Sinh 11: Lý Thuyết Dinh Dưỡng Nitơ Ở Thực Vật Và Câu Hỏi Trắc Nghiệm

1. Vai trò sinh lí của nguyên tố nitơ

Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng đa lượng, thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ từ môi trường dưới dạng NH4+ và NO3-. Trong cây xảy ra quá trình NO3- được khử thành NH4+.

Nitơ đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống thực vật:
- Vai trò chung của Nitơ: Đảm bảo cho cây sinh trưởng và phát triển tốt.
- Vai trò cấu trúc:
  + Tham gia cấu tạo nên các phân tử protein, enzim, coenzym, axit nucleic, diệp lục, ATP …
  + Nitơ xuất hiện trong các chất điều hòa sinh trưởng của thực vật.
  + Dấu hiệu của cây khi thiếu nguyên tố Nitơ đó là cây sinh trưởng kém, đồng thời xuất hiện màu vàng nhạt trên mặt lá.
- Vai trò điều tiết của nguyên tố Nitơ:
+ Nito tham gia điều tiết quá trình trao đổi chất trong thực vật và trạng thái ngậm nước của tế bào thực vật → ảnh hưởng rất lớn đến mức độ hoạt động của tế bào.

 → Nguyên tố Nitơ có vai trò quyết định, ảnh hưởng đến toàn bộ các quá trình sinh lý của thực vật.

 → Nếu thiếu Nitơ nghiêm trọng, cây sẽ không thể phát triển được và sẽ chết.

2. Quá trình đồng hóa Nitơ ở thực vật

Rễ cây hấp thụ nguyên tố nitơ dưới dạng NH4+ (dạng khử) và NO3- (dạng oxy hóa) từ lòng đất. Tuy nhiên, nitơ trong các hợp chất hữu cơ cấu thành cơ thể thực vật chỉ có thể tồn tại được ở dạng khử. Do đó cần có quá trình đồng hóa nitơ để cây có thể sử dụng được nitơ lấy từ lòng đất.

Sự đồng hóa nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình: khử nitrat và đồng hóa amôn (NH4+) trong mô thực vật.

2.1. Quá trình khử nitrat

Là quá trình chuyển hoá NO3- thành NH4+, có sự tham gia của 2 nguyên tố: Mo và Fe (hoạt hóa các enzim tham gia vào quá trình khử).

Quá trình được thực hiện ở mô rễ và mô lá theo sơ đồ:

NO₃^- (nitrat) → NO₂^- (nitrit) → NH₄⁺ (amoni)

Các bước khử có sự tham gia của các enzim khử - reductaza:

NO₃^-­­ + NAD(P)H + H⁺ +2e^- → NO₂^- + NAD(P)⁺ + H₂O

NO₂^- + 6 Ferredoxin khử + 8H⁺ + 6e^- → NH₄⁺ + 2H₂O

Điều kiện cho quá trình khử nitrat:
  - Có các enzim đặc hiệu xúc tác cho các phản ứng
  - Có các lực khử mạnh

Ý nghĩa: Hạn chế việc tích lũy nitrat trong mô thực vật.

2.2. Quá trình đồng hóa NH₄⁺ trong mô thực vật

Quá trình đồng hóa NH₄⁺ diễn ra theo 3 con đường:

Amin hóa trực tiếp các axit xêtônic:
  - Axit xêtonic + NH₄⁺ → Axit amin.
  - Ví dụ: Axit α-xetoglutaric + NH4⁺ → Axit glutamic

Chuyển vị amin:
  - Axit amin + axit xêto  → axit amin mới + a. xêtonic mới
  - Ví dụ: Axit glutamic + Axit piruvic → Alanin + Axit α-xetoglutaric

Hình thành amit: là con đường liên kết phân tử NH₃ với axit amin đicacboxilic.
  - Axit amin đicacboxilic + NH₄⁺ → amit
  - Ví dụ: Axit glutamic + NH₄⁺ → Glutamin

→ Ý nghĩa của sự hình thành amit: Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng:

• Đó là cách giải độc NH₃ tốt nhất (vì NH₃ tích lũy lại sẽ gây độc cho tế bào).

• Amit là nguồn dự trữ NH₃ cho quá trình tổng hợp axit amin khi thực vật cần thiết. 

Tham khảo ngay bộ sổ tay bí kíp ôm trọn kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập trong đề thi THPT Quốc gia

3. Nguồn cung cấp Nitơ tự nhiên cho cây

Nitơ là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên, tồn tại chủ yếu trong không khí và trong đất.

• Nitơ trong không khí

Nitơ phân tử (N₂) trong khí quyển chiếm khoảng xấp xỉ 80%, cây cối không thể hấp thụ được N₂, còn NO và NO₂ trong khí quyển là độc hại với thực vật.

Các vi sinh vật cố định đạm có enzim nitrogenaza có khả năng liên kết N₂ với hiđro → NH₃ thì cây mới đồng hóa được.

• Nitơ trong đất

Nguồn cung cấp chủ yếu nitơ cho cây là ở đất. Nitơ trong đất tồn tại ở 2 dạng chính: nitơ vô cơ (nitơ khoáng) và nitơ hữu cơ (trong xác sinh vật).

Rễ cây chỉ hấp thụ từ đất nitơ vô cơ ở dạng: NH₄⁺ và NO₃^-.

Cây không hấp thụ trực tiếp nitơ trong xác sinh vật mà phải nhờ các vi sinh vật trong đất khoáng hóa thành: NH₄⁺ và NO₃^-.

4. Quá trình chuyển hóa Nitơ trong đất và cố định Nitơ

Đây là hai quá trình quan trọng trong một chu trình Nitơ.

4.1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải trải qua con đường chuyển hóa thành NH4+ và NO3- nhờ hoạt động của các vi sinh vật đất:

- Con đường chuyển hóa nitơ hữu (trong xác sinh vật) trong đất thành dạng nitơ khoáng (NO3- và NH4+) gồm 2 giai đoạn:

*Quá trình amôn hóa: Các axit amin nằm trong các hợp chất mùn, trong xác bã động vật, thực vật sẽ bị vi sinh vật (Vi khuẩn amôn hóa) trong đất phân giải tạo thành NH4+ theo sơ đồ:

- Quá trình amôn hóa diễn ra như sau:

• Chất hữu cơ trong đất → RNH2 + CO2 + phụ phẩm

• RNH2 + H2O → NH3 + ROH

• NH3 + H2O  → NH4+ + OH-

*Quá trình nitrat hóa: khí NH3 được tạo thành do vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ bị vi khuẩn hiếu khí (vi khuẩn nitrat hóa) như Nitrosomonas oxy hóa thành HNO2 và Nitrosobacter tiếp tục oxi hóa HNO2 thành HNO3 theo sơ đồ:

- Quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:

• 2NH3 + 3O2 → 2 HNO2 + H2O

• 2 HNO2 + O2 → 2 HNO3 

* Lưu ý: Ngoài ra trong đất còn xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử gọi là quá trình phản nitrat hóa (NO3- → N2).

=> Hậu quả: dẫn đến thất thoát nitơ dinh dưỡng trong đất. Quá trình này nguyên nhân là từ các vi sinh vật kị khí gây ra, tiến triển mạnh khi đất trong trạng thái thiếu không khí. Do đó, để có thể ngăn chặn sự mất mát nitơ, ta cần đảm bảo độ thoáng cho đất.

4.2. Quá trình cố định nitơ phân tử

 Là quá trình liên kết N2 với H2 → NH3 (trong môi trường nước NH3 → NH4+).

- Con đường vật lý hóa học: xảy ra trong điều kiện có sấm sét, tia lửa điện,...

-  Con đường sinh học: do vi sinh vật thực hiện (các vi khuẩn này có enzim nitrogenaza, có khả năng bẻ gãy 3 liên kết cộng hóa trị của nitơ để liên kết với hidro tạo ra NH₃), gồm 2 nhóm:

+ Nhóm vi sinh vật sống tự do như vi khuẩn lam, xuất hiện nhiều ở ruộng lúa.

+ Nhóm vi sinh vật sống cộng sinh cùng thực vật như vi khuẩn nốt sần ở rễ cây họ Đậu.

Điều kiện cần thiết để quá trình cố định nitơ có có thể diễn ra được:

• Có các lực khử mạnh và thế năng khử cao (NAD, FADP).

• Được cung cấp năng lượng có tên là ATP.

• Có sự tham gia của hoạt chất enzim Nitrogenaza.

• Cần thực hiện trong điều kiện kị khí.

Ý nghĩa: Việc cải tạo đất nghèo dinh dưỡng là rất cần thiết vì hàng năm các loại vi sinh vật cố định nitơ có khả năng tổng hợp được lượng nito khoảng 100 - 400 kg nitơ/ha.

5. Phân bón với năng suất cây trồng và môi trường

Ông cha ta đã có câu “Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống” đã cho ta thấy tầm quan trọng của việc bón phân trong trồng trọt. Việc bón phân hợp lý sẽ giúp người dân gặt hái được năng suất vượt trội.

5.1. Bón phân hợp lí và năng suất cây trồng

Để cây trồng có năng suất cao cần phải bón phân hợp lí:

- Đúng loại, đủ số lượng và tỉ lệ các thành phần dinh dưỡng trong phân.

- Đúng và phù hợp với nhu cầu của giống, loài cây trồng.

- Thích hợp với thời kỳ sinh trưởng và thời kỳ phát triển của cây (hình thức bón lót, bón thúc) cũng như điều kiện đất đai và thời tiết trong mùa vụ.

5.2. Các phương pháp bón phân

- Bón phân qua rễ (hình thức bón vào đất): Phương pháp bón phân qua rễ bản chất là dựa vào khả năng rễ hấp thụ các ion khoáng từ trong lòng đất. Bón phân qua rễ gồm hai bước đó là: bón lót trước khi trồng cây và bón thúc sau khi trồng cây.

- Bón phân qua lá: Phương pháp bón phân qua lá dựa theo nguyên lý sự hấp thụ các ion khoáng qua khí khổng. Dung dịch phân bón qua lá phải đạt yêu cầu nồng độ các ion khoáng thấp và điều kiệu thời tiết khi bón phân qua lá là trời không mưa và nắng không quá gay gắt.

5.3. Phân bón và môi trường

Khi lượng phân bón vượt quá mức tối ưu, cây sẽ không hấp thụ hết. Dư lượng phân bón sẽ làm xấu tính chất lí hóa của đất. Dư lượng phân bón sẽ bị nước mưa cuốn xuống các thủy vực gây ô nhiễm môi trường nước.

6. Một số câu hỏi trắc nghiệm về dinh dưỡng nitơ ở thực vật

Dưới đây là một số câu hỏi trắc nghiệm về dinh dưỡng nitơ ở thực vật:

Câu 1: Nguyên tố nitơ là thành phần có trong: 

A. lipit.                          

B.  glucozo.            

C. prôtein và axitnulêic.              

D. xenlulozo.        

Câu 2: Cây hấp thụ được nitơ ở dạng nào sau đây: 

A. N₂⁺, NO₃^-.                     

B. N₂⁺, NH₃⁺.

C. NH₄^-, NO₃⁺.

D. NH₄⁺, NO₃^-. 

Câu 3: Quá trình khử nitrat (NO₃^-) là quá trình chuyển hoá  

A. NO₃^-  thành NH₄⁺.        

B. NH₄⁺ thành NO₂^-.

C. NO₃^-  thành NO₂^-. 

D. NO₂^-  thành NO₃^-.

Câu 4: Quá trình đồng hóa amôn (NH₄⁺) có trong mô thực vật gồm bao nhiêu con đường?

A. 1 con đường – A min hóa.

B. 3 con đường – A min hóa, chuyển vị A min, hình thành A mít.

C. 2 con đường – A min hóa, chuyển vị A min.

D. 1 con đường – Chuyển vị  A min.

Câu 5: Trong các nguồn nitơ dưới đây, đâu không phải là nguồn cung cấp nitơ tự nhiên cho cây?

A. Nitơ trong nước.                           

B. Nitơ trong đất.

C. Nitơ trong không khí.    

D. Nitơ trong xác động vật

Câu 6: Vai trò của nguyên tố Nitơ đối với thực vật là gì?

A. Nguyên tố Nitơ là thành phần của prôtêin và axit nuclêic.

B. Đóng vai trò chủ yếu là giữ cân bằng nước và ion bên trong tế bào, hoạt hoá enzim, đóng - mở khí khổng.

C. Thành phần trong cấu trúc của axit nuclêôtit, ATP, phôtpholipit, các côenzim; protein cần cho nở hoa, đậu quả, phát triển rễ.

D. Thành phần có trong thành tế bào, màng tế bào, hoạt hoá enzim.

Câu 7: Đâu không phải là nguồn cung cấp chính nitơ dạng nitrat và amôn cho cây?

A. Quá trình cố định nitơ bởi nhóm vi khuẩn tự do và cộng sinh, cùng với quá trình phân giải các nguồn nitơ hữu cơ trong xác sinh vật được thực hiện bởi các vi khuẩn trong đất.

B. Nguồn nitơ do con người trả lại cho môi trường đất sau mỗi vụ thu hoạch bằng các loại phân bón.

C. Nguồn nitơ trong tro tàn mà nham thạch do núi lửa phun.

D. Sự phóng điện từ sấm sét trong cơn giông đã oxi hoá N₂ thành nitơ dạng nitrat (NO₃^-).

Câu 8: Điều kiện nào dưới đây là chưa đúng để quá trình cố định nitơ trong khí quyển xảy ra?

A.  Thực hiện trong điều kiện hiếu khí (có oxi).

B. Có lực khử mạnh.

C. Được cung cấp năng lượng ATP.

D. Có sự tham gia hoạt động của enzim nitrogenaza.

Câu 9: Các loài thực vật chỉ có khả năng hấp thụ được dạng nitơ này ở trong đất qua hệ rễ là

 A. amôn (NH₄⁺).

 B. nitrat (NO₃^-), amôn (NH₄⁺).

 C. nitơ tự do trong khí quyển (nitơ phân tử N₂).

 D. nitrat (NO₃^-).

Câu 10: Để nhận biết được chính xác nhất thời điểm cây cần được bón phân là căn cứ vào dấu hiệu bên ngoài của

A. hoa. 

B. thân cây.

C. quả mới ra (quả non).

D. lá cây.

 >>> Đáp án:

Dinh dưỡng Nitơ ở thực vật là quá trình thiết yếu đối với sự phát triển của cây cỏ. Đây là một phần kiến thức khá hay và có nhiều ứng dụng thực tế. Để ôn thi hiệu quả nhất, các em có thể truy cập vào website Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ ngay tới trung tâm hỗ trợ của VUIHOC để ôn tập được thật nhiều kiến thức Sinh học nhé!