O2}$ nên rễ chuyển sang hô hấp kị khí, ít ATP và tích lũy chất độc (ethanol); rễ thiếu năng lượng hấp thụ khoáng rồi chết.

2. Cắt ngang thân một cây hai lá mầm thấy nhiều vòng gỗ. Các vòng này do loại mô phân sinh nào tạo ra?

Xem đáp án

Mô phân sinh bên (tầng sinh mạch) tạo sinh trưởng thứ cấp, làm thân tăng đường kính.

3. Một loài cây ra hoa khi thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn 12 giờ. Nếu bật đèn ngắt quãng giữa đêm dài thì cây có ra hoa không?

Xem đáp án

Đó là cây ngày ngắn (thực chất cần đêm dài liên tục). Chiếu sáng ngắt quãng làm đêm bị chia thành hai đêm ngắn, phytochrome chuyển dạng, nên cây không ra hoa.

4. Đúng hay sai: thực vật C4 có hô hấp sáng mạnh hơn thực vật C3.

Xem đáp án

Sai. C4 tập trung $\ce{CO2}$ ở tế bào bao bó mạch nên Rubisco hầu như không gắn $\ce{O2}$; hô hấp sáng gần như không có.