Hô hấp ở thực vật

BÁO CÁO
Chương 5
hô hấp của thực vật
HÔ HẤP CỦA THỰC VẬT
KHÁI NIỆM HÔ HẤP
Hô hấp thực vật là quá trình oxi hoá sinh học của tế bào sống, trong đó các phân tử hữu cơ bị oxi hoá đến CO2 và H2O, đồn thời giải phóng năng lượng và một phần năng lượng đó được tích luỹ trong ATP.
C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O (Q(calo) = -674 Kcalo/M)
Vai trò :
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: vật chuyển các chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp các chất hữu cơ, sữa chữa những hư hại của tế bào...
Trong quá trình hô hấp nhiều sản phẩm trung gian được hình thành, là nguyên liệu của các quá trình tổng hợp nhiều chất khác trong cở thể.
Ty thể và bản chất của hô hấp
Ty thể
Đảm nhận chức năng hô hấp của tế bào. Được xem là trạm biến thế năng của tế bào
Hình dạng của ty thể phụ thuộc vào loại tế bào thực vật
Kích thước : 0,2 – 1 µ.
Cơ quan nào có hoạt động trao đổi chất càng mạnh thì có số lượng ty thể càng nhiều.
Thành phần hóa học
Protein chiếm 70% chất khô, lipit 27%, AND và ARN khoảng 0.5 - 2%.
Ty thể và bản chất của hô hấp
Cấu trúc của ty thể
Gồm 3 yếu tố hợp thành:
Màng bao bọc xung quanh ty thể: gồm 2 màng cơ sở hợp thành.
Nhiệm vụ bao bọc và bảo vệ quyết định tính thẩm thấm các chất đi ra vào màng ty thể.
Màng trong của ty thể : có nhiều nếp gấp, diện tích tiếp xúc tạo điều kiện cho quá trình phosphoryl hóa, oxi hóa xảy ra để tổng hợp nên ATP.
Nhiệm vụ vận chuyển điện tử tổng hợp nên ATP cho tế bào
Khoang ty thể (cơ chất)
Nhiệm vụ OXH axit pyruvic
Ty thể và bản chất của hô hấp
Chức năng của ty thể
Giải phóng năng lượng trong ATP được thực hiện trong khoang ty thể
Tổng hợp nên protein riêng (tính ổn định cao) và di truyền qua tế bào chất  xác định nguồn gốc duy truyền của các thế hệ khác nhau.
Bản chất hóa học của hô hấp
Toàn bộ năng lượng dự trữu được giải phóng dưới dạng nhiệt. phản ứng hóa sinh liên tục xảy ra và giải phóng CO2 và H2O
1 phần năng lượng sẽ được chuyển thành năng lượng trong ATP. Quá trình này được chia làm 2 giai đoạn
Giai đoạn 1 : tách hydro ra khỏi cơ chất hô hấp
Giai đoạn 2 : OXH các cofecment khử để tổng hợp ATP
Bản chất hóa học của hô hấp
Giai đoạn 1 : tách hydro ra khỏi cơ chất hô hấp
Đường phân và lên men
Đường phân và chu trình krebs-hô hấp hiếm khí
OXH trực tiếp qua chu trình pentozophosphat
Giai đoạn 2 : OXH các cofecment khử để tổng hợp ATP
Quá trình chuyển vận điện tử trên chuỗi chuyển vận điện tử
Quá trình phospharyl hóa OXH
Bản chất hóa học của hô hấp
Giai đoạn 1 : tách hydro ra khỏi cơ chất hô hấp
Đường phân và lên men
Đường phân (hiếm khí)
Lên men
Lên men rượu
Lên men lactic
Ý nghĩa :
Trong điều kiện hiếm khí lâu thì cây sẽ bị chết, do chúng tích lũy độc
Giúp cây thích nghi của cây khi cây tồn tại trong môi trường thiếu oxi



Bản chất hóa học của hô hấp
Đường phân và chu trình krebs-hô hấp hiếm khí
Chu trình krebs
Ý nghĩa của chu trình krebs
OXH chất hữu cơ và giải phóng năng lượng
Tạo một lực năng lượng khá lớn cung cấp hoạt động tồn tại và phát triển
Là trung tâm trao đổi chất béo và các thứ cấp khác.
Giúp cây giải độc cây chịu được nhiệt độ cao.



Bản chất hóa học của hô hấp
Con đường OXH trực tiếp qua con đường pentozophosphat
Con đường OXH hoàn toàn xảy ra trong tế bào chất
Chu diễn ra theo 2 pha : tách H2 ra khỏi cơ chất hô hấp và tái tạo lại glucozophosphat
Sản phẩm là NADPH và giải phóng CO2
Ý nghĩa của chu trình
Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cây
Tạo ra sản phẩm trung gian
Chưa xác định được ganh giới giữa hai quá trình đồng thời xảy ra trong tế bào
Khi tế bào cần nhiều năng lượng ATP thì chu trình Krebs sẽ chiếm ưu thế, khi tế bào cần nhiều chất khử NADPH hoặc cần nhiều pentozophosphat thì chu trình pentozaphosphat sẽ chiếm ưu thế
Bản chất hóa học của hô hấp
Tổng hợp giai đoạn 1
Tách được H2 ra khỏi cơ chất hô hấp.
Xảy ra ở tế bào chất và tạo ra NADP và ATP
Chu trình Krebs bắt đầu trong tế bào chất và kết thúc trong khoang ty thể
Chu trình pentozophosphat xảy ra ở tế bào chất
 cả 3 con đường đều giải phóng CO2 vào không khí

Giai đoạn 2 : OXH các cofecment khử để tổng hợp ATP

Gồm 2 quá trình diễn ra đồng thời và song song nhau :
quá trình chuyển vận điện tử trên chuỗi chuỗi chuyển vận điện tử
Không cần cung cấp thêm năng lượng
Là chất hướng dẫn đường đi của điện tích. Chúng tạo nên CCVĐT là chuỗi hô hấp
Quá trình phosphory hóa oxi hóa
Không phải năng lượng được tổng hợp đều được tổng hợp thành ATP và chỉ một số địa điểm nhất định mà tại đó năng lượng đủ lớn để tổng hợp 1 phân tử ATP


Bản chất hóa học của hô hấp
Bản chất hóa học của hô hấp
Sự liên hợp giữa CCVĐT và photphoryl hóa
Diễn ra song song nhưng không bao giờ cùng tiếp hợp với nhau
Chúng liên kết chặc trẽ, khi năng lượng sinh ra trên con đường điện tử chuyển vận lập tức được liên kết vào ATP để dự trữ năng lượng cho cơ thể là hô hấp hữu hiệu
Trong trường hợp không bình thường màng trong bị thương tổn dẫn tới tách biệt giữa 2 quá trình và kết quả là năng lượng không được tổng hợp thành ATP mà sinh ra dưới dạng nhiệt vô ích là hô hấp vô hiệu
Trong sản xuất thì cần hạn chế hô hấp vô hiệu xuống đến mức tối thiểu
Bản chất hóa học của hô hấp
Hiệu suất sử dụng năng xuất thấp trong hô hấp
Khi OXH hết 1 phân tử gam đường glucose.
Hiệu suất sử dụng năng lượng trong hô hấp (hô hấp hữu hiệu) số năng lượng còn lại ở dưới dạng nhiệt nóng cơ thể và khuếch tán vào môi trường xung quanh. Hiệu suất phụ thuộc vào điều kiện hô hấp.
CƯỜNG ĐỘ HÔ HẤP VÀ HỆ SỐ HÔ HẤP
Cường độ hô hấp (Ihh)
- Xác định bằng lượng O2 cây hút vào hoặc lượng CO2 thải ra hay bằng lượng chất hữu cơ tiêu hao trên một đơn vị khối lượng (hoặc diện tích) trong một đơn vị thời gian.
- Thay đổi tuỳ theo loài, từng bộ phận và giảm dần theo tuổi cây.
- Xác định được cường độ hô hấp cho từng loài, giai đoạn phát triển của cây để có biện pháp điều chỉnh, chăm sóc cũng như bảo quản nông phẩm hợp lý.
Hệ số hô hấp (Respiration quotient - RQ)
- RQ là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra / số phân tử O2 lấy vào khi hô hấp
RQ nhóm cacbohidrat = 1, lipit và protein < 1, axit hữu cơ > 1
Ý nghĩa hệ số hô hấp:
- biết nguyên liệu đang hô hấp là nhóm gì, đánh giá tình trạng hô hấp của cây từ đó đưa ra biện pháp bảo quản nông sản và chăm sóc cây trồng
mối quan hệ giữa hô hấp và hoạt động sống trong cây
Hô hấp và sự trao đổi chất
Qua hô hấp các chất có thể chuyển đổi : axit và protein, trao đổi chất béo, trao đổi axit nucleic, trao đổi các phytohocmon,
lẩn nhau như gluxit có thể chuyển thành lipid và ngược lại.
Tạo nên cơ sở vật chất cho các hoạt động sinh lý khác như dinh dưỡng khoáng, trao đổi nước => Ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây.
Hô hấp và quang hợp
Quan hệ vừa cạnh tranh vừa hổ trợ, vừa có lợi vừa có hại cho quang hợp.
+ Có lợi:
Cung cấp bổ sung thêm năng lượng ATP cho quang hợp
Cung cấp sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp
+ Có hại:
Phân hủy sản phẩm quang hợp
Cạnh tranh nguồn năng lượng ánh sáng với quang hợp
=> Có ý nghĩa quan trọng trong điều khiển sinh trưởng và phát triển của cây.
Hô hấp và sự hấp thu nước, các chất dinh dưỡng khoáng của cây.

Tạo các chất ưa nước giúp cho quá trình hút nước chủ động của rể thuận lợi, tạo các chất mang, chất nhận giúp quá trình hút chất khoáng chủ động của rể.
Ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh đến hô hấp
Ánh sáng
Ảnh hưởng đến quang hợp
Ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp
Ánh sáng là yếu tố trực tiếp của hô hấp sáng
Hàm lượng nước
Nước là nguyên liệu trực tiếp tham gia vào cơ chế hô hấp
Dung môi hòa tan các chất để tiến hành phản ứng
Khi hàm lượng nước trong mô bị giảm đột ngột (hạn hán, nhiệt độ cao,..) hô hấp tăng mạnh nhưng hiệu quả năng lượng lại thấp
Hậu quả: dẫn đến hiện tượng chết khô của cây
Nhiệt độ
Hô hấp là một chuỗi các phản ứng hóa sinh xãy ra do sự xúc tác của các enzyme. Hoạt tính enzyme lại phụ thuộc vào nhiệt độ có ảnh hưởng đến hô hấp.
Nhiệt độ càng cao hô hấp càng mạnh
Nhiệt độ không ảnh hưởng đến cường độ hô hấp mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả trao đổi năng lượng trong hô hấp. Nhiệt độ cao làm cho hiệu quả năng lượng giảm.
Chất khoáng
Các nguyên tố vi lượng có ảnh hưởng nhìu mặt đến hô hấp
Vai trò: Ảnh hưởng đến hoạt tinh hệ enzyme hô hấp. Có tác dụng kích thích hoạt tính các enzyme nên làm tăng hô hấp
Ức chế hoạt tính enzyme nên giảm hô hấp
Chất khí trong môi trường
Hàm lượng CO2 cao kích thích hô hấp hiếu khí, làm tăng quá trình hô hấp, ngược lại.
Còn các yếu tố vật lí, hóa học, sinh học,…
Hô hấp với vấn đề bảo quản
Để cho nguyên liệu bảo quản vừa không bị giảm về khối lượng và chất lượng do hô hấp, vừa không bị chết do không có hô hấp cần duy trì hô hấp ở mức độ nhát định.
Tùy đói tượng bảo quản, mục đích mà có những phương pháp thích hợp:
+ Bảo quản ở độ ẩm thấp
+ Bảo quản ở nhiệt độ thấp
+ Baỏ quản bằng khí CO2
+ Bảo quản bằng hóa chất ức chế hô hấp