Luận án Sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh thí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm - Đỗ Thị Loan

N ảo 14 3.1. Hai pha của quang hợp 3.1.1. Pha sáng TN4.14. TN chứng minh vai trò quang hóa của diệp lục Bài tập TN 15 TN4.15. Nguồn gốc O2 trong quang hợp Bài tập TN 16 TN4.16. TN về quang phosphoryl hóa quang hợp Bài tập TN 84 TT Mạch nội dung Tên thí nghiệm Hình thức TN 17 3.1.2. Pha tối TN4.17. TN khám phá sản phẩm của quang hợp TN thực 18 TN4.18. TN nhận biết cây C3 và cây C4 Bài tập TN 19 4. Tác nhân ngoại cảnh ảnh hưởng đến quang hợp TN4.19. Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến quang hợp TN thực 20 TN4.20. TN về điểm bù ánh sáng Bài tập TN 21 TN4.21. TN về điểm bù CO2 Bài tập TN 22 5. Quang hợp và năng suất cây trồng TN4.22. TN ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất cây trồng (thông qua ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của cây) Bài tập TN Trong bảng trên, các TN4.1, TN4.2, TN4.3, TN4.5, TN4.12, TN4.17, TN4.20, TN4.21 là các TN SV đã được học ở phổ thông nên SV sẽ thực hiện nhằm củng cố, minh họa các kiến thức đã học, còn các TN còn lại là SV tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu giáo trình ở Cao đẳng, Đại học. Bước 5. Xác định các phương pháp sử dụng thí nghiệm trong chủ đề Các phương pháp sử dụng thí nghiệm trong chủ đề là: + Phương pháp thực hành TN – tái hiện kiến thức để củng cố, minh họa kiến thức. + Phương pháp thực hành TN – tìm tòi bộ phận và phương pháp thực hành TN – nghiên cứu tìm tòi, khám phá kiến thức mới. Bước 6. Tổ chức cho sinh viên thiết kế và thực hiện thí nghiệm Kĩ thuật dạy học được sử dụng ở chủ đề này là kĩ thuật mảnh ghép. Lớp chia thành 4 nhóm chuyên gia (3- 5 SV, tùy theo sĩ số lớp). Các nhóm chuyên gia thực hiện hoạt động 1- Thiết kế và thực hiện các TN và hoạt động 2 - Báo cáo kết quả TN, thảo luận. Sau đó, từ các nhóm chuyên gia sẽ xây dựng nhóm mảnh ghép để thực hiện hoạt động 3 - Hệ thống hóa kiến thức của chủ đề và 4 - Rút kinh nghiệm và vận dụng kiến thức. Hoạt động 1: Thiết kế và thực hiện các TN trong chủ đề - GV phân công nhiệm vụ thiết kế và thực hiện 22 TN ở bảng 2.6 ở trên tùy theo trình độ của SV. Có thể GV phân công 4 nhóm SV thực hiện các TN khác nhau tìm hiểu từng phần của chủ đề quang hợp. Ví dụ: Phân công các nhóm làm TN như sau: Nhóm 1 thực hiện các TN: TN4.1 đến TN4.4 (là các TN thuộc phần khái niệm quang hợp và cơ quan quang hợp); 85 Nhóm 2 thực hiện các TN: TN4.5 đến TN4.10 (là các TN về sắc tố quang hợp và năng lượng quang hợp); Nhóm 3 thực hiện các TN: TN4.11 đến TN4.17 (là các TN về bản chất 2 pha quá trình quang hợp ) Nhóm 4 thực hiện TN:TN4.18 đến TN4.22 (là các TN về các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến quang hợp, quang hợp và năng suất cây trồng). Hoạt động 2: Báo cáo kết quả TN, thảo luận Từng nhóm báo cáo kết quả hoạt động của nhóm mình: trình bày từng TN về mục tiêu TN, vật liệu cần dùng, nội dung TN và kết luận rút ra từ TN theo bảng sau: TN Vật liệu Nội dung Kết luận TN4.1 TN4.2 Kết quả: Nội dung và kết quả TN sử dụng trong chủ đề “Quang hợp ở thực vật” được trình bày trong bảng 2.7 : Bảng 2.7. Nội dung và kết quả TN sử dụng trong chủ đề “Quang hợp ở thực vật” Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận TN4.1. TN chứng minh thực vật hấp thụ khí CO2 trong quang hợp * Dụng cụ: 2 chai thủy tinh, 2 cốc thủy tinh, 2 ống hút, pipet * Hóa chất: nước vôi trong * Mẫu vật: lá cây Bước 1: Dùng ống hút thổi khí vào 2 chai thủy tinh A và B. Ở chai thủy tinh B cho thêm lá cây vào chai. Đậy nắp kín cả 2 chai. Bước 2: Để 2 chai dưới ánh sáng mặt trời trong 1 -2 giờ. Bước 3: Cho vào mỗi chai A và B 15 ml dung dịch nước vôi trong, lắc đều. Bước 4: Đổ nước vôi trong trong mỗi chai ra mỗi cốc thủy tinh. Và quan sát màu của nước vôi trong trong mỗi cốc và nhận xét. Quang hợp hấp thụ khí CO2 TN4.2. TN chứng minh khí oxi thải ra trong quang hợp có nguồn gốc từ phân tử H2O? 2 nhóm cây: nhóm cây 1 được cung cấp nước chứa đồng vị phóng xạ O18 và được cung cấp CO2 chứa đồng vị phóng xạ O16, nhóm cây 2 được cung cấp CO2 chứa đồng vị phóng xạ O18, cung cấp nước chứa đồng vị phóng xạ O 16 . O2 thu được từ quá trình quang hợp ở 2 nhóm cây có đồng vị phóng xạ bao nhiêu? khí oxi thải ra trong quang hợp có nguồn gốc từ phân tử H2O TN4.3. TN chứng minh thực vật thải khí O2 trong Ống nghiệm, Cốc thủy tinh, diêm, nước, rong đuôi chó Bước 1: Lấy 2 cành rong đuôi chó cho vào 2 ống nghiệm, đổ nước vào đầy 2 ống nghiệm Bước 2: Sau đó úp mỗi ống nghiệm khí thải ra trong quang hợp là khí O2 86 Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận quang hợp vào 1 cốc thủy tinh A và B đựng đầy nước, sao cho không có bọt khí lọt vào ống nghiệm. Bước 3: Để cốc A vào chỗ tối, cốc B ra chỗ có nắng. Quan sát và so sánh hiện tượng trong cốc A và cốc B. Bước 4: Sau 6 giờ, Lấy ống nghiệm ra khỏi cốc A và B, đưa nhanh que đóm vừa tắt (chỉ còn tàn đỏ) vào miệng ống nghiệm. Quan sát và so sánh hiện tượng trong cốc A và cốc B. TN4.4. TN lục lạp của tiêu bản lá rong gai Hydrilla verticillata kính hiển vi, lam kính, lamen, nước cất, lá rong gai Hydrilla verticillata Bước 1: Ngắt 1 lá rong gai đưa lên lam kính. Bước 2: Nhỏ 1 giọt nước cất vào lá rong gai trên lam kính, đậy lamen lên và quan sát trên kính hiển vi. Quan sát hình thái và sự vận động của lục lạp thích nghi với chức năng quang hợp TN4.5. Xác định dung môi hòa tan sắc tố quang hợp 2 cốc thủy tinh, nước cất, cồn hoặc acetone, lá cây Bước 1: Giã nhỏ lá cây cho vào 2 cốc thủy tinh. Bước 2: 1 cốc đổ nước và 1 cốc đổ cồn hoặc acetone Bước 3: Quan sát màu của dung dịch ở 2 cốc. Và rút ra nhận xét. dung môi hữu cơ:cồn hoặc acetone là dung môi hòa tan sắc tố quang hợp TN4.6. Chiết rút, định lượng sắc tố quang hợp Cối chày sứ, phễu lọc, giấy lọc, cân kỹ thuật, cồn hoặc acetone, CaCO3, Lá cây tươi (rau cải, rau ngót, rau dền,) Bước 1. Cân 3 gam lá tươi cho vào cối nghiền với CaCO3 (để trung hòa axit hữu cơ trong lá), nghiền thật nhỏ với cồn hoặc acetone Bước 2: Lọc qua phễu đặt trên ống đong hoặc bình định mức, nghiền và lọc cho đến khi dung dịch chảy qua phễu không còn màu xanh. Định mức bằng acetone đến thể tích cần thiết. Dung dịch thu được là hỗn hợp của các sắc tố diệp lục a, diệp lục b, carotenoit. Xác định hàm lượng sắc tố Chla, Chlb, Chl (a+b), carotenoit 87 Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận Bước 3: Định lượng bằng máy quang phổ TN4.7. Sắc kí giấy dung dịch sắc tố quang hợp Cối chày sứ, phễu lọc, giấy lọc, cân kỹ thuật, cồn hoặc acetone, CaCO3, Lá cây tươi (rau cải, rau ngót, rau dền,) Giấy sắc kí, dung dịch sắc kí: dung dịch ete dầu hỏa và dung dịch cồn với tỉ lệ là 14 : 1. Bước 1. Chiết sắc tố như TN trên thu được dung dịch sắc tố TN4.7. Bước 2: Chuẩn bị dung dịch sắc kí: dung dịch gồm dung dịch ete dầu hỏa và dung dịch cồn với tỉ lệ là 14 : 1. Bước 3: Chuẩn bị giấy sắc kí Cắt giấy sắc ký với kích thước 31x16cm. Dùng bút chì vạch 1 đường chì cách mép 3cm để định hướng cho đường chấm sắc tố. Dùng ống mao dẫn nhỏ hút sắc tố và đưa lên giấy sắc kí theo đường kẻ chì. Yêu cầu: vạch hết 1 ml dung dịch sắc tố lên giấy sắc kí được 1 đường sắc kí nhỏ, đậm. Bước 4: Chạy sắc kí Dựng giấy sắc kí vào trong bình bocan chứa dung dịch chạy sắc kí sao cho vạch sắc kí ở trên dịch dịch. Để bình TN trong bóng tối tránh cho diệp lục bị phân hủy. Sau 20 -25 phút bỏ ra quan sát. - quan sát từng sắc tố (Chla, Chlb, carotenoit) trên đường sắc tố - Giải thích nguyên tắc của sắc kí giấy, qua đó, tìm hiểu được về công thức của từng sắc tố TN4.8. TN về quang phổ hoạt động quang hợp của Engelman Tảo lục Spirogyra, vi khuẩn hiếu khí Pseudomonas, lam kính, lamen - Bước 1: đưa sợi tảo lục Spirogyra nằm dọc lam kính.Đồng thời, đưa vi khuẩn lên lam kính. Đậy lamen. Bước 2. Chiếu sáng sợi tảo với ánh sáng được truyền qua lăng kính để các đoạn tảo khác nhau tiếp cận các bước sóng khác nhau. Quan sát sự di chuyển, tập trung của các vi khuẩn hiếu khí. Quang phổ hoạt động quang hợp TN4.9. TN về tính huỳnh quang của diệp lục Lá cây, cồn/acetone, ống nghiệm, đèn pin, hộp kín Bước 1: Chiết rút dung dịch sắc tố bằng acetone hoặc cồn 96o. Cho dung dịch sắc tố vào ống nghiệm. Bước 2: Cho ống nghiệm chứa sắc tố vào bóng tối. Dùng đèn pin soi vào dung dịch sắc tố. Quan sát hiện tượng và giải thích. Sắc tố phản xạ tia sáng có năng lượng thấp hơn tia sáng tới - Huỳnh 88 Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận quang là phần năng lượng bị mất, liên quan đến trạng thái kích thích sơ cấp của diệp lục TN4.10. TN về tính chất hóa học của diệp lục Dung dịch sắc tố, axit HCl 5%, KOH 5% - Phản ứng diệp lục với axit: Cho 1ml dung dịch diệp lục vào ống nghiệm và nhỏ vào đó 2 giọt axit HCl. Quan sát màu của dung dịch. - Phản ứng xà phòng hóa của diệp lục: Cho 1ml dung dịch diệp lục vào ống nghiệm và nhỏ vào đó 2 giọt KOH. Quan sát màu của dung dịch. TN về tính chất hóa học của diệp lục TN4.11. TN chiếu sáng bằng ánh sáng nhấp nháy cho cây quang hợp Chiếu sáng cho 2 lô cây A và B. Lô A được chiếu bằng ánh sáng liên tục. Lô B được chiếu bằng ánh sáng nhấp nháy. Đo cường độ quang hợp của 2 lô A và B. Dự đoán và giải thích. Quang hợp có tính chất hai pha TN4.12. TN chứng minh ánh sáng cần thiết cho quang hợp bếp ga hoặc đèn cồn, giấy đen, kẹp nhựa/kẹp gỗ cồn, dung dịch I + KI cây đỗ/đậu hoặc cây mồng tơi, B1. Đặt cây trong tối 2-3 ngày B2. Dùng giấy đen bọc 1 phần lá, sau đó, đặt ra sáng 2-10h B3. Ngắt lá cây ngâm lá vào nước sôi 2-3 phút B3. Ngâm lá cồn nóng đến khi lá mất màu xanh  chuyển lá sang cốc nước cất. B4: Chuyển lá sang đĩa dung dịch Iot trong KI. Quan sát hiện tượng chuyển màu của lá và rút ra kết luận. Pha sáng cần ánh sáng TN4.13. TN chứng minh CO2 cần thiết cho quang hợp 2 cốc thủy tinh, 2 túi nilong; dung dịch vôi xút, dung dịch hydro- cacbonat, dung dịch thuốc thử iot; 2 chậu cây (cây đỗ hoặc mồng tơi, cải..) 1) Đặt 2 chậu cây vào trong tối trong 48 giờ để loại bỏ tinh bột ra khỏi lá; 2) Ngắt lá từ mỗi chậu và thử tinh bột. 3) Cây A được bọc kín bằng túi nilong trong suốt, bên trong có đặt 1 cốc chứa vôi xút để hút CO2 từ không khí bao quanh cây. Cây B được bọc kín bằng túi nilong trong suốt với 1 cốc đựng dung dịch hydro-cacbonat có tác dụng thải CO2 vào không khí bao quanh cây; Pha tối cần CO2 89 Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận 4) Đặt 2 chậu cây ra ngoài sáng 6-12 giờ. 5) Loại bỏ túi bọc cây, ngắt lá ở từng cây và thử bằng thuốc thử iot. Quan sát hiện tượng thử tinh bột và giải thích. Rút ra kết luận từ TN trên. TN4.14. TN chứng minh vai trò quang hóa của diệp lục [50] Một nhà khoa học tiến hành cho các tinh thể axit ascorbic là một chất khử mạnh vào một ống nghiệm chứa dung dịch methyl đỏ là một chất ôxi hóa mạnh (có màu đỏ khi ở trạng thái ôxi hóa và không màu khi ở trạng thái khử) đến mức bão hòa thì thấy dung dịch vẫn có màu đỏ. Sau đó, cho thêm một lượng vừa phải chlorophyll vừa tách khỏi lá vào ống nghiệm và đặt ống nghiệm dưới ánh sáng thì màu đỏ biến mất và xuất hiện màu xanh lục. a) Hãy giải thích kết quả thí nghiệm. b) Nêu ý nghĩa của thí nghiệm này. Diệp lục được chiếu sáng làm nhiệm vụ quang hóa: chất truyền electeron TN4.15. Nguồn gốc O2 trong quang hợp 2 nhóm cây: nhóm cây 1 được cung cấp nước chứa đồng vị phóng xạ O18 và được cung cấp CO2 chứa đồng vị phóng xạ O16, nhóm cây 2 được cung cấp CO2 chứa đồng vị phóng xạ O18, cung cấp nước chứa đồng vị phóng xạ O 16 . O2 thu được từ quá trình quang hợp ở 2 nhóm cây có đồng vị phóng xạ bao nhiêu? O2 có nguồn gốc từ phân tử H2O: sản phẩm từ phản ứng quang phân li nước trong pha sáng. TN4.16. TN về quang phosphoryl hóa quang hợp Một thí nghiệm với lục lạp tách riêng được thực hiện như sau: Đầu tiên, lục lạp được ngâm trong dung dịch acid có pH=4 cho đến khi xoang thylakoid đạt pH=4, lục lạp được chuyển sang một dung dịch kiềm có pH=8. Đưa lục lạp vào trong tối. Lúc này lục lạp có tạo ATP không? Nếu có thì phân tử ATP được hình thành bên trong hay bên ngoài màng tilacoit? Giải thích? Tính hóa thẩm trong quang hợp TN4.17. TN khám phá sản phẩm của quang hợp bếp ga hoặc đèn cồn, giấy đen, kẹp nhựa/kẹp gỗ cồn, dung dịch I + KI cây đỗ/đậu hoặc cây mồng tơi, B1. Đặt cây trong tối 2-3 ngày B2. Dùng giấy đen bọc 1 phần lá, sau đó, đặt ra sáng 2-10h B3. Ngắt lá cây ngâm lá vào nước sôi 2-3 phút B3. Ngâm lá cồn nóng đến khi lá mất màu xanh  chuyển lá sang cốc nước cất. B4: Chuyển lá sang đĩa dung dịch Iot trong KI. Quan sát hiện tượng chuyển màu của lá và rút ra kết luận. Sản phẩm của QH là tinh bột TN4.18. Đưa hai cây C3 và Đặc điểm khác nhau giữa TV C3 và TN4.19. 90 Thí nghiệm Vật liệu Nội dung thí nghiệm Kết luận Nhận biết cây C3 và cây C4[52] C4 vào 1 chuông thủy tinh được chiếu sáng liên tục. Sau một thời gian, hãy phân biệt cây C3 và cây C4. C4 về điểm bù CO2 Nhận biết cây C3 và cây C4 TN4.19. Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến quang hợp Dụng cụ: Ống nghiệm, cốc thủy tinh 500ml, đèn điện 300w Mẫu vật: Rong đuôi chó Bước 1. Cho ngược các cành rong đuôi chó vào 3 ống nghiệm đựng đầy nước (ngọn rong quay xuống đáy ống). Mặt cắt của cành rong chìm xuống, cách mặt nước trong ống là 3cm. Số lượng, kích thước cành rong bằng nhau. Đặt ống nghiệm trong cốc thủy tinh 500ml. Bước 2. Đặt 3 ống nghiệm xa dần nguồn sáng (bóng điện 300w), đếm số bọt khí nổi lên trong 5 phút ở từng ống nghiệm, so sánh kết quả và giải thích. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến quang hợp TN4.20. TN về điểm bù ánh sáng Trồng 2 cây A và B cùng điều kiện ánh sáng và các điều kiện khác. Sau một thời gian, cây A hấp thụ CO2 và nhả O2 còn cây B hấp thụ O2 và nhả CO2. Giải thích kết quả TN trên. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến quang hợp (điểm bù ánh sáng) TN4.21. TN về điểm bù CO2 Đưa hai cây C3 và C4 vào 1 chuông thủy tinh được chiếu sáng liên tục. Sau 1 thời gian TN, nhận xét hiện tượng xảy ra. Từ đó, rút ra kết luận về điểm bù CO2 của thực vật C3 và C4. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 đến quang hợp: TV C3 có điểm bù CO2 cao hơn thực vật C4 TN4.22. TN trồng cây trong các điều kiện khác nhau Trồng cây trong chậu với các điều kiện ánh sáng khác nhau và so sánh các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây và rút ra kết luận. Điều chỉnh cường đồ ánh sáng tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quá trình quang hợp Hoạt động 3: Phát triển kiến thức từ hệ thống TN, hệ thống hóa kiến thức của chủ đề 91 Từ kết quả báo cáo các TN đã được tìm hiểu, thực hiện ở trên, GV định hướng SV nghiên cứu chuyên sâu từng mạch nội dung chủ đề. Ví dụ: Hoạt động tìm tòi, thực hiện TN về bản chất quá trình quang hợp: từ TN: TN4.11 đến TN4.17, SV đã rút ra được những kết luận cốt lõi về bản chất quá trình quang hợp: quang hợp có tính chất hai pha: pha sáng và pha tối. Pha sáng cần ánh sáng, có sự phân li nước tạo sản phẩm khí O2, pha tối cần CO2 tạo sản phẩm là tinh bột. Thí nghiệm Mục đích TN Kết luận rút ra từ thí nghiệm TN4.11. TN chiếu sáng bằng ánh sáng nhấp nháy cho cây quang hợp Củng cố, minh họa kiến thức Quang hợp có tính chất hai pha TN4.12. TN chứng minh ánh sáng cần thiết cho quang hợp Củng cố, minh họa kiến thức Pha sáng cần ánh sáng TN4.13. TN chứng minh CO2 cần thiết cho quang hợp Củng cố, minh họa kiến thức Pha tối cần CO2 TN4.14. TN chứng minh vai trò quang hóa của diệp lục Tìm tòi, nghiên cứu kiến thức Diệp lục được chiếu sáng làm nhiệm vụ quang hóa: chất truyền electron TN4.15. Nguồn gốc O2 trong quang hợp Củng cố, minh họa kiến thức O2 có nguồn gốc từ phân tử H2O: sản phẩm từ phản ứng quang phân li nước trong pha sáng - Quang phân li nước Phản ứng quang phân li nước: 2 H2O ↔ 4H + + 4e - + O2 TN4.16. TN về quang phosphoryl hóa quang hợp Tìm tòi, nghiên cứu kiến thức Tính hóa thẩm trong quang hợp TN4.17. TN khám phá sản phẩm của quang hợp Củng cố, minh họa kiến thức Sản phẩm của QH là tinh bột Chl * 92 Những TN mà SV đã được biết từ phổ thông (biết đến TN nhưng có thể được làm TN hoặc chưa) thì SV sẽ bố trí và thực hiện TN nhằm củng cố, minh họa cho các kiến thức được rút ra từ TN. Với các TN hình thành kiến thức mới với SV thì GV định hướng để SV tìm hiểu sâu hơn về các kiến thức này bằng hệ thống các câu hỏi gợi ý hay qua các tư liệu khác như video hay hình ảnh. Ví dụ với cơ chế các giai đoạn trong pha sáng (quang lí và quang hóa) và quá trình khử CO2 theo chu trình Canvin trong pha tối: ? Giai đoạn quang lí ở pha sáng diễn ra như thế nào? Các phân tử sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền cộng hưởng cho các phân tử sắc tố khác trong quang hệ hấp thụ ánh sáng như hình dưới đây. Sơ đồ 2.2. Quang hệ hấp thụ ánh sáng trên màng thylacoid Có thể tóm tắt giai đoạn quang lí của pha sáng bằng các phản ứng sau: Phản ứng kích thích chlorophin: Chl+hv Chl * (trạng thái bị kích thích) Chl (bền thứ cấp-biradical) ? Quá trình chuyển hóa quang năng thành hóa năng trong ATP và NADPHH + trong giai đoạn quang hóa diễn ra như thế nào? - Quang phân li nước - Quá trình truyền điện tử (dòng điện tử vòng và dòng điện tử không vòng) Phản ứng quang phân li nước: 2 H2O ↔ 4H + + 4e - + O2 Dòng điện tử không vòng: sinh ra ATP và NADPHH+: Chl * 93 12H2O +18ADP + 18Pv + 12NADP + => 18ATP + 12NADPHH + +6O2 - Người ta đã xác định trong quá trình quang hợp của tảo và thực vật bậc cao có sự tham gia của 2 trung tâm quang hợp. Dòng điện tử truyền từ PSII -> PSI. - Dòng điện tử vòng: sinh ra ATP: điện tử truyền từ PSI  PSI: ADP + H3PO4 + hv  ATP + H2O Tìm hiểu về cơ chế hình thành ATP trong quang hợp: theo cơ chế hóa thẩm. GV cho SV theo dõi video TN về quá trình hình thành ATP trong quang hợp. Yêu cầu SV giải thích cơ chế hình thành ATP trong quang hợp theo các gợi ý: ? Nguyên tắc hóa thẩm hình thành ATP là do sự chênh lệch của chất nào? ? Sự chênh lệch chất đó được tạo ra như thế nào? ? Vai trò của chuỗi truyền electron trên màng thylacoid? SV quan sát video và trả lời. SV: quan sát video và trả lời: Nguyên tắc của hóa thẩm là sự khác biệt về nồng độ ion và điện thế giữa 2 bên màng. Khi electron (bật ra từ trung tâm phản ứng của quang hệ) được vận chuyển qua chuỗi truyền điện tử trên màng thylacoid thì thế năng của nó giảm dần do năng lượng bị giải phóng. Tại 1 vị trí khi năng lượng chênh lệch đủ lớn, nó sẽ sử dụng để bơm H+ từ stroma vào xoang thylacoid. Cùng với lượng H + do quang phân li nước tạo ra  sự chênh lệch nồng độ H+ và điện thế giữa stroma và trong xoang 94 thylacoid. Để giải tỏa sự chênh lệch này, H+ được khuếch tán từ xoang thylacoid ra ngoài stroma qua ATP synthase, xúc tác cho phản ứng tạo ATP từ ADP và gốc phosphate. Tóm lại, pha sáng tạo ra sản phẩm là ATP và NADPHH+ sẽ trở thành nguyên liệu của pha tối để khử CO2 tổng hợp các hợp chất hữu cơ. ? Từ TN4.13 và TN4.17 rút ra kết luận: pha tối cần CO2 và sản phẩm tạo ra là tinh bột. Quá trình này xảy ra theo chu trình nào? Vẽ và giải thích chu trình. SV: + Chất nhận CO2 là Ribulose bisphosphate (RuBP) + Sản phẩm đầu tiên: PGA; Sản phẩm cuối cùng: carbohydrate. G3P ra khỏi chu trình để tổng hợp các hợp chất carbohydrate. Chu trình gồm 3 giai đoạn: - Giai đoạn cố định CO2 Liên kết CO2 với đường 5 các bon là ribulose 1,5 - bisphosphate-> hợp chất C6 kém bền -> 2 phân tử 3-phosphoglycerate (PGA) (chu trình C3). - Giai đoạn khử: cần ATP và NADPHH+ PGA  1,3- PG (cần ATP)  G3P (cần NADPHH+). - Giai đoạn tái sinh chất nhận 95 Tái sinh ribulose 1,5 - bisphosphate (cần ATP) ? Dựa vào chu trình Calvin, giải thích để tổng hợp được 1 phân tử C6H12O6 cần tiêu tốn bao nhiêu ATP và NADPHH+?  Để tổng hợp được 1 phân tử C6H12O6 cần tiêu tốn 18 ATP và 12 NADPHH + . Hệ thống hóa kiến thức: GV yêu cầu SV hệ thống hóa kiến thức của chủ đề bằng sơ đồ tư duy hoặc lập bảng tổng kết. SV hệ thống hóa kiến thức theo các bảng hệ thống như: - Bảng hệ thống hóa kiến thức về pha sáng và pha tối quang hợp. - Bảng hệ thống hóa kiến thức về dòng điện tử vòng và dòng điện tử không vòng trong pha sáng. - Bảng hệ thống hóa kiến thức về quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM. - Sơ đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức về quang hợp ở thực vật về: Vai trò của quang hợp với sinh giới, 2 pha: pha sáng (giai đoạn quang lí và quang hóa), pha tối (chu trình calvin), quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM, các tác nhân ngoại cảnh ảnh hưởng đến quang hợp, quang hợp và năng suất cây trồng. Hoạt động 4: Rút kinh nghiệm và vận dụng kiến thức SV suy ngẫm, rút kinh nghiệm về quá trình thiết kế, thực hiện TN của mình và vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đề thực tiễn. Bài tập thực tiễn: Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp, người nông dân có nhiều cách để tăng năng suất cây (thực chất đó là biện pháp điều khiển quá trình quang hợp). Dựa vào các kiến thức về quang hợp, em hãy cho biết một số cách đó có cơ sở khoa học như thế nào? Bước 7. Đánh giá hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong chủ đề Xây dựng ma trận kiểm tra, câu hỏi, bài tập để đánh giá mức độ đạt mục tiêu của chủ đề, từ đó, rút ra hiệu quả của việc sử dụng TN trong chủ đề. Bảng 2.8. 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. Khái niệm về quang hợp - Nêu phương trình quang hợp - Phân tích được phương trình bản - Thiết kế TN chứng minh nguồn 96 - Trình bày của QH với đời sống chất của QH - gốc của O2 trong QH Nội dung 2. Bộ máy quang hợp - Nêu những đặc điểm của lá cây -Nêu đặc điểm của bào quan lục lạp - Kể tên các sắc tố quang hợp - Phân tích những đặc điểm thích nghi của lá cây với chức năng quang hợp - Phân tích đặc điểm của lục lạp thích nghi với chức năng quang hợp - Vận dụng giải thích một số hiện tượng thực tế về các quá trình sinh lí của cây trồng - Giải thích được kết quả các TN liên quan đến quá trình QH ở thực vật Đề xuất các biện pháp tăng năng suất cây trồng Nội dung 3. Bản chất của quá trình quang hợp Nêu diễn biến của pha sáng và pha tối So sánh được dòng vận chuyển e vòng và không vòng - Mối liên hệ giữa pha sáng và pha tối - Vận dụng giải thích một số hiện tượng thực tế về quang hợp của cây trồng - vận dụng tính NADPHH và ATP cần cho quá trình tổng hợp chất Nội dung 4. Ảnh hưởng của tác nhân ngoại cảnh đến quang hợp; Quang hợp và năng suất cây trồng Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp Đề xuất các biện pháp tăng năng suất cây trồng Một số câu hỏi và bài tập chủ đề “quang hợp ở thực vật” Câu 1. Phân tích những đặc điểm thích nghi của lá cây với chức năng quang hợp. Câu 2. Cho phương trình: CO2 + H2O  C6H12O6 + O2 Để giải phóng 6 phân tử thì cần bao nhiêu phân tử H2O tham gia? Giải thích? Câu 3. Trình bày TN chiết rút, phân tích sắc tố quang hợp bằng phương pháp sắc kí giấy. Giải thích cơ sở của phương pháp. Câu 4. Thiết kế TN chứng minh sự hình thành khí O2 trong quang hợp. Câu 5. Thiết kế TN chứng minh sự hình thành tinh bột trong quang hợp. Câu 6 [52]. Khi chiếu ánh sáng mặt trời qua một lăng kính vào một sợi tảo dài trong dung dịch có các vi khuẩn hiếu khí, quan sát dưới kính hiển vi nhận thấy vi khuẩn tập trung nhiều ở 2 đầu, số lượng vi khuẩn tập trung ở 2 đầu sợi tảo khác nhau rõ rệt. Hãy giải thích hiện tượng trên. 97 Câu 7. Tại sao mỗi loại sắc tố chỉ hấp thụ các phôton tương ứng với các bước sóng riêng? Tại sao chỉ các tia sáng của vùng ánh sáng trắng là có ý nghĩa đối với QH? Câu 8. a. Một thí nghiệm với lục lạp tách riêng được thực hiện như sau: Đầu tiên, lục lạp được ngâm trong dung dịch acid có pH=4 cho đến khi xoang thylakoid đạt pH=4, lục lạp được chuyển sang một dung dịch kiềm có pH=8. Đưa lục lạp vào trong tối. Lúc này lục lạp có tạo ATP không? Nếu có thì phân tử ATP được hình thành bên trong hay bên ngoài màng tilacoit? Giải thích? Câu 9 [52]. Hãy nêu nguyên tắc của các TN phân biệt cây C3 và cây C4 sau đây: a. Đưa hai cây vào chuông thủy tinh và chiếu sáng liên tục. b. Trồng cây trong môi trường có thể điều chỉnh được nồng độ O2. c