CHUYÊN ĐỀ 4 · SINH HỌC 11 KẾT NỐI TRI THỨC
Chuyên đề: Sinh trưởng và Phát triển ở Sinh vật — Lý thuyết và Phương pháp giải
Hệ thống toàn diện lý thuyết về mô phân sinh, hormone thực vật, sinh trưởng sơ cấp - thứ cấp, các giai đoạn phát triển và hormone điều hoà biến thái ở động vật theo chương trình Sinh học 11 Kết nối tri thức. Phân tích chi tiết phytohormone và quang chu kì ra hoa.
I. Mô Phân sinh và Các Kiểu Sinh trưởng ở Thực vật
1. Phân loại Mô Phân sinh
2. Sinh trưởng Sơ cấp và Sinh trưởng Thứ cấp
Đặc điểm Sinh trưởng Thứ cấp và Vòng năm
- Sinh trưởng sơ cấp: Do hoạt động của mô phân sinh đỉnh và mô phân sinh lóng, làm thân và rễ dài ra (có ở tất cả các loài thực vật).
- Sinh trưởng thứ cấp: Do hoạt động của mô phân sinh bên (tầng phát sinh vỏ và tầng phát sinh mạch), tạo mạch gỗ thứ cấp vào trong và mạch rây thứ cấp ra ngoài, làm thân cây to ra về đường kính (chỉ có ở cây Hai lá mầm và Hạt trần).
- Vòng năm gỗ: Vào mùa xuân - hè ấm áp ẩm ướt, tầng sinh mạch tạo lớp tế bào gỗ to, vách mỏng, màu sáng; vào mùa thu - đông lạnh khô, tạo lớp tế bào gỗ nhỏ, vách dày, màu sẫm. Một dải sáng kết hợp một dải sẫm tạo nên tương ứng tuổi của cây.
a) Hãy xác định tuổi của cây gỗ nói trên.
b) Tính tốc độ tăng trưởng bán kính trung bình (, cm/năm) và tốc độ tăng trưởng đường kính trung bình (, cm/năm) của thân cây gỗ trong qua.
a) Xác định tuổi cây:
Mỗi vòng năm tương ứng với một chu kì sinh trưởng hàng năm (một dải gỗ sớm mùa xuân sáng màu và một dải gỗ muộn mùa thu sẫm màu). Thân cây có nên cây có tuổi đời là .
b) Tính tốc độ tăng trưởng thân cây:
Độ gia tăng bán kính thân cây qua 15 năm sinh trưởng thứ cấp:
Tốc độ tăng trưởng bán kính trung bình hàng năm:
Tốc độ tăng trưởng đường kính thân cây ():
Kết luận: Cây tuổi; bán kính tăng bình quân và đường kính tăng .
II. Hormone Thực vật và Sự Ra hoa
1. Hệ thống 5 Nhóm Hormone Thực vật
| Nhóm hormone | Hormone tiêu biểu | Nơi tổng hợp chính | Tác động sinh lí chủ yếu |
|---|---|---|---|
| Kích thích: Auxin | Đỉnh chồi ngọn, lá non | Dãn dài tế bào, hướng động, ưu thế ngọn, ra rễ phụ | |
| Kích thích: Gibberellin | Lá non, hạt đang nảy mầm | Tăng chiều dài lóng thân, phá ngủ nghỉ hạt, kích quả không hạt | |
| Kích thích: Cytokinin | Zeatin, Kinetin | Chóp rễ | Kích thích phân chia tế bào, phân hoá chồi, làm chậm lão hoá lá |
| Ức chế: Ethylene | Khí | Mô già, quả chín | Thúc đẩy quả chín nhanh, rụng lá, rụng quả, tạo tầng rời |
| Ức chế: Abscisic acid | Lá già, rễ bị hạn | Gây đóng khí khổng khi thiếu nước, duy trì trạng thái ngủ nghỉ của hạt |
2. Quang Chu kì và Sắc tố Cảm nhận Quang chu kì
Cơ chế Phản ứng Quang Chu kì ở Thực vật
- Phân nhóm cây theo quang chu kì:
- Cây ngày ngắn (đêm dài): Ra hoa khi thời gian chiếu sáng ít hơn độ dài ngày tới hạn (lúa, đậu tương, cúc, mía).
- Cây ngày dài (đêm ngắn): Ra hoa khi thời gian chiếu sáng nhiều hơn độ dài ngày tới hạn (lúa mì, củ cải đường, thanh long).
- Cây trung tính: Ra hoa không phụ thuộc độ dài ngày đêm mà phụ thuộc vào tuổi cây (cà chua, hướng dương, đậu lạc).
- Phytochrome: Sắc tố cảm nhận quang chu kì tồn tại ở 2 dạng thuận nghịch: (hấp thụ ánh sáng đỏ ) và (hấp thụ ánh sáng đỏ xa ). Vào ban ngày chuyển thành ; là dạng hoạt động kích thích ra hoa ở cây ngày dài và ức chế ra hoa ở cây ngày ngắn.
a) Để kích thích thanh long ra hoa trái vụ vào mùa đông (đêm dài), người trồng cần áp dụng biện pháp kĩ thuật nào? Giải thích cơ sở sinh học.
b) Để kìm hãm hoa cúc không nở sớm nhằm phục vụ đúng dịp Tết Nguyên Đán, người trồng cần can thiệp quang chu kì như thế nào?
a) Kích thích thanh long ra hoa trái vụ:
Vào mùa đông đêm dài, người trồng dùng biện pháp thắp đèn chiếu sáng ban đêm (ngắt đêm dài thành hai đêm ngắn). Ánh sáng đỏ từ bóng đèn biến đổi sắc tố thành dạng hoạt động . Tỉ lệ cao kích hoạt tổng hợp hormone florigen di chuyển lên đỉnh sinh trưởng kích thích mầm hoa thanh long bung nở trái vụ.
b) Kìm hãm hoa cúc nở sớm để đón Tết:
Hoa cúc là cây ngày ngắn, cần đêm dài liên tục để tích luỹ tín hiệu ra hoa. Muốn hoãn nở hoa, người trồng thắp đèn vào giữa đêm trong vườn cúc để phá vỡ độ dài đêm liên tục, khiến cây tiếp tục sinh trưởng thân lá mà chưa chuyển sang giai đoạn tạo nụ ra hoa.
Kết luận: Thắp đèn ngắt đêm kích thích cây ngày dài (thanh long) ra hoa và ức chế cây ngày ngắn (cúc) ra hoa sớm.
III. Sinh trưởng và Phát triển ở Động vật
1. Các Giai đoạn Phát triển Cá thể
- Giai đoạn phôi: Gồm các giai đoạn phân cắt hợp tử phôi dâu phôi nang phôi vị (tạo 3 lá phôi: ngoại bì, trung bì, nội bì) mầm cơ quan.
- Giai đoạn hậu phôi: Bắt đầu từ khi trứng nở hoặc con non sinh ra cho đến khi đạt trạng thái trưởng thành sinh dục.
a) Loài sâu bướm này thuộc kiểu phát triển qua biến thái nào?
b) Trong 4 giai đoạn trên, giai đoạn nào phá hoại rau màu nặng nề nhất và giai đoạn nào nên được ưu tiên tác động để tiêu diệt hiệu quả? Giải thích.
a) Phân loại kiểu biến thái:
Sâu bướm phát triển theo kiểu biến thái hoàn toàn vì ấu trùng (sâu non) có hình thái, cấu tạo và sinh lí rất khác biệt so với con bướm trưởng thành, đồng thời phải trải qua giai đoạn trung gian là nhộng để tái tổ chức toàn bộ mô cơ quan.
b) Phân tích giai đoạn phá hoại và phòng trừ:
- Giai đoạn phá hoại nhất: Là giai đoạn sâu non (ấu trùng). Sâu non có cơ quan miệng kiểu nghiền và hệ enzyme tiêu hoá mạnh, cần nạp lượng thức ăn khổng lồ để tích lũy dinh dưỡng cho giai đoạn hoá nhộng nên ăn trụi lá cây.
- Giai đoạn tiêu diệt hiệu quả: Nên bắt sâu khi còn nhỏ hoặc dùng bẫy đèn tiêu diệt bướm trưởng thành trước khi chúng giao phối đẻ trứng, nhằm cắt đứt nguồn phát sinh lứa sâu tiếp theo.
Kết luận: Sâu bướm biến thái hoàn toàn; sâu non phá hoại mạnh nhất; bẫy đèn diệt bướm giúp ngăn chặn bùng phát dịch.
IV. Hormone Điều hòa Sinh trưởng và Biến thái ở Động vật
1. Hormone Điều hoà Sinh trưởng ở Động vật có Xương sống
- Hormone sinh trưởng (GH - Tuyến yên): Kích thích phân chia tế bào, tổng hợp protein và phát triển chiều dài xương dài. Thừa GH ở tuổi dậy thì gây bệnh khổng lồ, thiếu GH gây người lùn tuyến yên.
- Thyroxine (Tuyến giáp): Chứa iod, kích thích chuyển hoá cơ bản và phát triển não bộ ở trẻ em; kích thích nòng nọc biến thái thành ếch.
- Hormone sinh dục (Testosterone ở nam, Estrogen ở nữ): Kích thích sinh trưởng mạnh ở tuổi dậy thì và hình thành các đặc điểm sinh dục phụ thứ cấp.
Cơ chế Tương tác Hormone Điều hoà Biến thái ở Côn trùng
Sự lột xác và biến thái ở côn trùng chịu sự kiểm soát đối kháng của 2 hormone:
- Ecdysone (tiết từ tuyến ngực trước): Kích thích lột xác ở sâu non và thúc đẩy sâu non hoá nhộng biến thái thành bướm.
- Juvenile hormone - JH (tiết từ thể allata): Duy trì trạng thái ấu trùng sâu non, ức chế quá trình biến thái thành nhộng và bướm.
- Quy luật phối hợp: Khi nồng độ JH cao cùng Ecdysone sâu non lột xác thành sâu non lớn hơn; Khi nồng độ JH giảm thấp đến 0 Ecdysone kích thích sâu non hoá nhộng rồi lột xác thành bướm trưởng thành.
a) Người ta cắt bỏ tuyến giáp của nòng nọc non. Dự đoán nòng nọc có phát triển thành ếch được không? Vì sao?
b) Trong nghề nuôi tằm lấy tơ, người nuôi thường phun chất có hoạt tính tương tự juvenile hormone (JH) lên lá dâu cho tằm ở tuổi 5 ăn. Biện pháp này nhằm mục đích gì đối với sản lượng và chất lượng tơ tằm?
a) Thí nghiệm cắt tuyến giáp ở nòng nọc:
Nòng nọc bị cắt tuyến giáp sẽ không thể tổng hợp được hormone Thyroxine. Thiếu Thyroxine, nòng nọc vẫn tiếp tục sinh trưởng tăng kích thước nhưng không thể biến thái thành ếch được (tạo thành những con nòng nọc khổng lồ).
b) Ứng dụng phun hormone JH cho tằm dâu:
Hormone Juvenile (JH) có tác dụng duy trì trạng thái ấu trùng và ức chế tằm hoá nhộng sớm. Khi phun chất tương tự JH ở tuổi 5, tằm kéo dài thời gian ăn lá dâu thêm vài ngày, tích lũy lượng protein fibroin tối đa trong tuyến tơ, giúp tằm nhả kén tơ to hơn, sợi tơ dài và chắc hơn, từ đó làm tăng năng suất và chất lượng tơ thu hoạch.
Kết luận: Cắt tuyến giáp làm nòng nọc không biến thái; phun JH kéo dài tuổi tằm giúp tăng sản lượng tơ.
🌟 Ghi nhớ kiến thức trọng tâm
- Sinh trưởng là sự tăng lên về kích thước và khối lượng tế bào/cơ thể do phân chia và lớn lên; Phát triển là quá trình biến đổi chất lượng gồm phân hoá tế bào, phát sinh hình thái và tạo cơ quan mới.
- Mô phân sinh gồm 3 loại: mô phân sinh đỉnh (sinh trưởng sơ cấp kéo dài), mô phân sinh bên (sinh trưởng thứ cấp tăng đường kính ở cây 2 lá mầm) và mô phân sinh lóng (ở cây 1 lá mầm).
- Hormone thực vật gồm 2 nhóm đối kháng: nhóm kích thích (Auxin, Gibberellin, Cytokinin) và nhóm ức chế (Abscisic acid - ABA, Ethylene).
- Sự ra hoa chịu sự chi phối của tuổi cây, nhiệt độ thấp (xuân hoá), quang chu kì (cây ngày ngắn, ngày dài, trung tính) thông qua sắc tố cảm nhận Phytochrome () và hormone Florigen.
- Phát triển ở động vật chia thành: không qua biến thái (người, chim, thú), qua biến thái hoàn toàn (bướm, ruồi, ếch nhái) và qua biến thái không hoàn toàn (châu chấu, gián, tôm).
Câu hỏi ôn tập & củng cố kiến thức
Vì sao người ta thường bấm ngọn cây chè, cây ớt hoặc bấm chồi ngọn cây cảnh?
Tại sao trẻ em thiếu iod trong khẩu phần ăn thường bị bệnh bướu cổ và chậm phát triển trí tuệ?
Hiện tượng rụng lá vào mùa đông ở các cây rụng lá vùng ôn đới do sự thay đổi của những hormone nào?
Đề kiểm tra trắc nghiệm: Sinh trưởng & Phát triển
5 đề theo 5 cấp độ, mỗi đề 22 câu · 90 phút, chỉ gồm kiến thức trong chuyên đề này. Chấm điểm ngay sau khi nộp.