I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Khái quát về quang hợp

Quang hợp là một trong những quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng quan trọng nhất ở thực vật. Nhờ quang hợp, thực vật có khả năng tự tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản, cung cấp cho bản thân và nhiều sinh vật khác trên Trái Đất.

a) Khái niệm quang hợp

Quang hợp là quá trình lá cây sử dụng nước và khí carbon dioxide, nhờ năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ, để tổng hợp chất hữu cơ (glucose) và giải phóng khí oxygen.

Quá trình quang hợp diễn ra chủ yếu ở lá cây, bên trong bào quan gọi là lục lạp.

Trong đó, nước được rễ cây hút từ đất, vận chuyển qua thân lên lá. Khí carbon dioxide đi từ không khí bên ngoài vào lá qua các khí khổng.

Các phân tử glucose tạo thành trong quang hợp liên kết với nhau hình thành nên tinh bột, là chất dự trữ đặc trưng ở thực vật.

b) Phương trình tổng quát của quang hợp

$$\text{Nước} + \text{Carbon dioxide} \xrightarrow[\text{Diệp lục}]{\text{Ánh sáng}} \text{Glucose} + \text{Oxygen}$$

Viết dưới dạng công thức hoá học:

$$H_2O + CO_2 \xrightarrow[\text{Diệp lục}]{\text{Ánh sáng}} C_6H_{12}O_6 + O_2$$

c) Mối quan hệ giữa trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong quang hợp

Trong quá trình quang hợp, trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng diễn ra đồng thời:

• Trao đổi chất: Nước và carbon dioxide được lấy từ môi trường ngoài để tổng hợp chất hữu cơ (glucose, tinh bột) và giải phóng khí oxygen ra môi trường.
• Chuyển hoá năng lượng: Quang năng (năng lượng ánh sáng mặt trời) được chuyển hoá thành hoá năng dự trữ trong các hợp chất hữu cơ (glucose, tinh bột).

2. Vai trò của lá cây với chức năng quang hợp

Lá là cơ quan chủ yếu thực hiện quá trình quang hợp. Cấu tạo của lá có nhiều đặc điểm thích nghi với chức năng quang hợp:

Một số thông tin bổ sung về khí khổng:

• Mật độ khí khổng rất lớn: khoảng 30 000 khí khổng trên 1 cm² diện tích mặt lá.
• Đa số thực vật có số lượng khí khổng ở mặt dưới của lá nhiều hơn mặt trên.
• Thực vật thuỷ sinh (sen, súng,…) có khí khổng ở mặt trên nhiều hơn mặt dưới.
• Một số cây (ngô, lúa mì,…) có số lượng khí khổng tương đối đều ở hai mặt lá.

Lưu ý: Không chỉ lá mới quang hợp được. Ở những cây có lá biến đổi (như xương rồng, cành giao,…), phần thân non có màu xanh cũng chứa diệp lục nên vẫn thực hiện được quang hợp. Tương tự, thân non của nhiều loại cây cũng có thể quang hợp vì chứa chất diệp lục.

Đây cũng là lí do ở đa số thực vật, mặt trên của lá có màu xanh đậm hơn mặt dưới: vì lục lạp tập trung nhiều ở mặt trên của lá để hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Khái niệm, nguyên liệu, sản phẩm và phương trình quang hợp

Phương pháp chung:

• Nguyên liệu: nước + khí carbon dioxide.
• Sản phẩm: glucose (tinh bột) + khí oxygen.
• Điều kiện: ánh sáng + diệp lục.
• Chuyển hoá năng lượng: quang năng → hoá năng.
• Quang hợp diễn ra chủ yếu ở lá, trong bào quan lục lạp.

Ví dụ 1

Đề bài: Sản phẩm của quang hợp là gì?

A. Nước, khí carbon dioxide B. Glucose, khí carbon dioxide C. Khí oxygen, glucose D. Glucose, nước

Lời giải:

Theo phương trình quang hợp, các chất được tạo ra (sản phẩm) là glucose ($C_6H_{12}O_6$) và khí oxygen ($O_2$). Nước và carbon dioxide là nguyên liệu đầu vào, không phải sản phẩm.

Đáp án: C. Khí oxygen, glucose

Ví dụ 2

Đề bài: Trong quá trình quang hợp, cây xanh chuyển hoá năng lượng ánh sáng mặt trời thành dạng năng lượng nào?

A. Cơ năng B. Quang năng C. Hoá năng D. Nhiệt năng

Lời giải:

Trong quang hợp, năng lượng ánh sáng (quang năng) được diệp lục hấp thụ và chuyển hoá thành hoá năng, dự trữ trong các hợp chất hữu cơ như glucose và tinh bột. Hoá năng này sau đó được cơ thể sử dụng cho các hoạt động sống.

Đáp án: C. Hoá năng

Ví dụ 3

Đề bài: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Trong quá trình quang hợp, cây hấp thụ khí oxygen để tổng hợp chất hữu cơ

B. Quang hợp là quá trình sinh vật sử dụng ánh sáng để phân giải chất hữu cơ

C. Một trong các sản phẩm của quang hợp là khí oxygen

D. Quang hợp là quá trình sinh lí quan trọng xảy ra trong cơ thể mọi sinh vật

Lời giải:

• A sai: cây hấp thụ khí carbon dioxide (không phải oxygen) trong quang hợp.
• B sai: quang hợp là quá trình tổng hợp chất hữu cơ (không phải phân giải).
• C đúng: sản phẩm quang hợp gồm glucose và khí oxygen.
• D sai: quang hợp chủ yếu xảy ra ở thực vật (và một số sinh vật có diệp lục), không phải mọi sinh vật.

Đáp án: C

Dạng 2: Vai trò của lá cây và các bộ phận trong quang hợp

Phương pháp chung:

• Lá cây là cơ quan chủ yếu thực hiện quang hợp nhờ: phiến lá mỏng rộng, có gân lá, khí khổng, và nhiều lục lạp chứa diệp lục.
• Bộ phận nào có diệp lục (màu xanh) thì có thể quang hợp được (kể cả thân non).
• Lục lạp tập trung nhiều ở mặt trên lá → mặt trên xanh đậm hơn.
• Khí khổng đa số tập trung nhiều ở mặt dưới lá, trừ thực vật thuỷ sinh.

Ví dụ 1

Đề bài: Thân non của cây có màu xanh lục có quang hợp được không? Vì sao?

A. Không. Vì thân non chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển chất dinh dưỡng

B. Có. Vì thân non cũng chứa chất diệp lục như lá cây

C. Có. Vì thân non cũng được cung cấp đầy đủ nước và muối khoáng

D. Không. Vì quá trình quang hợp chỉ diễn ra ở lá cây

Lời giải:

Điều kiện để quang hợp xảy ra là phải có diệp lục (hấp thụ ánh sáng), nước, carbon dioxide và ánh sáng. Thân non có màu xanh lục chứng tỏ bên trong có chứa diệp lục, do đó thân non hoàn toàn có thể thực hiện quang hợp.

Quang hợp không chỉ giới hạn ở lá mà có thể xảy ra ở bất kì bộ phận nào chứa diệp lục.

Đáp án: B. Có. Vì thân non cũng chứa chất diệp lục như lá cây

Ví dụ 2

Đề bài: Ở đa số các loài thực vật, mặt trên của lá có màu xanh đậm hơn mặt dưới của lá vì sao?

A. Lục lạp tập trung nhiều ở mặt trên của lá

B. Lỗ khí tập trung nhiều ở mặt trên của lá

C. Lục lạp tập trung nhiều ở mặt dưới của lá

D. Lỗ khí tập trung nhiều ở mặt dưới của lá

Lời giải:

Mặt trên của lá xanh đậm hơn là do các tế bào ở mặt trên chứa nhiều lục lạp (bào quan chứa diệp lục – sắc tố màu xanh) hơn so với mặt dưới. Lục lạp tập trung ở mặt trên giúp hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn cho quang hợp.

Đáp án: A. Lục lạp tập trung nhiều ở mặt trên của lá

Ví dụ 3

Đề bài: Ở các loài cây có lá biến đổi như xương rồng, cành giao,… bộ phận nào trên cây sẽ thực hiện quá trình quang hợp?

Lời giải:

Ở xương rồng, lá biến thành gai để giảm thoát hơi nước. Ở cành giao, lá tiêu biến. Tuy nhiên, phần thân non của những cây này có màu xanh, chứng tỏ bên trong có chứa sắc tố diệp lục.

Do đó, ở các loài cây này, phần thân non màu xanh sẽ đảm nhận chức năng quang hợp thay cho lá.

Dạng 3: Vận dụng kiến thức quang hợp giải thích hiện tượng thực tế

Phương pháp chung:

Dựa vào các yếu tố cần thiết cho quang hợp (ánh sáng, nước, carbon dioxide, diệp lục) và sản phẩm quang hợp (glucose, oxygen) để giải thích các hiện tượng trong trồng trọt, đời sống.

Ví dụ 1

Đề bài: Tại sao khi nuôi cá cảnh trong bể kính, người ta lại thả thêm rong rêu?

A. Quang hợp của rong rêu giúp cho cá hô hấp tốt hơn

B. Làm đẹp bể cá cảnh

C. Rong rêu là thức ăn chủ yếu của cá cảnh

D. Rong rêu ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây hại cho cá

Lời giải:

Rong rêu là thực vật thuỷ sinh, có khả năng quang hợp. Khi quang hợp, rong rêu hấp thụ khí carbon dioxide và giải phóng khí oxygen vào nước. Khí oxygen hoà tan trong nước giúp cá hô hấp tốt hơn, đảm bảo cá sống khoẻ mạnh.

Đáp án: A. Quang hợp của rong rêu giúp cho cá hô hấp tốt hơn

Ví dụ 2

Đề bài: Kể tên các loại cây cảnh trồng trong nhà mà vẫn tươi tốt. Giải thích cơ sở khoa học và nêu ý nghĩa của việc để cây xanh trong phòng khách.

Lời giải:

Nhiều loại cây cảnh có thể trồng trong nhà và vẫn tươi tốt, ví dụ: cây lan ý, cây lưỡi hổ, cây vạn niên thanh, cây kim tiền,…

Cơ sở khoa học: Những cây này thuộc nhóm cây ưa bóng, có khả năng quang hợp hiệu quả ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Vì vậy, dù trồng trong nhà không có ánh nắng trực tiếp, lá cây vẫn quang hợp được, tổng hợp đủ chất hữu cơ nuôi cây nên cây vẫn sinh trưởng bình thường.

Ý nghĩa của việc trồng cây xanh trong phòng khách:

• Cây xanh hấp thụ một số khí độc hại và bức xạ từ thiết bị điện tử. Đồng thời nhờ quang hợp, cây tạo ra khí oxygen, giúp không khí trong phòng trong lành hơn, bảo vệ sức khoẻ hô hấp.
• Trồng cây xanh trong nhà còn giúp con người giảm bớt căng thẳng, tạo không gian sống thoải mái.

Ví dụ 3

Đề bài: Bà ngoại của Mai có một mảnh vườn nhỏ trước nhà. Bà đã gieo hạt rau cải ở vườn. Sau một tuần, cây cải đã lớn và chen chúc nhau. Mai thấy bà nhổ bớt những cây cải mọc gần nhau. Em hãy giải thích cho bạn Mai hiểu ý nghĩa việc làm của bà.

Lời giải:

Khi cây cải mọc với mật độ quá dày sẽ gây ra nhiều bất lợi cho quá trình quang hợp:

• Cây chen chúc nhau, che lấp lẫn nhau khiến lá cây không nhận đủ ánh sáng để quang hợp.
• Mật độ cây dày dẫn đến cạnh tranh nước và chất dinh dưỡng trong đất, gây thiếu nguyên liệu cho quang hợp.

Khi quang hợp diễn ra kém hiệu quả, cây không tổng hợp đủ chất hữu cơ, dẫn đến sinh trưởng kém, cây còi cọc, năng suất thấp.

Vì vậy, bà nhổ bớt cây (tỉa cây) để những cây còn lại có đủ ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng, giúp quang hợp diễn ra hiệu quả, cây phát triển tốt hơn.

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Khái quát về quang hợp

• 1.1. Khái niệm: sử dụng nước + $CO_2$ + ánh sáng + diệp lục → glucose + $O_2$
• 1.2. Diễn ra chủ yếu ở lá cây, trong bào quan lục lạp
• 1.3. Nguyên liệu: nước, $CO_2$. Sản phẩm: glucose (tinh bột), $O_2$

2. Phương trình tổng quát

• 2.1. Nước + Carbon dioxide → (ánh sáng, diệp lục) → Glucose + Oxygen

3. Mối quan hệ trao đổi chất – chuyển hoá năng lượng

• 3.1. Trao đổi chất: lấy $H_2O$, $CO_2$ → tổng hợp chất hữu cơ, giải phóng $O_2$
• 3.2. Chuyển hoá năng lượng: quang năng → hoá năng (dự trữ trong glucose, tinh bột)

4. Vai trò của lá cây

• 4.1. Phiến lá: mỏng, rộng → thu nhận nhiều ánh sáng
• 4.2. Lục lạp: chứa diệp lục → hấp thụ ánh sáng, tổng hợp chất hữu cơ
• 4.3. Gân lá: vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm
• 4.4. Khí khổng: nơi $CO_2$ đi vào, $O_2$ đi ra

5. Lưu ý

• 5.1. Thân non màu xanh cũng quang hợp được (xương rồng, cành giao)
• 5.2. Lục lạp tập trung nhiều ở mặt trên lá → mặt trên xanh đậm hơn
• 5.3. Khí khổng: đa số nhiều ở mặt dưới lá, trừ cây thuỷ sinh

IV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu