Bài 12. Hô hấp ở thực vật

BÀI 12: HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Thực vật không có cơ quan hô hấp chuyên trách. Hô hấp diễn ra trong mọi cơ  quan của cơ thể thực vật, đặc biệt là các cơ quan đang có các hoạt động sinh lí mạnh  như hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang sinh  trưởng.

- Bào quan thực hiện chức năng hô hấp chính là ti thể.

I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Định nghĩa

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử carbonhidrat bị phân giải thành CO2 và nước, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng được tích luỹ trong ATP.

2. Phương trình tổng quát

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

3. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật

- Năng lượng được thải ra ở dạng nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể.

- Năng lượng được tích luỹ trong ATP được dùng để:vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào …

II. CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Phân giải kị khí (đường phân và lên men)

- Xảy ra khi rễ bị ngập úng, hạt bị ngâm vào nước, hay cây ở trong điều kiện thiếu oxi.

- Diễn ra ở tế bào chất

- Diễn biến: gồm 2 quá trình:

*Đường phân: là quá trình phân giải glucozơ => axit piruvic và 2 ATP.

*Lên men: là axit piruvic lên men tạo thành rượu êtilic và CO₂ hoặc tạo thành axit lactic.

- Kết quả: Từ 1 phân tử glucozo qua phân giải kị khí giải phóng 2 phân tử ATP

2. Phân giải hiếu khí (đường phân và hô hấp hiếu khí)

- Xảy ra mạnh trong các mô, cơ quan đang hoạt động sinh lí mạnh như: hạt đang nẩy mầm, hoa đang nở …

- Điều kiện: có đủ oxi

- Diễn biến:

• Đường phân: 1 Glucozo => 2 Axit piruvic + 2ATP + 2NADH
• Hô hấp hiếu khí diễn ra ở ti thể gồm 2 quá trình: 

*Chu trình Crep: diễn ra trong chất nền của ti thể. Khi có ôxi, axit piruvic đi từ tế bào chất vào ti thể. Tại đây axit piruvic chuyển hóa theo chu trình Crep và bị ôxi hoá hoàn toàn.

*Chuỗi chuyền electron: diễn ra ở màng trong ti thể. Hiđrô tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyền đến chuỗi chuyền electron đến ôxi để tạo ra nước và giải phóng năng lượng ATP. Từ 2 phân tử axit piruvic, qua hô hấp giải phóng ra 6CO₂, 6H₂O và 36ATP.

- Kết quả: Từ 1 phân tử glucozơ qua phân giải hiếu khí giải phóng ra 38 ATP và nhiệt lượng.

III. HÔ HẤP SÁNG

- Khái niệm: Là quá trình hấp thụ O₂ và giải phóng CO₂ ở ngoài sáng, (xảy ra đồng thời với quang hợp).

- Điều kiện: Cường độ ánh sáng cao, cường độ quang hợp cao, CO₂ ở lục lạp cạn kiệt, O₂ tích lũy nhiều.

- Phương trình: Axit glicôlic + O₂ → Axit gliôxilic → Glixin → Serin + CO₂

- Nơi xảy ra: ở 3 bào quan bắt đầu là lục lạp, peroxixom và kết thúc tại ti thể

- Ảnh hưởng:

• Hô hấp sáng không tạo ATP, tiêu tốn 50% sản phẩm của quang hợp (gây lãng phí sản phẩm của quang hợp)
• Thông qua hô hấp sáng đã hình thành 1 số axit amin cho cây (glixerin, serin )

IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP

1. Quan hệ giữa hô hấp và quang hợp: 

- Hô hấp và quang hợp là 2 quá trình phụ thuộc lẫn nhau:

• Sản phẩm của quang hợp (C₆H₁₂O₆ + O₂) là nguyên liệu của hô hấp và chất oxi hoá trong hô hấp.
• Sản phẩm của hô hấp (CO₂ + H₂O) là nguyên liệu để tổng hợp nên C₆H₁₂O₆ và giải phóng oxi trong quang hợp.

2. Quan hệ giữa hô hấp và môi trường

a. Nước

- Vai trò của nước đối với hô hấp:

• Nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng hóa sinh xảy ra trong hô hấp
• Tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp

- Hàm lượng nước và cường độ hô hấp:

• Cường độ hô hấp tỷ lệ thuận với hàm lượng nước của cơ thể, cơ quan hô hấp
• Hàm lượng nước trong cơ quan hô hấp càng cao thì cường độ hô hấp càng cao và ngược lại

b. Nhiệt độ

- Cơ sở ảnh hưởng của nhiệt độ đến hô hấp:

• Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa học với sự xúc tác của các enzim
• Hoạt động của enzim phụ thuộc vào nhiệt độ

- Giới hạn nhiệt độ của hô hấp:

• Nhiệt độ tối thấp (0 - 10^oC): là nhiệt độ mà cây bắt đầu của biểu hiện hô hấp. Nhiệt độ tối thấp còn tùy thuộc vào loài cây ở các vùng sinh thái khác nhau.
• Nhiệt độ tối ưu (30 - 35^oC): là nhiệt độ mà cường độ hô hấp đạt giá trị cao nhất.
• Nhiệt độ tối đa (40 - 45^oC), ở nhiệt độ quá cao (trên nhiệt độ tối đa) thì protein bị biến tính, cấu trúc của nguyên sinh chất bị phá hủy, bộ máy hô hấp bị phá hủy, cây chết.

c. Ôxi

- Cơ sở khoa hoc:

• Oxi tham gia trực tiếp vào oxi hóa các chất hữu cơ trong hô hấp
• Oxi là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi chuyền điện tử, sau đó hình thành nước

- Ảnh hưởng của nồng độ O₂ tới hô hấp:

• Khi nồng độ O₂ trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống 5% thi cây chuyển sang phân giải kị khí.

d. Hàm lượng CO2

- Cơ sở khoa học:

• CO₂ là sản phẩm của quá trình hô hấp
• Các phản ứng giải phóng CO₂ vào không khí là các phản ứng thuận nghịch

- Ảnh hưởng của nồng độ CO₂ tới hô hấp:

• Khi hàm lượng CO₂ trong môi trường cao(>40%)  thì phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch (ức chế hô hấp) và ngược lại.

PHẦN II - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1. Trình bày khái niệm, phương trình tổng quát và nêu vai trò của hô hấp ở thực vật?

Hướng dẫn:

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử carbonhidrat bị phân giải thành CO₂ và nước, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng được tích luỹ trong ATP.

- Phương trình tổng quát: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

- Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật:

• Năng lượng được thải ra ở dạng nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể.
• Năng lượng được tích luỹ trong ATP được dùng để:vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào …

Câu 2. Hô hấp hiếu khí có ưu thế gì so với hô hấp kị khí?

Hướng dẫn:

- Ưu thế của hô hấp hiếu khí so với hô hấp kị khí là: Hô hấp hiếu khí tích lũy được nhiều năng lượng hơn từ một phân tử glucôzơ được sử dụng trong hô hấp: hô hấp hiếu khí / hô hấp kị khí = 38/2 = 19 lần.

Câu 3. Khi nào thì trong cơ thể thực vật diễn ra quá trình lên men? Cho ví dụ.

Hướng dẫn:

- Cơ thể thực vật diễn ra quá trình lên men khi ở trong môi trường thiếu khí ôxi, ví dụ: cây bị ngập úng.

Câu 4. Hãy khái quát về ảnh hưởng của môi trường đối với hô hấp của cây xanh.

Hướng dẫn:

- Sự hô hấp của cây xanh phụ thuộc chặt chẽ vào môi trường:

• Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa học với sự xúc tác của các enzim, do đó phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ.
• Nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng hóa học xảy ra, nước tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp. Vì vậy, nước trong cây liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp.
• Oxi tham gia trực tiếp vào việc oxi hóa các chât hữu cơ và là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi truyền điện tử. Thiếu ôxi cây chuyển sang phân giải kị khí rất bất lợi cho cơ thể cây.
• CO₂ trong môi trường với hàm lượng cao làm cho hô hấp của cây bị ức chế.

PHẦN III - HỆ THỐNG CÂU HỎI MỞ RỘNG

Câu 1. Bằng kiến thức đã học, hãy chứng minh quang hợp là tiền đề của hô hấp.

Câu 2. Tại sao trong quá trình bảo quản nông sản, nông phẩm, rau quả người ta khống chế sao cho cường độ hô hấp luôn ở mức tối thiểu? 

Câu 3. Cho biết nguồn gốc và nguyên liệu (axit glicolic) của hô hấp sáng. Hô hấp sáng xảy ra ở nhóm thực vật nào và bào quan nào?

Câu 4. Trình bày ảnh hưởng của nồng độ O₂ và CO₂ đối với hô hấp ở thực vật.

Câu 5. Nêu 1 phương pháp để phân biệt 1 hạt lúa đang nảy mầm và 1 hạt lúa chưa nảy mầm.

Câu 6. Nêu 2 phương pháp để xác định nhiều hạt lúa đang nảy mầm và chưa nảy mầm.

Câu 7. Quá trình hô hấp hiếu khí ở thực vật diễn ra qua những giai đoạn nào?

Câu 8. Trình bày sự khác nhau giữa hai quá trình quang hợp và hô hấp

Câu 9. So sánh quá trình lên men kị khí và hô hấp hiếu khí

Câu 10. Trong điều kiện nào thì ATP được tổng hợp? Sự tạo thành ATP trong hô hấp ở thực vật diễn ra theo những con đường nào?

Câu 11. Quang hô hấp là gì và nó thể hiện rõ ở nhóm thực vật nào?

Bài tập

• Câu 3 (SGK trang 55)
• Câu 2 (SGK trang 55)
• Câu 1 (SGK trang 55)
• Câu 4 (SGK trang 55)