Bài 12. Hô hấp ở thực vật

CHUYÊN ĐỀ :

HÔ HẤP Ở THỰC VẬT


^.^ Bùi Hải Yến ^.^

Khái niệm hô hấp
Cơ quan và bộ máy hô hấp
Cơ chế của hô hấp
Hệ số hô hấp (RQ)
Hô hấp sáng
Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp
Các nhân tố môi trường và hô hấp
Vai trò của hô hấp trong đời sống thực vật và ứng dụng thực tiễn
Thực hành: đánh giá tình trạng hô hấp của hạt = phương pháp xác định trọng lượng khô
Các câu hỏi ôn tập
Đáp án các câu hỏi ôn tập
I-Khái niệm :
1-Định nghĩa :
- Hô hấp là quá trình ôxh các HCHC thành CO2 & H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể.
- PTTQ của quá trình hô hấp :
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + Q ( NL: ATP + nhiệt).
2-Vai trò của hô hấp :
- Tạo ra nhiệt  duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các quá trình xảy ra trong cơ thể thực vật.
Tạo ra năng lượng ATP  cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật(…).
- Tạo ra các chất hữu cơ trung gian để tham gia vào các con đường chuyển hoá khác & tạo Ptt.
II-Cơ quan và bào quan hô hấp:
1-Cơ quan hô hấp :
Thực vật không có cơ quan về chuyên trách như ở động vật.
Hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan trong cơ thể,xảy ra mạnh ở các cơ quan đang sinh trưởng, đang sinh sản & ở rễ.
2-Bào quan hô hấp – Ti thể :
* Cấu trúc của ti thể :
-Ti thể có dạng hình cầu, dạng que hay dạng sợi dài; đường kính 0,5 – 1 µm (tối đa là 2 µm), chiều dài 1 – 5 µm (tối đa là 7 µm).
- Ti thể được bao bọc bởi 2 lớp màng, màng trong tạo ra những gờ hướng vào phía trong của ti thể & thường vuông góc với trục chính của ti thể -> Smàng trong >Smàng ngoài.
- Cấu trúc của màng trong & màng ngoài gồm các lớp pr (hàm lượng: 65->70%) & lipit (hàm lượng: 25-30% chất khô)xen kẽ nhau.
Trên các vách ngăn ở màng trong hình thành những mấu lồi có dạng hình nấm (ôxixôm)chứa nhiều enzim của mạch chuyền e. Qua mạch này e được chuyển từ bản thể ôxh ->O2 của không khí ->H2O.
- Nhờ có AND & ARN riêng ->ti thể tự tổng hợp được pr.
Chức năng của ti thể :
Sự liên kết sự ôxh hiếu khí 1 số chất trao đổi với sự tổng hợp ATP & vận chuyển e tới ôxi của không khí đượ thực hiện ở màng trong.
Trong ti thể chứa tất cả các enzim xúc tác cho quá trình chuyển hoá của các axit trong chu trình Crep.
Sự vận chuyển hiđrô & e từ NADH-> 02 có thể xảy ra trong ti thể bằng 2 con đường pb về mặt không gian :
+ Con đường fôtforin hoá ôxh : xảy ra ở trong ti thể.
+ Con đường ôxh tự do không kèm theo fôtforin hoá : xảy ra trên bề mặt ti thể.
Sự hình thành ti thể :
Ti thể được hình thành từ những ti thể = con đường fân chia.


III- Cơ chế hô hấp :
Giai đoạn 1. Đường phân xảy ra ở tế bào chất:
Glucôzơ Axit piruvic + ATP + NADH
Giai đoạn 2. Hô hấp hiếu khí hoặc phân giải kị khí (lên men) tuỳ theo sự có mặt của O2:
- Nếu có O2: Hô hấp hiếu khí xảy ra ở ti thể theo chu trình Crep:
Axit piruvic CO2 + ATP + NADH + FADH
- Nếu thiếu O2: phân giải kị khí (lên men) tạo ra rượu êtilic hoặc axit lactic:
Axit piruvic Rượu êtilic + CO2 + năng lượng
Axit piruvic Axit lactic + năng lượng.
Giai đoạn 3. Chuỗi chuyền êlectron và quá trình phottphorin hoá ôxi hoá tạo ra ATP và H2O có sự tham gia của O2.
Lên men
IV-Hệ số hô hấp RQ :
-Khái niêm :
Là tỉ số giữa số fân tử CO2 thải ra & số fân tử 02 lấy vào khi hô hấp.
-Ý nghĩa của hệ số hô hấp :Hệ số hô hấp cho biết:
+ nguyên liệu đang hô hấp thuộc nhóm chất gì.
+ tình trạng hô hấp của cây.
-RQ của các nhóm chất :
+ nhóm cacbohiđrat = 1
VD : C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6 H2O
+ nhóm lipit, pr <1
VD : 2C3H8O3 + 7O2  6CO2 + 8H2O
(Glixêrin) RQ = 0,86
C18H36O2 + 26O2 18CO2 + 18H2O
(Axit stêaric) RQ = 0,69
+ nhiều axit hữu cơ > 1
VD : 2C2H2O4 + O2  4CO2 + 2H2O
(Axit ôxalic) RQ = 4,0
V- Hô hấp sáng :
1- Khái niệm :
* Định nghĩa :
Hô hấp sáng là quá trình hô hấp xảy ra bên ngoài ánh sáng.
*Phương trình :
Axit glicôlic + O2 Axit gliôxilic Glixin  Sêrin + CO2.
* Vai trò :
-Không tạo aa, tiêu tốn 50% sản fẩm QH.
- Tuy nhiên hình thành 1 vài aa :sêrin, glixin.
2- Bộ máy hô hấp sáng :
Gồm 3 bào quan & vi bào quan :
Lục lạp : nơi hình thành nguyên liệu.
- Perôxixôm : nơi ôxh nguyên liệu.
Ti thể : nơi giải phóng CO2.
3- Cơ chế hô hấp sáng :
RiDP
Lục lạp
APG
Axit Glicôlic (C2)
Perôxixôm
Axit
Glicôlic
O2
Axit Gliôxilic
CO2
Glixin
Sêrin
Ty thể
VI- Mối quan hệ giữa quang hợp & hô hấp :
VII- Các nhân tố môi trường & hô hấp :
1- Hô hấp & nhiệt độ :
Hô hấp bao gồm các fản ứng hoá học với sự xúc tác của các enzim fụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ.
- Nhiệt độ thấp nhất mà cây bắt đầu hô hấp biến thiên trong khoảng -1000C, tuỳ theo loài cây ở các vùng ST khác nhau.
Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp :35400C.
- Nhiệt độ tối đa cho hô hấp : 45550C. Trên nhiệt độ tối đa ,bộ máy hô hấp sẽ bị fá huỷ.
2- Hô hấp & hàm lượng nước trong cơ thể ,cơ quan hô hấp :
- Nước vừa là dung môi vừ là môi trường cho các phản ứng hoá học xảy ra.
Nước còn tham gia trực tiếp vào quá trình ôxh nguyên liệu hô hấp.
hàm lượng nước trong cơ quan, cơ thể hô hấp liên quan trực tiếp đến IHH.
3- Hô hấp & nồng độ 02,CO2 trong không khí :
Nồng độ O2 :
O2 tham gia trực tiếp vào việc ôxh các CHC & là chất nhận e cuối cùng trong chuỗi chuyền e để sau đó hinhg thành H2O trong HH hiếu khí.
Nếu nồng độ O2(kk) giảm dưới 10%HH bị ảnh hưởng & khi dưới 5% thì cây chuyển sang hô hấp kị khí.

Nồng độ CO2 :
CO2 là sản fẩm của quá trình HH.Các fản ứng đêcacbôxi hoá để fóng CO2 là các fản ứng thuận nghịchhàm lượng CO2 cao trong mt sẽ làm cho fản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch & HH bị ức chế.
bảo quản.






VIII- Vai trò của HH trong đời sống thực vật & trong ứng dụng thực tiễn :
HH là khâu trung tâm của quá trình TĐC tròg tế bào thực vật.
Nguồn năng lượng cho cây.
* Ý nghĩa của HH đối với việc bảo quản các đối tượng thực vật :
+ Mục tiêu của bảo quản :
Giữ được đến mức tối đa số lương & chất lượng của đối tượng bảo quản trong suốt quá trình
+ Ảnh hưởng của HH trong quá trình bảo quản:
- Tiêu hao CHCgiảm số lượng & chất lượng trong quá trình bảo quản.
- Tăng nhiệt độ trong mt bảo quảntăng IHH của đối tượng bảo quản.
- Tăng độ ẩm của đối tượng bảo  IHH của đối tượng bảo quản.
- Làm thay đổi thành fàn khí trong mt bảo quản: HH tăng ->O2 giảm,CO2 tăng. Khi O2 giảm quá mức, CO2 tăng quá mức->chuyển sang HH yếm khía & đối tượng bảo quản bị fân huỷ nhanh chóng.
+ Các biện fáp bảo quản :
Bảo quản khô.
Bảo quản lạnh.
- Bảo quản trong nồng độ CO2 cao.
IX- Thực hành : Đánh giá tình trạng HH của hạt = fương fáp xđ trọng lượng khô :
1- Nguyên tắc của fương fáp :
Khi hạt khô các CHC dự trữ trong hạt sẽ bị fân giải khối lượng khô trong hạt sẽ giảm nhiều so với hạt khô (hạt có IHH tối thiểu).
2- Chẩn bị :
+ 20g hạt lúa or đậu, ngô.
+Tủ sấy.
+ Cân fân tích.
+ Chậu cát ẩm.
3- Cách tiến hành :
Lấy 2 fần, mỗi fần 10g hạt :
Phần 1 : sấy khô ở 1000C & xđ khối lượng khô sau khi sấy.
- Phần 2 : cho vào chậu cát ẩm, sau 2 tuần lấy hạt ra rửa sạch, xđ khối lượng tươi & sau khi sấy khô ở 1000C, xđ khối lương khô.
4- Kết luận :
Giải thích sự thay đổi khối lượng tươi & khô của 2 fần hạt & kết luận.


________________
CÂU HỎI ÔN TẬP :

1- Chứng minh hô hấp là quá trình sinh lí trung tâm của thực vật ?
2- Trình bày những hiểu biết về ti thể ?
3- Trình bày tóm tắt về chu trình Crep ?
4- Trình bày tóm tắt về chuỗi chuyền e các quá trình sống của thực vật ?
5- Thế nào là HH hiếu khí ?
6- Trình bày về HH sáng ở thực vật ?
7- Vì sao nói HH sáng gắn liền với nhóm thực vật C3 ?
8- So sánh sự khác nhau giữa HH sáng & HH tối ?
9- Mối liên quan giữa HH & các nhân tố môi trường ?
10- Trong việc bảo quản nông sản hãy nêu CSKH của các fương fáp : bảo quản lạnh, bảo quản khô, bảo quản ở nồng độ CO2 cao ?
11- Thế nào là năng lượng HH ?
12- Cho 1 số hạt đậu lấy từ trong kho giống:
a) Cần điều kiện gì trước tiên cho hat nảy mầm?
b) Có thể dùng chất gì để kích thíchnảy mầm nhanh & tỉ lệ nảy mầm cao ?
c) Mô tả TN để cm ưu thế đỉnh sinh trưởng of auxin trên các mầm of hạt đậu ?
d) Làm thế nào để xác định 1hạt lúa đang nảy mầm & 1 hạt lúa chưa nảy mầm ?
e) Mô tả TN để xác định nhanh khả năng nảy mầm of hat ?
13- NAD & NADH la gi ?
14- Cho VD về cách tính hệ số hô hấp & nêu vai trò of việc xác định hệ số hô hấp ?
15- Xitôcroom là gì ?
16- Cường độ HH là gì ?
17- Thế nào là côenzim ?
18- Trong mt dd có G fóng xạ 14C, nhận thấy 1G đc ôxh hoàn toàn cần 6CO2 & tạo được 36 ATP.
Độ fóng xạ of hợp chất nào fải đo để khẳng định G đã bị ôxh hoàn toàn ?
Qúa trình đó có tên là gì ?
Khi đưa nấm men sang mt yếm khí thì thu được 1G. Qúa trình đó có tên là gì & hợp chất nào có 14C ?
19- Giữ ti thể ở 370C trong đệm đẳng trương & xử lí :
1) tăng 300C 5) cho prôtêaza vào
2) giảm 300C 6) cho xianit vào
3) cho bột giặt vào 7) cho ATP vào
4) cho lizôzim vào 8) cho piruvat vào
Sẽ có các hiện tượng xảy ra sau :
a) màng bị fá hủy d) được hấp thụ & bị ôxh
b) màng rắn chắc lại e) không xảy ra gì cả
c) ức chế e chuyển đến O2
Hãy ghép các hiện tượng vs các biện fáp xử lí cho chính xác ?
20- Hãy trình bày 1 số hiểu biết về enzim:
a)Enzim là gì ? c) vai trò of enzim?
b) bản chất of enzim ? d) đặc tính nổi bật nhất of enzim ?
e) nêu 2 nhân tố mt có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động of enzim?


21- Trong tế bào thực vật có 2 bào quan thực hiện việc tổng hợp ATP
a) Đó là 2 bào quan nào ?
b) Điều kiện để tổng hợp ATP ở 2 bào quan đó ?
c) Nêu sự khác nhau về nguồn năng lượng cung cấp cho quá trình tổng hợp ATP ở 2 bào quan đó ?
22- Cho 1 lọ G, 1 lọ a.piruvic, 1 lọ chứa dịch nghiền tế bào không có các bào quan, 1 lọ chứa ti thể. Hỏi :
Có thể bố trí được bao nhiêu TN về hô hấp ?
b) Số TN có CO2 bay lên ?
23- Cho các lọ thuỷ tinh chứa đầy nước & có nút kín, 1 loài thực vật thuỷ sinh, 1 loài đv thuỷ sinh. Hãy bố trí các TN để có được : a) Lọ cho nhiều CO2 nhất
b) Lọ cho nhièu O2 nhất
c) Lọ sv sống lâu nhất
d)Lọ sv sống ngắn nhất
e) Lọ sv sống như nhau
24- Thế nào là hô hấp kị khí ?
25- Trình bày về năng lượng hô hấp ?

____________________________
ĐÁN ÁN CÁC CÂU HỎI ÔN TẬP :
Câu 1:
- Hô hấp là trung tâm quá trình TĐC trong tế bào :
+Nhờ hô hấp mà các cơ chất: cacbohiđrat, lipit, pr có thể biến đổi qua lại với nhau.
+ Các sản fẩm trung gian of quá trình hô hấp dùng làm nguyên liệu tổng hợp nên các thành fần khác of TB.
Hô hấp là trung tâm năng lượng of TB :
+ Hô hấp chuyển hoá năng lượng trong các HCHH từ QH thành năng lượng ATP.
+ Qúa trình QH & các quá trình sinh tổng hợp các chất khác of cây xanh đều cần năng lượng.
+ Các quá trình fân chia TB, cảm ứng,sinh trưởng …cũng cần ATP.
Câu 2 :
- Ti thể là bào quan of mọi TB đv & tv,liên quan chủ yếu vs qt HH hiếu khí. Ti thể được bao bọc bởi 2 lớp màng, màng trong gấp khúc tạo nên những mấu lồi nhằm tăng Stx vs ôxi. Ti thể có hd xúc xích đặc trưng.
- Ti thể chứa các enzim of qt HH hiếu khícó nhiều trong các TB hoạt động mạnh mẽ.
- Các p/ứ of chu trình Crep xra ở chất nền of ti thể & các p/ứ chuyền e này được kết hợp vs quá trình fôtforin hoá ôxh of chuỗi chuyền hô hấp ở màng trong.
- Chất nền ti thể còn tham gia vào qt TĐ aa thông qua các axit of chu trình ôxh axit béo.
- Tithể là con cháu of những cơ thể đã sống độc lập, sau đó bị các TB nhân thực xâm chiếm ở gđ sớm of qt tiến hoá & trở thành như 1 dạng + sinh.
Câu 3 :
- Chu trình Crep còn gọi là chu trình axitxitric-chu trình axitcacboxilic. Một chu trình fức hợp of các p/ứ trong đó piruvat sinh ra do thuỷ fân G bị ôxh thành CO2 & H2O, đồng thời gp ra nhiều năng lượng dưới dạng ATP.
Chu trình này chính là gđ thứ 2 of qt HH hiếu khí, đòi hỏi có O2 & xảy ra ở ti thể.
Câu 4 :
Chuỗi chuyền e:
- Một chuỗi gồm các p/ứ hoá học có liên quan đến pr, enzim & các chất chuyền e;giúp cho quá trình chuyển H+ & e đến O2 để hình thành H2Ohoặc giúp cho quá trình hình thành ATP & NADPH.
Trong hô hấp hiếu khí, H+ & e từ NADH & FADH hình thành trong chu trình Crep được chuyển qua hàng loạt các bước trung gian kế tiếp nhau vs hàng loạt các hát chuyền e trung gian & được hình thành = quá trình ôxh-khử.
- Sự chuyền e liên quan đến sự chuyền e giữa Fe2+ & Fe3+ trong nhân Hem of các xitôcroom. Năng lượng gp trong các bước này được tích luỹ trong ATP = quá trình fôtforin hoá ôxh hoá theo cơ chế hoá thẩm thấu of Mitchell. Giai đoạn chuyền e cuói cùng là gđ chuyền e & hiđrô cho ôxi fân tử để thành H2O
Câu 5 :
Hô hấp hiếu khí là quá trình HH mà ôxi tự do được sử dụng ôxh hoá các HCHC thành CO2 & H2O, gp năng lượng. Trong quá trình này, sau gđ đường fân, axit piruvic biến đổi thành Axêtyl-côenzim A rồi đi vào chu trình Crep & tiếp theo là chuỗi chuyền HH để tạo ra CO2, H2O & ATP.
Câu 6 :
Định nghĩa: HH sáng là qt HH xra ngoài ánh sáng.
PT : Axitglicolic + O2 Axitgliôxilic  Glixin  Sêrin + CO2.
Vai trò : HH sáng ko tạo ATP, tiêu tốn 50% sp QH , tuy nhiên có hình thành 1 vài aa: sêrin, glixin.
Bộ máy HH sáng gồm : 3bào quan & vi bào quan : lục lạp-nơi hình thành nguyên liệu; perôxixôm-nơi ôxh hoá nguyên liệu; ti thể-nơi gp CO2.
Cơ chế HH sáng :
HH sáng là qt HH liên quan trực tiếp vs ánh sáng, thường xra ở tv C3 trong đk nđ O2 cao, ánh sáng, t0 cao ở vùng nhiệt đới. Trong đk này enzim Rubisco xtác cho qt ôxh hoá RiDP thành APG & AG. APG tiếp tục đi vào chu trình Canvin còn AG là bản thể of HH sáng bị ôxh hoá ở perôxixôm & gp CO2 ở ti thể.
+ Thực vật C3:
CO2 + RiDP (nếu nđ CO2 cao) 2ATP  QH
CO2 + RiDP (nếu O2 cao) 1ATP+ 1AG  QH + HH( HHsáng).
+ Thực vật C4 & thực vật CAM :
Tránh được HH sáng do thay đổi không gian & t/g thực hiện fa fối( qt cố định CO2).
. HH sáng tiêu tốn 50% sp QH ở tv C3. Do đó, hiện nay có nhiều nghiên cứu nhằm kìm hãm qt này.
. Ví dụ : tăng 1 cách nhân tạo tỉ lệ O2 & CO2 trong không khí of nhà kính đã làm tăng năng suất cà chua 30100%.