Bài 12. Hô hấp ở thực vật

BÀI 12
HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
NỘI DUNG
KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

CƠ QUAN VÀ BÀO QUAN HÔ HẤP
CƯỜNG ĐỘ HÔ HẤP VÀ HỆ SỐ HÔ HẤP
IV HÔ HẤP SÁNG
V QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VỚI QUANG HỢP VÀ MÔI TRƯỜNG.

Thí nghiệm 1
Thí nghiệm 2
Thí nghiệm 3
*Thí nghiệm phát hiện hô hấp ở thực vật
1-Nước vôi ống nghiệm bên phải (TN1) bị vẩn đục chứng tỏ điều gì?
2-Giọt màu di chuyển về bên trái trong (TN 2) chứng tỏ điều gì?
3-Chỉ số nhiệt kế trong bình (TN 3) cao hơn nhiệt độ không khí chứng tỏ điều gì?
Hô hấp thải ra CO2
Hô hấp thu O2
Hô hấp thải ra nhiệt
Nhiệt kế ngòai
KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

Chất bị phân Hô hấp tế bào là quá trình chuyển đổi năng lượng rất quan trọng của tế bào sống.
giải là các phân tử cacbohidrat
cacbohidrat bị phân giải đến CO2 và H2O, đồng thời năng lượng của chúng được giải phóng và chuyển thành dạng năng lượng rất dễ sử dụng chứa trong các phân tử ATP.
Quá trình này diễn ra chủ yếu trong ti thể.
Nguyên liệu chủ yếu là đường Glucôzơ.

C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energy
Tốc độ quá trình hô hấp tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng của tế bào.
Bản chất của hô hấp tế bào là một chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử. Thông qua chuỗi các phản ứng này, phân tử glucôzơ được phân giải dần dần và năng lượng của nó không được giải phóng ồ ạt mà được lấy ra từng phần ở các giai đoạn khác nhau
Vai trò của hô hấp
II. CƠ QUAN VÀ BÀO QUAN HÔ HẤP

Cơ quan hô hấp
ở TV hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của cơ thể. Đặc biệt ơ các cơ quan đang tăng trưởng, đang sinh sản và ở rễ.
2. Bào quan hô hấp
Bào quan thực hiện chức năng hô hấp là ti thể.
mồng
3. Hô hấp tế bào có các giai đoạn nào ?
Đường phân
Chu trình Krebs
Chuỗi truyền điện tử
HÔ HẤP TẾ BÀO
ATP
ATP
ADP
ADP
C
C
C
C
C
C
NAD+
NADH
NAD+
NADH
ADP
ADP
ATP
ATP
Axit piruvic (C3H4O3)
Giai đoạn đường phân
Xảy ra trong bào tương
ADP
ADP
ATP
ATP
HÔ HẤP TẾ BÀO
NAD+
NADH
NAD+
NADH
P
C
C
C
C
C
C
P
Fructôzơ 1,6 điphôtphat
Axit piruvic (C3H4O3)
C6H12O6 + 2ADP + 2NAD+  2 C3H4O3 + 2ATP + 2NADH
Đường phân chia làm 3 giai đoạn, mỗi giai đoạn xảy ra nhiều phản ứng phức tạp:
-Giai đoạn đầu tiên là phân cắt phân tử glucose thành 2 phân tử đường 3C: ALPG và PDA
-Giai đoạn hai là biến đổi đường 3C thành axit pyruvic.
-Kết quả của đường phân có thể tóm tắt như sau:
C6H12O6 + 2NAD + 2ADP + 2H3PO4 → 2CH3COCOOH +2NADH2 + 2ATP
Kết quả của đường phân
từ 1 phân tử glucose tạo thành 2 phân tử pyruvic acid
Giai đoạn 2
Hô hấp hiếu khí hoặc phân giải kị khí (sự lên men) tùy theo sự có mặt của oxi
Nếu có oxi
Hô hấp hiếu khí xảy ra ở ti thể theo chu trình Kreps
Chu trình Krebs (Citric Acid)
Vị trí : dịch ty thể.

Acetyl CoA (2C) gắn với Oxalacetic acid (4C - OAA) tạo Citrate (6C).

Oxihóa 1 phân tử glucose tương đương với 2 vòng chu trình krebs (vì 1 phân tử glucose tạo đựợc 2 Acetyl CoA).
NAD+
NAD+
FAD
NAD+
Coenzim A
C
C
C
C
CO2
Axetyl CoA
Axit Ôxalôaxêtic
Axit citric
CO2
Axit xêtôglutaric
NADH
Axit piruvic
C
CO2
Axit Succinic
NADH
ATP
Coenzim A
Axit malic
Axit Ôxalôaxêtic
NADH
FADH2
NADH
NAD+
Chu trình Crep
Xảy ra trong chất nền của ti thể
Sản phẩm phân giải 1 phân tử axit piruvic qua chu trình crep
2. Chu trình Crep:
Chu trình Krebs (Citric Acid)
Krebs
2 Acetyl CoA (2C)
6 NAD+
6 NADH
2 FAD
2 FADH2
2 ATP
2 ADP +
P
(vòng 2)
OAA (4C)
Citrate (6C)
4 CO2
NADH và FADH2 được tổng hợp từ giai đoạn đường phân và chu trình crep được chuyển đến màng trong của ti thể để tham gia vào chuỗi chuyền điện tử ở giai đoạn 3
2 C3H4O3 + 2NAD + 2CoA  2 axêtyl–CoA + 2CO2 + 2NADH
2 axêtyl–CoA + 2ADP+ 6NAD+ + 2FAD  2CoA + 4CO2 + 2ATP+6NADH +2FADH2
2 C3H4O3+ 2NADH+ 2ADP + 6NAD+ + 2FAD  6CO2 + 8NADH + 2FADH2 + 2ATP
Tóm tắt phản các phản ứng của chu trình Crep
Đề mục
Kết quả chu trình Krebs
-Chu trình Crebs tạo 4NADH2, 1FADH2 và 1ATP. Các coenzim khử NADH2 và FADH2 thực hiện chuỗi hô hấp sẽ tổng hợp ATP:
-4NADH2 x 3 = 12ATP
-1FADH2 x 2 = 2ATP-1ATP = 1ATP
-1ATP = 1ATP
…………………………….
15ATP
-Như vậy cứ 1 axit pyruvic phân huỷ qua chu trình tạo ra được 15 ATP, nên từ 2 axit pyruvic sẽ tạo 30 ATP. Trong chặng đường phân tạo ra được 2ATP + 2NADH2 = 8ATP. Vậy hô hấp hiếu khí cung cấp cho tế bào 38ATP khi phân huỷ 1 phân tử glucose.
Nếu thiếu oxi
Khái niệm :
Hô hấp kị khí là quá trình phân giải glucose trong điều kiện không có oxi tham gia
Phân giải kị khí (lên men) tạo ra rượu etylic hoặc lactic acid.
Pyruvic acid  rượu etylic + CO2 + năng lượng
CH3COCOOH → CH3CHO + CO2
CH3CHO + NADH2 → CH3CH2OH + NAD
Pyruvic acid  lactic acid + năng lượng
2CH3COCOOH + 2NADH2 → 2CH3CHOHCOOH + 2NAD
Chuỗi truyền điện tử
Chuyển điện tử thông qua hoạt động của màng ty thể , tích trữ năng lượng và tạo nước
HÔ HẤP TẾ BÀO
Màng ngoài
Màng trong
Xoang dịch gian màng
Chu trình Crep
Đường
phân
NADH
FADH2
NAD+
FAD
Các chất dẫn truyền H+ và electron
ADP
ATP
1/2O2
H2O
ATP được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tế bào
Hạt hình nấm chứa enzim tổng hợp ATP
H+
H+
ATP
3. Chuỗi chuyền electron hô hấp
e-
NADH và FADH2 tạo ra từ đường phân và chu trình crep bị ôxihóa qua 1 chuỗi các phản ứng ôxihóa khử và trong phản ứng cuối cùng ôxi bị khử thành nước. Năng lượng từ quá trình oxihóa được sử dụng để tổng hợp ATP.
H+
H+
O2-
Campbell; Fig. 9.15
Quan sát chuỗi truyền điện tử sau
Electron được truyền từ NADH và FADH2 tới Oxi qua các phản ứng oxi hóa khử kế tiếp nhau. Phản ứng cuối cùng Oxi bị khử thành H2O.
(1) C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP  2 axit piruvic + 2NADH + 2ATP
(2) 2 axit piruvic +8NAD+ +2FAD +2ADP  6CO2 + 8NADH + 2FADH2 +2ATP
(3) 10NADH + 2FADH2 + 6O2 + 34 ADP  10NAD+ + 2FAD + 6H2O + 34ATP
C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP  6CO2 + 6H2O + 38ATP
HÔ HẤP TẾ BÀO
Phản ứng tổng quát của hô hấp tế bào
Lượng ATP tối đa khi một tế bào hô hấp
36 ATP (tốI đa cho mỗi gluco)
chất dinh
dưỡng
e-
2NAD+
2NADH
e-
2NAD+
2NADH
e-
6NAD+
2FAD
6NADH
2FADH2
Đường phân
acid pyruvic đến acetyl-CoA
Chu trình Kreb
38 ATP
7.3 kcal
278 kcal/686kcal
Khoảng
40% hiệu quả
X
=
chất dinh dưỡng
Oxygen
Carbon Dioxide
Nước
Năng lượng
C6H12O6
O2
6CO2
6H20
ATP nhiệt
G = -686 kcal/mol
Trong hô hấp tế bào, tế bào tiêu thụ oxygen.
Các giai đoạn chính
Đường phân
Chu trình Krebs và Chuỗi truyền điện tử
Lên men
Trong lên men, tế bào không tiêu thụ oxygen.
III.CƯỜNG ĐỘ HÔ HẤP VÀ HỆ SỐ HÔ HẤP:
1,Cường độ hô hấp: Là lượng CO2 mà cây hấp thụ hay lượng O2 mà cây thải ra hay lượng chất hữu cơ bị tiêu hao qua hoạt động hô hấp trên 1 đơn vị khối lượng hô hấp (g) hay diện tích trong 1 đơn vị thời gian. Kí hiệu Ihh
-Biến đổi của Ihh : Tuỳ loại cây khác nhau, tuỳ loại mô cơ quan khác nhau, giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Cơ quan non đang sinh trưởng mạnh có hoạt động sống mạnh thì có cường độ hô hấp cao. Giai đoạn nảy mầm, giai đoạn ra hoa có cường độ hô hấp cao nhất. còn giai đoạn đang ngủ nghỉ thì có cường độ hô hấp thấp nhất
-Ý nghĩa của cường độ hô hấp: Xác định cường độ hô hấp cho chúng ta đánh giá, so sánh hoạt động hô hấp của các giống khác nhau hay các giai đoạn sinh trưởng khác nhau để có biện pháp điều chỉnh cho hô hấp của chúng có lợi cho con người.

2,Hệ sô hô hấp (RQ): Được đo bằng tỷ số giữa số phân tử CO2 thải ra trên số phân tử O2 hấp thu vào trong quá trình hô hấp ở điều kiện và thời gian ổn đinh.
-Biến đổi của hệ số hô hấp:
+Bản chất gluxit, đường, tinh bột: RQ = 1
+Pr, lipit, axit amin, axit béo: RQ <1
+Axit hữu cơ: RQ > 1

-Biến đổi theo tình trạng hô hấp: Nếu đang bình thường mà RQ tăngt hì môi trường chuyển từ hảo khí sang yếm khí.
-Ý nghĩa của hệ sô hô hấp:
-Thông qua hệ số hô hấp xác định bản chất hoá học của cơ chất đó là sử dụng cái gì (Protein hay axit hay gluxit…)
-Đề xuất ra biện pháp điều chỉnh hô hấp có lợi cho con người. Cụ thể trong bảo quản: Làm giảm hô hấp tối thiểu, phơi khô, bảo quản kín và cẩn thận hơn…; Chăm sóc ngoài đồng ruộng: Nếu RQ < 1 phải quan tâm ưu tiên xới xáo (đậu, đỗ…)
V. Hô hấp ánh sáng
Hô hấp ánh sáng là hô hấp xảy ra ngoài ánh sáng. Nhóm thực vật C3 thường xảy ra quá trình hô hấp này. Đó là khi thực vật C3 phải sống trong điều kiện khí hậu nóng ẩm kéo dài với nồng độ O2 cao, cường độ ánh sáng cao, trong khi nồng độ CO2 lại thấp. Khi đó trong pha carboxi hoá của chu trinh Calvin xảy ra quá trình oxin hoá RiDP thành Axit glycolic. Axit glycolic chính là s?n ph?m của hô hấp ánh sáng.
Hô hấp ánh sáng không có ý nghĩa về mặt năng lượng (không giải phóng ATP), nhưng lại tiêu tốn 30-50% sản phẩm quang hợp.
Trong hụ h?p sang cú s? tham gia c?a 3 b�o quan : Luc lap peroxisome . v� ti th?
QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VỚI QUANG HỢP TRONG TV
So sánh giữa quang hợp và hô hấp ở thực vật
MỐI QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ MÔI TRƯỜNG
Nước
Nhiệt độ
Oxi
Hàm lượng CO2
Dinh dưỡng khóang

1, Ảnh hưởng của nhiệt độ
HH bao gồm 1 loạt các phản ứng hóa sinh dưới tác dụng của enzim nên chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Q10 của HH ≈ 2, tức khi tăng nhiệt độ lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên 2 lần.
-Nhiệt độ tối thấp: là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó cây bắt đầu có biểu hiện của HH, thường nhiệt độ tối thấp là 0oC - 10oC tùy thuộc nguồn gốc của cây.
-Nhiệt độ tối ưu: là nhiệt độ mà ở đó HH đạt mức độ hợp lý nhất, nằm trong khoảng 35oC - 40oC, trong khoảng này nhiệt độ càng cao thì mức độ tối ưu càng ngắn. Người ta coi 40oC là nhiệt độ tối ưu giả tạo vì nếu duy trì lâu ở 40oC thì cây bị kiệt và thương tổn -Nhiệt độ toói cao: là nhiệt độ ở đó vẫn duy trì HH nhưng protein bắt đầu có biểu hiện biến tính, đa số khoảng 45oC - 55oC tùy nguồn gốc cây trồng ( cây họ cam chịu được khô hạn).
2. Ảnh hưởng của O2
O2 là nguyên liệu của hô hấp nên hàm lượng O2ảnh hưởng trực tiếp tới cường độ hô hấp I. O2trong không khí thường là 21% nên không ảnh hưởng tới hô hấp trong không khí, nhưng trong đất O2­ ít nên ảnh hưởng đến hệ rễ hô hấp. Nếu nồng độ O2 giảm xuống dưới 10% thì đã ảnh hưởng đến hô hấp, giảm xuống dưới 5% thì hô hấp là yếm khí rất bất lợi với cây
3. Ảnh hưởng của CO2
Hàm lượng của CO2 trong không khí là 0.03% không gây ảnh hưởng gì tới hô hấp. Trong bảo quản kín (với hạt), nếu nồng độ CO2 qua cao gây ảnh hưởng cho hô hấp, bảo quản kín làm tăng nồng độ CO2 gây ức chế hô hấp, làm tăng hiệu quả bảo quản nông phâm.
Có thể sử dụng CO2 và N2 để khống chế hô hấp là tăng hiệu quả bảo
4, Ảnh hưởng của dinh dưỡng khoáng
Nguyên tố khoáng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới I hh.
*Trực tiếp: Tham gia vào việc xây dựng nên cơ quan hô hấp ( N,S cấu trúc nên Pr, P....). Nhiều nguyên tố tham gia vào hoạt hóa các enzim trong phản ứng của HH (Fe trong thành phần của xytocrom, feredoxin,...; P trong thành phần của NAD,...).
Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng tới mức độ thấm của máng sinh học, làm thay đổi điện thế oxi hóa khử của màng, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ và chiều hướng của phản ứng