Giải bài tập SGK Sinh học 11 Nâng Cao Bài 4: Trao đổi khoáng và nitơ ở thực vật (tiếp theo)

- Nêu vai trò của nitơ trong đời sống thực vật? 

Phương pháp giải

- Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ từ môi trường ở dạng NH₄⁺ và NO₃^-. Trong cây NO₃^- được khử thành NH₄⁺.

- Nitơ có vai trò quan trọng đối với đời sống của thực vật:

+ Vai trò chung: Đảm bảo cho cây sinh trưởng và phát triển tốt.

+ Vai trò cấu trúc:

• Tham gia cấu tạo nên các phân tử protein, enzim, coenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP …
• Nitơ có trong các chất điều hòa sinh trưởng.
• Dấu hiệu khi cây thiếu nguyên tố Nitơ là cây sinh trưởng kém, xuất hiện màu vàng nhạt trên lá.

+ Vai trò điều tiết: Tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất và trạng thái ngậm nước của tế bào và ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của tế bào.

=> Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng.

Hướng dẫn giải

- Vai trò của nitơ đối với đời sống thực vật: Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng và do đó nó quyết định năng suất và chất lượng thu hoạch.

- Nitơ có trong thành phần của hầu hết các chất trong cây: Prôtêin, axit nuclêic, các sắc tố quang hợp, các hợp chất dự trữ năng lượng: ADP, ATP, các chất điều hòa sinh trưởng...

→ Như vậy, nitơ vừa có vai trò cấu trúc, vừa tham gia vào các quá trình trao đổi chất và năng lượng. Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lí của cây trồng.

- Nêu quá trình cố định nitơ khí quyển và vai trò của nó.

Phương pháp giải

- Quá trình cố định nitơ khí quyển: Nitơ phân tử (N₂) có lượng lớn trong khí quyển và mặc dù “tắm mình trong biển khí nitơ phần lớn thực vật vẫn hoàn toàn bất lực trong việc sử dụng khí nitơ này. May mắn thay nhờ có enzim nitrogenaza và lực khử mạnh, một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được việc khử N₂ thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được NH₄. Các nhóm vi khuẩn tự do có khả năng cố định nitơ khí 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 dâu).

- Điều kiện để quá trình cố định nitơ khí quyển có thể xảy ra:

• Có các lực khử mạnh.
• Được cung cấp năng lượng ATP.
• Có sự tham gia của enzim nitrogenaza. 
• Thực hiện trong điều kiện kị khí.

+ Hai điều kiện: Lực khử và năng lượng do vi khuẩn có khả năng cố định nitơ tự tạo ra hoặc lấy ra từ quá trình quang hợp, hô hấp, lên men của cơ thể cộng sinh.

Hướng dẫn giải

- Quá trình cố định nitơ khí quyển: Nitơ phân tử (N₂) có lượng lớn trong khí quyển và mặc dù “tắm mình trong biển khí nitơ phần lớn thực vật vẫn hoàn toàn bất lực trong việc sử dụng khí nitơ này. May mắn thay nhờ có enzim nitrogenaza và lực khử mạnh, một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được việc khử N₂ thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được: NH₄. Các nhóm vi khuẩn tự do có khả năng cố định nitơ khí 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 dâu).

- Vai trò quá trình cố định nitơ: Các vi khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kg gốc NH₄⁺/ha/năm, các vi khuẩn cộng sinh có thể cố định hàng trăm kg NH₄⁺/ha/năm. Bổ sung cho đất lượng nitơ mà các cây trồng đã lấy đi.

- Nêu vai trò của quá trình khử NO₃^- và quá trình đồng hoá NH₃ trong cây? 

Phương pháp giải

- Vai trò của quá trình khử NO₃^-: NH₄⁺ là nguyên liệu hình thành các axit amin cho cây sử dụng.

- Vai trò của quá trình đồng hoá NH₃ trong cây: Lượng NH₃ trong cây quá nhiều sẽ gây ngộ độc cho cây, gây chết.

Hướng dẫn giải

- Vai trò của quá trình khử NO₃^-:

+ Cây hút được từ đất cả hai dạng nitơ ôxi hóa (NO₃^-) và nitơ khử (NH₄⁺), nhưng cây chỉ cần dạng NH₄⁺ để hình thành các axit amin nên việc trước tiên mà cây phải làm là biến đổi dạng NO₃^- thành dạng NH₄⁺: NO₃^- →  NO₂^- → NH₄⁺

+ NH₄⁺ là nguyên liệu hình thành các axit amin cho cây sử dụng.

- Vai trò của quá trình đồng hóa NH₃ trong cây:

+ 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 NH₂ để thành các axit amin.

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

\(\begin{gathered} {\text{Axit piruvic + N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{ + 2}}{{\text{H}}^{\text{ + }}} \to {\text{ alanin + }}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \hfill \\ {\text{Axit glutamic + N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{ + 2}}{{\text{H}}^{\text{ + }}}{\text{ }} \to {\text{ glutamin + }}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \hfill \\ {\text{Axit fumaric + N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{ }} \to {\text{ aspactic}} \hfill \\ {\text{Axit oxaloaxetic + N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{ + 2H + }} \to {\text{ aspactic + }}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \hfill \\ \end{gathered}\)

+ Từ các axit amin này, thông qua quá trình chuyển amin hóa, 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 NH₃ hình thành các amit: axit amin đicacboxilic + NH₃ →  amit.

→ Đây là cách tốt nhất để thực vật không bị ngộ độc khi tích lũy NH₃.

- Hãy nêu mối quan hệ giữa chu trình Crep với quá trình đồng hoá NH₃ trong cây? 

Phương pháp giải

- Mối quan hệ giữa chu trình Crep với quá trình đồng hoá NH3 trong cây là: Chu trình Crep cung cấp các axit để đồng hoá NH₃ trong cây.

Hướng dẫn giải

- Mối quan hệ giữa chu trình Crep với quá trình đồng hoá NH3 trong cây là:

+ Chu trình Krebs tạo áp suất thẩm thấu để rễ dễ dàng nhận NH₃

+ Có mối liên hệ chặt chẽ giữa sản phẩm của chu trình Crep với hàm lượng NH₃ trong cây. Chu trình Crep trong hoạt động hô hấp đã tạo ra các axit (R - COOH), các axit này kết hợp với NH₃ trong quá trình đồng hóa NH₃ tạo ra các axit amin.

Chọn phương án trả lời đúng. Quá trình khử NO₃^- (NO₃^-  →  NH₄⁺):

A. Thực hiện ở trong cây.

B. Là quá trình ôxi hóa nitơ trong không khí.

C. Thực hiện nhờ enzim nitrôgenaza.

D. Bao gồm phản ứng khử NO₂^- thành NO₃^-

E. Không có ý nào đúng.  

Phương pháp giải

- Vai trò của quá trình khử NO₃^-:

+ Cây hút được từ đất cả hai dạng nitơ ôxi hóa (NO₃^-) và nitơ khử (NH₄⁺), nhưng cây chỉ cần dạng NH₄⁺ để hình thành các axit amin nên việc trước tiên mà cây phải làm là biến đổi dạng NO₃^- thành dạng NH₄⁺: NO₃^- →  NO₂^- → NH₄⁺

Hướng dẫn giải

•  Quá trình khử NO₃^- (NO₃^-  →  NH₄⁺) thực hiện ở trong cây.
• ⇒ Đáp án: A