Câu 1: Nêu động lực đẩy dòng mạch gỗ và dòng mạch rây.

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần phân tích từng loại dòng vận chuyển trong thực vật.

Dòng mạch gỗ:

Dòng mạch gỗ có nhiệm vụ vận chuyển nước và các ion khoáng hòa tan từ rễ lên lá. Động lực chính để đẩy dòng mạch gỗ là:

1. Lực hút do thoát hơi nước ở lá: Đây là động lực mạnh mẽ nhất. Quá trình thoát hơi nước qua khí khổng làm giảm áp suất thủy tĩnh trong các tế bào lá. Do đó, nước ở các mạch gỗ phía dưới sẽ bị kéo lên để bù đắp phần nước bị mất. Các em có thể hình dung như khi mình hút nước bằng ống hút vậy, áp suất bên trong ống giảm, nước sẽ chảy lên.
* Thoát hơi nước diễn ra chủ yếu ở lá qua các khí khổng.
* Khi nước thoát ra ngoài, làm giảm áp suất thủy tĩnh trong mạch gỗ ở lá.
* Sự chênh lệch áp suất này tạo ra một lực hút kéo nước từ rễ lên.

2. Lực đẩy do áp suất rễ: Rễ liên tục hấp thụ nước và ion khoáng từ đất, đẩy vào mạch gỗ. Quá trình này làm tăng áp suất thủy tĩnh trong mạch gỗ ở rễ, gọi là áp suất rễ. Lực này có thể đẩy dòng nước lên cao một đoạn, đặc biệt là vào ban đêm hoặc khi thoát hơi nước giảm. Tuy nhiên, lực này không đủ mạnh để đẩy nước lên đến đỉnh cao của các cây lớn.
* Sự hấp thụ nước và ion khoáng liên tục của tế bào rễ.
* Tạo ra một áp suất dương đẩy nước vào mạch gỗ.
* Áp suất rễ đóng vai trò hỗ trợ, đặc biệt khi thoát hơi nước thấp.

3. Lực liên kết và lực bám: Lực liên kết giữa các phân tử nước (do liên kết hydro) giúp nước tạo thành một cột liên tục. Lực bám giữa các phân tử nước với thành mạch gỗ (do tính phân cực) cũng góp phần giữ cho cột nước không bị đứt gãy. Tuy không phải là động lực đẩy trực tiếp, nhưng hai lực này là điều kiện cần thiết để dòng mạch gỗ vận chuyển liên tục.

Tóm lại, động lực chính cho dòng mạch gỗ là lực hút do thoát hơi nước ở lá, kết hợp với lực đẩy của áp suất rễ và vai trò hỗ trợ của lực liên kết, lực bám.

Dòng mạch rây:

Dòng mạch rây có nhiệm vụ vận chuyển các chất hữu cơ (chủ yếu là đường saccarozơ) được tổng hợp từ lá (vùng cho) đến các bộ phận khác của cây như rễ, quả, hạt, hoa (vùng nhận). Động lực đẩy dòng mạch rây là:

1. Sự chênh lệch nồng độ đường giữa vùng cho và vùng nhận: Quá trình quang hợp ở lá tạo ra đường saccarozơ với nồng độ cao. Đường này được vận chuyển vào mạch rây. Ở vùng nhận, đường được sử dụng cho hô hấp, sinh trưởng hoặc tích lũy dưới dạng tinh bột, làm giảm nồng độ đường. Sự chênh lệch nồng độ này tạo ra sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.
* Vùng cho (lá): Nơi quang hợp tạo ra đường, nồng độ đường cao.
* Vùng nhận (rễ, quả, hạt…): Nơi sử dụng hoặc dự trữ đường, nồng độ đường thấp.

2. Áp suất thẩm thấu và áp suất thủy tĩnh:
* Ở vùng cho, đường được vận chuyển vào mạch rây, làm tăng nồng độ chất tan, dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu. Nước từ mạch gỗ bên cạnh sẽ thẩm thấu vào mạch rây, làm tăng áp suất thủy tĩnh.
* Ở vùng nhận, đường được vận chuyển ra khỏi mạch rây, làm giảm nồng độ chất tan. Nước sẽ di chuyển ra khỏi mạch rây để cân bằng áp suất thẩm thấu, làm giảm áp suất thủy tĩnh.
* Sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh giữa vùng cho và vùng nhận này tạo ra một dòng chảy, đẩy các chất hữu cơ đi từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp.

Nói một cách đơn giản, dòng mạch rây giống như một hệ thống ống dẫn nước, nơi nước chảy từ nơi có áp suất cao sang nơi có áp suất thấp, mang theo các chất dinh dưỡng hòa tan.

Câu 2: Phân tử O2 giải phóng trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ đâu? Giải thích?

Phân tử O2 giải phóng trong quá trình quang hợp có nguồn gốc từ nước (H2O).

Giải thích:

Quá trình quang hợp diễn ra trong lục lạp của tế bào thực vật, bao gồm hai giai đoạn chính: giai đoạn sáng và giai đoạn tối.

1. Trong giai đoạn sáng của quang hợp: Đây là giai đoạn mà năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng hóa học dưới dạng ATP và NADPH. Một phản ứng cực kỳ quan trọng xảy ra trong giai đoạn này là quá trình quang phân ly nước.
* Nước (H2O) sẽ bị phân ly dưới tác động của năng lượng ánh sáng và các sắc tố quang hợp (chlorophyll).
* Phản ứng này có thể được biểu diễn sơ lược như sau:
2 H2O -> 4 H+ + 4 e- + O2

* Trong phản ứng này, phân tử nước bị tách ra thành:
* Các proton (H+).
* Các electron (e-).
* Oxy phân tử (O2).

* Oxy phân tử (O2) sinh ra từ quá trình này sẽ khuếch tán ra khỏi lục lạp, thoát ra ngoài không khí qua các khí khổng của lá.

2. Vai trò của CO2 trong quang hợp: Khí cacbonic (CO2) tham gia vào giai đoạn tối của quang hợp để tổng hợp nên các phân tử glucid (đường). Tuy nhiên, O2 giải phóng ra không phải từ CO2. CO2 cung cấp nguyên tử cacbon để xây dựng nên bộ khung của phân tử đường.

Thí nghiệm chứng minh:

Các nhà khoa học đã thực hiện các thí nghiệm sử dụng đồng vị phóng xạ để chứng minh điều này. Họ đã đánh dấu nguyên tử oxy trong phân tử nước (bằng đồng vị \(^{18}\)O) và theo dõi xem đồng vị này có xuất hiện trong O2 giải phóng hay không. Kết quả cho thấy, khi nước được đánh dấu \(^{18}\)O, thì O2 giải phóng ra cũng mang đồng vị \(^{18}\)O. Ngược lại, khi CO2 được đánh dấu \(^{18}\)O, thì O2 giải phóng ra không mang đồng vị \(^{18}\)O. Điều này khẳng định O2 được giải phóng có nguồn gốc từ nước.

Vậy, các em nhớ nhé, phân tử O2 mà thực vật thải ra trong quá trình quang hợp chính là sản phẩm phụ của quá trình phân ly nước, được thúc đẩy bởi năng lượng ánh sáng.

Chúc các em học tốt!