§12. HÔ HẤP ở THựC VẬT ĩ. KIẾN THỨC Cơ BẢN Hô hấp là quá trình ôxi hóa sinh học nguyên liệu hô hấp, đặc biệt là glucôzơ thành khí cacbonic, nước và tích lũy năng lượng ở dạng dễ sử dụng là ATP. Phương trình hô hấp tổng quát: C6H12O6 + 6O2 -» 6CO2 + 6H2O + Năng lượng [nhiệt + ATP] Phân giải kị khí diễn ra trong tê' bào chất gồm đường phân [là quá trình phân giải glucôzơ đến axít priuvic và giải phóng năng lượng] và lên men [axit piruvic lên men tạo ra rượu êtilic và CO2 hoặc tạo ra axit lactic]. Phân giải hiếu khí gồm đường phân và hô hấp hiếu khí. Hô hấp hiếu khí gồm chu trình Crep và chuỗi chuyền electron xảy ra trong ti thể. Từ 1 phân tử glucozo qua phân giải hiếu khí giải phóng năng lượng [gốm nhiệt lượng + 38 ATP]. Hô hấp và quang hợp là 2 quá trình phụ thuộc lẫn nhau. Hô hấp chịu ảnh hưởng của môi trường và điểu chỉnh các yếu tố môi trưởng là biện pháp bảo quản nông phẩm. Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ O2 và giải phóng CO2 ở ngoài sáng. II. GỢI ý trã lời câu hỏi sách giáo khoa A. PHẦN TÌM HIỂU VÀ THẢO LUẬN * Quan sát hình 12. ỉ và trả lời các câu hỏi sau: — Vì sao nước vôi trong ống nghiệm hên phải hỉnh chứa hạt nảy mầm [hình 72.7A] hị vẩn đục khi bơm hút hoạt động? — Giọt nước màu trong ống mao dẫn di chuyên về phía trái [hình 12.1 B] có phải do hạt nay mầm hô hấp hút Ũ2 không, vì sao? Nhiệt kế trong bình [hình 12.1 C] chỉ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ không khí hên ngoài bình chứng thực điều gì? Trả lời: Nước vôi trong bình chứa hạt bị vẩn đục khi bơm họat động là do hạt đang nảy mầm thải ra CO2. Điều đó chứng tỏ rằng hạt đang nảy mầm hô hấp giải phóng ra CO2. Đúng, giọt nước màu di chuyển sang phía bôn trái chứng tỏ thể tích khí trong dụng cụ giảm vì ôxi đã được hạt đang nẩy mầm hô hấp hút. Nhiệt kế trong bình [hình 12.1C] chỉ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ không khí bên ngoài chứng thực hô hấp giải phóng nhiệt. B c Hình 12.1. - Thí nghiệm về hô hấp ở thực vật ♦ Dựa vào hỉnh 12.2. hãv cho biết có hao nhiêu phân tử ATP vù phân tử axit piruvic dược hình thành tù' 1 phân tử glucôĩ.ơ hị phân giai trong đường phân ? Trả lời: Có 4 phân tử ATP và 2 phân tử axit piruvic được hình thành từ 1 phân tử glucô/ơ bị phân giải trong đường phân. Dựa vào kiến thức Sinh học 10, hãy mô tả cấu tạo ti thể là bào quan hô hấp hiếu khí. Trả lời: Ti thể được bao bọc bởi màng kép. Màng ngoài nhẩn, được tạo thành từ mạng lưới nội chát trơn. Màng trong gấp nếp tạo thành nhiều mào [crista] ngăn ti thể thành 2 xoang: xoang trong và xoang ngoài. Xoang trong chứa chất nền [matrix] dạng bán lỏng và có nhiều enzim của chu trình Crep. Xoang ngoài nằm giới hạn giữa hai lớp màng của ti thể là kho chứa các ion H+' Trên bề mặt của màng trong đính các hạt cực nhỏ có chứa các enzim tham gia vào hệ thống truyền điện tử, tức là các enzim có vai trò quan trọng trong việc biến đổi năng lượng dự trữ trong các nguyên liệu hô hấp [glucôzơ] thành năng lượng ATP cho tế bào. Dựa vào sơ đồ trên hình 12.2, hãy so sánh hiệu quạ năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men. Phân giải kị khí [trong tế bào chất] z \ > ' A - Lên men Tp Rượu êtiliọ [2C2H5OH] ♦ 2C0j ♦ hoặc n.rAnr, rshăn 7 / / axit lactic [C3H6O3] Glucozo -Đưòn9.phãS , 6CO2 I Ti the .. RLI ri \+O2/A\^6H2° ^36ATP B - Hô hấp hiếu khí Tế bào chất [trong ti thể] < y Phân giải hiếu khi Hình 12.2. Con đường hô hấp ở thực vật Trả lời: Hiệu quả năng lượng của quá ưình hô hấp hiếu khí khi phân giải 1 phân tử glucôzơ là 38 ATP [chưa .tính 2 ATP mất do vận chuyển chủ động]. Hiệu quả năng lượng của quá trình lên men khi phân giải 1 phân tử glucôzơ là 2 ATP. Vậy hô hấp hiếu khí hiệu quả hơn lên men 38/2 =19 lần. ♦ Dựa vào kiến thức về quang hợp và hô hấp, hãy chứng mình quang hợp lù tiền đề cho hô hấp vù ngược lại? Trả lời: Sản phẩm của quang hợp [C6Hi2O6 và 02] là nguyên liệu của hô hấp và châì ôxi hóa ưong hô hấp. Ngược lại, sản phẩm của hô hấp là o2 và H2O lại là chất xuất phát để tổng hợp nên C6Hi2O6 và giải phóng ra ôxi trong quang hợp. Dựa vào kiến thức về hô hấp đã học ở phần trênChãy nêu vai trồ của ôxi đối với hô hấp của cây. Trả lời: Có ôxi mới có hô hấp hiếu khí. Hô hấp hiếu khí bảo đảm cho quá trình phân giải hoàn toàn nguyên liệu hô hấp giải phóng ra CO2 và nước, tích lũy nhiều năng lượng hơn so với phân giải kị khí. Dựa vào kiến thức về hô hấp, mối quan hệ giữa hô hấp vù môi trường, hãy nêu một sô hiện pháp hảo quản nông phẩm. Trả Tơi: Bảo quản khô: Biện pháp bảo quản này thường sử dụng để bảo quản • các loại hạt trong các kho lớn. Trước khi đưa hạt vào kho, hạt được phơi khô với độ ẩm khoảng 13 - 16% tùy theo từng loại hạt. Bảo quản lạnh: Phần lớn các loại thực phẩm, rau quả được bảo quản bằng phương pháp này. Chúng được giữ trong các kho lạnh, tủ lạnh ở các ngăn có nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: khoai tây ở 4l’c, cải bắp ở l°c, cam chanh ở 6°c, các loại rau khác là 3 - 7°c. Bảo quản trong điều kiện nồng độ CO2 cao gây ức chế hô hấp: Đây là biện pháp bảo quản hiện đại và cho hiệu quả bảo quản cao. Biện pháp này thường sử dụng trong các kho kín có nồng độ CO2 cao hoặc đơn giản hơn là các túi pôliêtilen. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ CO2 thích hợp là điều hết sức quan trọng đôi với các đốì tượng bảo quản và mục đích bảo quản. B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Hô hấp ở cây xanh lù gì ? Trả lời: Hô hấp là quá trình ôxi hóa nguyên liệu hô hấp [glucôzơ...] đến CO2, H2O và tích lũy lại năng lượng ở dạng dễ sử dụng ATP. Hô hấp hiếu khí có ưu thê'gì so với hô hấp kị khí? Trả lời 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. Trong những trường hợp nào thì diễn ra hô hấp kị khí ở cơ thê thực vật? Cho ví dụ. Trả lời: Khi thiếu khí ôxi, ví dụ: cây bị ngập úng. Hãy khái quát về ủnh hưởng cửa môi trường đô'i với hô hấp của cây xanh. Trả lời: 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 hâp. Oxi tham gia trực tiếp vào việc oxi hóa các chất 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. Tóm lại: sự hô hấp của cây xanh phụ thuộc chặt chẽ vào môi trường. CÂU HỎI BỔ SUNG Quang hô hấp là gì và nó thế'hiện rõ ở nhóm thực vật nào? Trả lời: Quang hô hấp là quá trình hô hấp ở ngoài sáng, diễn ra đồng thời với quang hợp, ở thực vật C3, nó gây lãng phí sản phẩm quang hợp.
I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Hô hấp ở thực vật là gì?
- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử cacbohiđrat bị phân giải thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng đó được tích lũy trong ATP.
2. Phương trình hô hấp tổng quát
C6H12O6 + 6O2 $ \rightarrow$ 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 thực vật.
- Năng lượng được tích lũy 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…
- Tạo ra các sản phẩm trung gian cho các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác trong cơ thể.
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 ôxi.
- Diễn ra ở tế bào chất gồm 2 quá trình:
+ Đường phân là quá trình phân giải glucôzơ $ \rightarrow$ axit piruvic và 2 ATP.
+ Lên men là axit piruvic lên men tạo thành rượu êtilic và CO2 hoặc tạo thành axit lactic.
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 nảy mầm, hoa đang nở…
- Hô hấp hiếu khí diễn ra trong chất nền của ti thể gồm 2 quá trình:
+ Chu trình Crep: khi có ôxi, axit piruvic từ tế bào chất vào ti thể. Tại đó, axit piruvic chuyển hóa theo chu trình Crep và bị ôxi hóa hoàn toàn.
+ Chuỗi chuyền electron: hiđrô tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyền đến chuỗi chuyền electron đến oxi để tạo ra nước và giải phóng năng lượng ATP. Từ 2 phân tử axit piruvic, qua hô hấp giải phóng ra 6 CO2, 6 H2O và 36 ATP.
- Từ 1 phân tử glucôzơ qua phân giải hiếu khí giải phóng ra 38 ATP và nhiệt lượng.
III. HÔ HẤP SÁNG
- Là quá trình hấp thụ ôxi và giải phóng CO2 ngoài sáng, xảy ra đồng thời với quang hợp.
- Điều kiện: cường độ quang hợp cao, CO2 ở lục lạp cạn kiệt, O2 tích lũy nhiều.
- Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp.
IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP VÀ MÔI TRƯỜNG
1. Mối 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 ôxi hóa trong hô hấp.
- Sản phẩm của hô hấp [CO2 + H2O] là nguyên liệu để tổng hợp nên C6H12O6 và giải phóng ôxi trong quang hợp.
2. Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường
a] Nước
- Cần cho hô hấp, mất nước làm giảm cường độ hô hấp.
- Đối với các cơ quan ở trạng thái ngủ [hạt], tăng lượng nước thì hô hấp tăng.
- Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước trong cơ thể.
b] Nhiệt độ
- Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng đến giới hạn chịu đựng của cây.
- Sự phụ thuộc của hô hấp vào nhiệt độ tuân theo định luật Van-Hôp: Q10 = 2–3 [tăng nhiệt độ thêm 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên gấp 2–3 lần].
- Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp khoảng 30 - 350C.
c] Nồng độ O2
- Khi nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp bị ảnh hưởng, khi giảm xuống 5% thì cây chuyển sang phân giải kị khí $ \rightarrow$ bất lợi cho cây trồng.
d] Nồng độ CO2
- CO2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí và lên men êtilic.
- Nồng độ CO2 trong môi trường cao hơn 40% làm hô hấp bị ức chế.
Page 2
SureLRN