1. Hô hấp ở thực vật là gì?
Bài 12 hô hấp ở thực vật sẽ cho chúng ta cái nhìn tổng quan về quá trình hô hấp ở thực vật và quá trình hô hấp ở thực vật có ý nghĩa gì đối với cơ thể thực vật. Trước tiên, cùng tìm hiểu hô hấp ở thực vật là gì nhé!
– Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng trong tế bào sống, ở đó các phân tử cacbohidrat bị chuyển hóa thành CO2 và H2O, đồng thời tạo ra năng lượng, một phần trong số năng lượng đó được tích lũy dưới dạng ATP.
– Thực vật không có cơ quan phụ trách quá trình hô hấp. Vì vậy, quá trình hô hấp diễn ra trong tất cả các cơ quan của cơ thể thực vật, đặc biệt là các cơ quan đang xảy ra hoạt động sinh lí mạnh. Ví dụ: hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang trong quá trình sinh sôi nảy nở.
– Bào quan chính tham gia hô hấp: Ty thể là bào quan đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp và được xem là “trạm biến thế” năng lượng ở tế bào. Sự thay đổi số lượng, hình dạng, kích thước của ty thể phụ thuộc vào từng tế bào, từng cơ quan, từng loài khác nhau và mức độ trao đổi chất của chúng.
2. Phương trình hô hấp tổng quát
PTTQ: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + năng lượng (dưới dạng nhiệt + ATP)
Bản chất, hô hấp là quá trình OXH – khử phức tạp trong đó diễn ra các phản ứng oxy hóa – khử giải phóng điện tử và hydro từ nguyên liệu hô hấp chuyển thành O2 trong không khí và tạo thành H2O. Năng lượng được tạo ra trong các phản ứng OXH – khử đó được cố định lại trong các liên kết giàu năng lượng.
Quá trình biến đổi cơ chất hô hấp: Hô hấp ở thực vật gồm 2 giai đoạn xảy ra liên tiếp nhau: giai đoạn tách H2 từ cơ chất và giai đoạn chuyển điện tử trên chuỗi truyền điện tử.
3. Vai trò và ý nghĩa của hô hấp đối với cơ thể thực vật
Quá trình hô hấp là quá trình sinh lý trung tâm của thực vật, quá trình này đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình TĐC và chuyển hóa năng lượng:
-
Hô hấp giúp cung cấp nguồn năng lượng cho mọi hoạt động trong cây. Nếu như trong quá trình quang hợp, năng lượng từ ánh sáng mặt trời được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ thì trong hô hấp, năng lượng này lại được giải phóng dưới dạng ATP và năng lượng ATP này lại được sử dụng cho các hoạt động sống trong cơ thể như: quá trình TĐC, quá trình hấp thu và vận chuyển chủ động các chất dinh dưỡng, hay trong quá trình phân chia, vận động và sinh trưởng ở tế bào,…
-
Quá trình hô hấp tạo được nhiều hợp chất trung gian, chúng lại là nguyên liệu đầu vào cho quá trình tổng hợp nên các chất hữu cơ khác nhau của cơ thể. Do đó hô hấp không thể là quá trình phân giải các chất đơn thuần mà nó còn có ý nghĩa cả trong quá trình tổng hợp.
-
Hô hấp hình thành nên cơ sở năng lượng và nguyên liệu giúp cây có khả năng chống chịu đối với những điều kiện ngoại cảnh bất lợi như dịch bệnh, nắng nóng, rét buốt,…
Trong quá trình sản xuất, việc hiểu biết về hô hấp sẽ giúp ta nghĩ ra các biện pháp điều chỉnh được hô hấp theo hướng mong muốn của con người như giảm thiểu hô hấp không hiệu quả, tránh được các loại hô hấp yếm khí và khống chế hô hấp giúp bảo quản nông sản để giảm thiểu hao hụt chất hữu cơ trong quá trình hô hấp.
Tóm lại hô hấp ở thực vật có những vai trò như sau:
– Năng lượng được tạo ra dưới dạng nhiệt rất cần thiết trong quá trình duy trì nhiệt độ thuận lợi cho hoạt động sống của cơ thể thực vật.
– Năng lượng được tích lũy dưới dạng ATP được sử dụng để vận chuyển vật chất trong cây, giúp cây sinh trưởng, tổng hợp được chất hữu cơ, sửa chữa được các hư hại trong tế bào,…
– Tạo được nhiều sản phẩm trung gian để tham gia vào những quá trình tổng hợp chất hữu cơ khác trong cơ thể thực vật.
4. Con đường hô hấp ở thực vật
4.1. Phân giải hiếu khí (đường phân và hô hấp hiếu khí)
– Diễn ra mạnh trong các mô và cơ quan đang có hoạt động sinh lý mạnh. Ví dụ như: hạt đang nảy mầm, hoa đang nở,… trong điều kiện có đủ oxy.
– Đường phân:
Đường phân xảy ra trong tế bào chất của thực vật.
PTTH: 1 Glucozo → 2 Axit piruvic + 2 ATP + 2 NADH
– Hô hấp hiếu khí thực hiện ở chất nền của ti thể bao gồm 2 quá trình:
PTTH: 2 Axit piruvic → 6 CO2 + 2 ATP + 8 NADH + 2 FADH2
+ Chu trình Crep: Trong điều kiện có oxy, axit piruvic từ tế bào chất chuyển vào ti thể. Tại ti thể, axit piruvic được chuyển đổi theo chu trình Crep và bị oxy hóa hoàn toàn.
+ Chuỗi chuyền electron: H2 tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyển đến chuỗi chuyền e đến oxy giúp tạo H2O và giải phóng năng lượng dưới dạng ATP. Từ 2 phân tử axit piruvic, qua quá trình hô hấp đã giải phóng được 6 CO2, 6 H2O và 36 ATP.
– Kết quả là từ 1 phân tử glucozo qua quá trình phân giải hiếu khí sẽ giải phóng được 38 ATP và nhiệt lượng.
4.2. Phân giải kị khí (đường phân và lên men)
– Diễn ra khi rễ bị úng, hạt ngâm trong nước, hoặc cây sống ở môi trường thiếu oxy.
– Nơi xảy ra quá trình này là tế bào chất.
– Diễn ra lần lượt 2 quá trình:
+ Đường phân hay còn gọi là quá trình phân giải glucozo → axit piruvic và 2 ATP.
+ Lên men là quá trình mà axit piruvic lên men tạo thành rượu etylic và CO2 hoặc tạo nên axit lactic.
– Kết quả: Từ 1 phân tử glucozo qua quá trình phân giải kị khí sẽ giải phóng được 2 phân tử ATP.
5. Hô hấp sáng
– Hô hấp sáng là quá trình mà cây hấp thụ khí O2 và giải phóng ra khí CO2 trong điều kiện có ánh sáng. Bên cạnh đó, hô hấp sáng còn được biết đến với tên gọi khác là quang hô hấp. Quá trình này xảy ra song song đồng thời với quá trình quang hợp.
Đặc biệt, hô hấp sáng thường diễn ra ở thực vật C3 khi cường độ ánh sáng và cường độ quang hợp đều cao. Ngoài ra, quá trình hô hấp sáng còn cần đến CO2 ở lục lạp bị cạn kiệt và O2 tích lũy được trong lục lạp.
Vị trí xảy ra hiện tượng hô hấp ánh sáng là ở bào quan theo trình tự bắt đầu ở lục lạp -> peroxixom -> ty thể.
– Diễn biến:
– Tại lục lạp:
CO2 + RiDP (khi nồng độ CO2 ở mức cao) → 2 APG – Quá trình quang hợp phụ trách
O2 + RiDP (khi nồng độ O2 ở mức cao) → 1APG + 1AG – Sự phối hợp giữa quang hợp và hô hấp sáng
– Tại peroxisome:
+ Axit glycolic sẽ bị OXH bởi O2 và tạo thành axit glioxilic với sự tham gia của enzym glicolat – oxidase.
Đồng thời ở đây cũng tạo thành H2O2 (sau đó H2O2 sẽ bị phân huỷ bởi catalase và tạo ra H2O và O2).
+ Axit glioxilic -> glyxin thông qua các phản ứng chuyển vị amin. Sau đó glyxin mới được đưa vào ti thể.
– Tại ti thể:
+ Glyxin đó -> xerin dưới xúc tác của enzym kép có tên là glycine decacboxylaza và serine hydroxymethyl transferase.
+ Serin sau đó lại được biến đổi -> axit glyoxylic để chuyển qua lục lạp.
– Những ảnh hưởng do quá trình hô hấp sáng:
Hậu quả của hô hấp sáng sẽ gây nên sự lãng phí các sản phẩm trong quá trình quang hợp. Không chỉ vậy, sự hô hấp sáng còn tạo ra được một số aa cho cây như glixerin hay serin.
Không những vậy, hô hấp sáng mà không giải phóng năng lượng và làm tiêu tốn quá nhiều sản phẩm sinh ra từ quá trình quang hợp. Bên cạnh đó thì quá trình này còn hình thành ra một sản phẩm phụ là amoniac. Đây cũng là một chất vô cùng có hại đối với môi trường.
Quá trình hô hấp sáng còn làm hao hụt nguồn cacbon và nitơ. Vì vậy có thể dẫn tới làm giảm hiệu suất của quang hợp trong cây, khiến cho lá cây bị héo úa. Ngoài ra thì tốc độ sinh trưởng của cây cũng bị giảm một cách đáng kể.
6. Mối quan hệ giữa hô hấp, quang hợp và môi trường
6.1. Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp
– Hô hấp và quang hợp là 2 quá trình song song, phụ thuộc vào nhau.
– Sản phẩm của quang hợp (tinh bột và oxy) là nguồn nguyên liệu và chất oxy hóa trong quá trình hô hấp.
– Sản phẩm của hô hấp (cacbonic và nước) là nguyên liệu giúp tổng hợp nên tinh bột và giải phóng ra oxy trong quá trình quang hợp.
6.2. Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường
a) Nước
Nước làm dung môi cho các phản ứng hóa học được xảy ra bình thường. Nước còn trực tiếp tham gia vào quá trình oxy hóa nguyên liệu của hô hấp. Vì vậy, lượng nước chứa trong cơ quan, cơ thể có mối quan hệ trực tiếp đến cường độ quá trình hô hấp.
– Nước cần thiết cho quá trình hô hấp, khi mất nước sẽ làm giảm cường độ của hô hấp.
– Đối với các cơ quan đang trong trạng thái ngủ (như hạt), tăng hàm lượng nước thì hô hấp cũng tăng.
– Cường độ của quá trình hô hấp sẽ tỉ lệ thuận với hàm lượng của nước bên trong cơ thể.
b) Nhiệt độ
Hô hấp sẽ có các phản ứng hóa học với sự xúc tác của nhiều loại enzym, do đó hô hấp phụ thuộc chặt chẽ với nhiệt độ. Nhiệt độ tối thiểu để cây bắt đầu diễn ra quá trình hô hấp sẽ biến thiên trong khoảng 0 – 10ºC tùy thuộc từng loài cây ở các vùng sinh thái khác nhau. Quá trình hô hấp có nhiệt độ tối ưu là khoảng 30 – 35 ºC và nhiệt độ tối đa trong khoảng 40 – 45 ºC.
– Khi nhiệt độ tăng lên thì cường độ hô hấp cũng tăng đến khả năng chịu đựng của cây.
– Sự phụ thuộc của quá trình hô hấp vào nhiệt độ sẽ tuân theo định luật Van-Hốp như sau: Q10 = 2 – 3 (khi tăng nhiệt độ thêm mỗi 100 độ C thì tốc độ phản ứng cũng tăng lên gấp 2 – 3 lần).
– Nhiệt độ tối ưu của quá trình hô hấp vào khoảng 30 – 35 độ C.
c) Nồng độ O2
– Khi nồng độ khí O2 trong không khí giảm xuống < 10% thì quá trình hô hấp cũng bị ảnh hưởng, còn khi giảm xuống < 5% thì cây chuyển thành phân giải kị khí → điều kiện bất lợi cho cây trồng.
d) Nồng độ CO2
– CO2 được biết đến là sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp hiếu khí và lên men êtilic.
– Nồng độ khí CO2 trong môi trường > 40% sẽ làm hô hấp xảy ra quá trình ức chế.
7. Một số bài tập trắc nghiệm về quá trình hô hấp ở thực vật
Câu 1: Sự hô hấp ở thực vật là một quá trình:
A. Oxy hóa các HCHC thành CO2 và H2O, đồng thời giúp giải phóng năng lượng cần thiết cho mỗi hoạt động sống trong cơ thể.
B. Oxy hóa các HCHC thành O2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho mỗi hoạt động sống trong cơ thể.
C. Oxy hóa các HCHC thành CO2 và O2, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho mỗi hoạt động sống trong cơ thể.
D. Khử các HCHC thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho mỗi hoạt động sống trong cơ thể.
Đáp án đúng: A
Câu 2: Ý nghĩa của quá trình hô hấp ở thực vật là
A. Đảm bảo cho cân bằng của O2 và CO2 trong khí quyển
B. Hình thành năng lượng cung cấp trong các hoạt động sống của các TB và cơ thể của sinh vật
C. Giúp làm sạch môi trường
D. Chuyển hóa gluxit -> CO2 và H2O
Đáp án đúng: B
Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai khi nói đến giai đoạn đường phân của hô hấp hiếu khí?
A. GĐ đường phân sẽ hình thành nên NADH
B. GĐ đường phân oxy hóa hoàn toàn Glucozo
C. GĐ đường phân hình thành được một ít ATP
D. GĐ đường phân phân chia glucozơ -> axit piruvic
Đáp án đúng: B
Câu 4: Trật tự diễn ra của các giai đoạn của hô hấp tế bào là?
A. Chu trình crep → Đường phân → Chuỗi truyền e.
B. Đường phân → Chuỗi truyền e → Chu trình Crep.
C. Đường phân → Chu trình Crep → Chuỗi truyền e .
D. Chuỗi truyền e → Chu trình Crep → Đường phân.
Đáp án đúng: C
Câu 5: Cây bắt đầu quá trình hô hấp ở nhiệt độ tối thiểu biến thiên trong khoảng
A. (-5oC) – (5oC), tùy vào từng loại cây ở các vùng sinh thái khác nhau.
B. (0oC) – (10oC), tùy vào từng loại cây ở các vùng sinh thái khác nhau.
C. (5oC) – (10oC), tùy vào từng loại cây ở các vùng sinh thái khác nhau.
D. (10oC) – (20oC), tùy vào từng loài cây trong các vùng sinh thái khác nhau.
Đáp án đúng: B
Câu 6: Phát biểu nào sau đây khi nói đến quá trình hô hấp và quan hệ dinh dưỡng với nitơ?
A. Khi cường độ hô hấp tăng thì lượng NH3 trong cây cũng tăng lên
B. Khi cường độ hô hấp tăng thì lượng NH3 trong cây bị giảm
C. Việc thay đổi cường độ hô hấp và lượng NH3 trong cây không liên quan đến nhau
D. Khi cường độ hô hấp tăng thì lượng protein trong cây bị giảm
Đáp án đúng: B
Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói đến quan hệ giữa hô hấp và quá trình TĐC khoáng trong cây?
A. Hô hấp hình thành nên ATP giúp cung cấp năng lượng cho tất cả các QT hút khoáng
B. Hô hấp hình thành nên các sản phẩm trung gian giúp làm nguyên liệu đồng hóa các nguyên tố khoáng
C. Hô hấp hình thành nên các chất khử như FADH2, NADH giúp cung cấp cho QT đồng hóa các nguyên tố khoáng
D. Quá trình rễ hút khoáng giúp cung cấp các chất dinh dưỡng thành các yếu tố tham gia quá trình hô hấp trong cây
Đáp án đúng: A
Câu 8: Một PT Glucozo có khoảng 674 kcal năng lượng bị oxy hóa hoàn toàn trong quá trình đường phân và chu trình crep chỉ tạo ra được 4 ATP (trong khoảng 28 kcal). Phần năng lượng còn lại trong Glucozo được dự trữ ở đâu?
-
Trong PT CO2 được giải phóng ra từ quá trình này
-
Mất đi dưới dạng nhiệt
-
Ở trong O2
-
Trong các PT H2O được tạo ra trong quá trình hô hấp
-
Trong PT NADH và FADH2
A. 1, 2, và 3
B. 2, 3 và 4
C. 2, 3, 4 và 5
D. 2 và 5
Đáp án đúng: D
Câu 9: Nguyên nhân chủ yếu người ta bảo quản hạt giống bằng cách bảo quản khô là gì?
A. Hạt khô sẽ làm giảm khối lượng nên thích hợp cho quá trình bảo quản
B. Hạt khô không có hoạt động hô hấp nữa
C. Hạt khô thì sinh vật khác không thể gây hại, không xâm nhập được
D. Hạt khô thì có cường độ hô hấp đạt tối thiểu nên hạt hoạt động ở trạng thái tiềm sinh
Đáp án đúng: D
Câu 10: Loại tế bào nào sau đây ở thực vật chứa ti thể với số lượng rất lớn?
A. TB già, TB trưởng thành
B. TB chóp rễ, TB trưởng thành, TB tiết
C. TB đỉnh sinh trưởng, TB trưởng thành, TB tiết
D. TB đỉnh sinh trưởng, TB chóp rễ, TB tiết
Đáp án đúng: D
Quá trình hô hấp ở thực vật là quá trình rất quan trọng giúp duy trì sự sống cho cây trồng. Đây cũng là một phần kiến thức Sinh học song song với quá trình quang hợp nên thường xuất hiện trong các đề thi. Để ôn thi hiệu quả, các em có thể truy cập vào Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ ngay trung tâm hỗ trợ để ôn tập được thật nhiều kiến thức nhé!
