Báo cáo sinh lý thực vật HÔ HẤP (RESPIRATION) I Đặt vấn đề Tế bào cần nhiều lượng để trì sống: từ việc chép, sửa chữa cấu trúc di truyền nhiễm sắc thể; tạo thành phần cấu tạo tế bào, lấy thức ăn vào, thải chất bả ra, giữ cho độ pH nồng độ ion cân Nếu lượng không cung cấp phản ứng xảy sống tế bào ngừng lại Trong tế bào, hô hấp tạo lượng để cung cấp cho tất hoạt động tế bào II Khái niệm hô hấp tế bào Hơ hấp q trình oxy hóa chất hữu (tinh bột, đường,chất béo, acid hữu cơ, đơi protein) thành khí carbonic nước đồng thời giải phóng lượng (CH2O)n + O2 CO2 + H2O + lượng Sự hô hấp thông thường glucose biểu thị sau: C6H12O6 + O2 CO2 + 6H2O + 36ATP III Các giai đoạn Đường phân Sự đường phân (glycolysis) chuỗi phản ứng chuyển hóa đường có carbon thành pyruvic acid có carbon Xảy tế bào chất Sản phẩm: pyruvic acid, ATP, NADH Bao gồm 10 phản ứng khác để bẻ gãy phân tử đường 6C thành phân tử acid pyruvic có 3C Chu trình Krebs Chu trình Krebs hay gọi chu trình acid citric (do acid citric chất tạo chu trình), pyruvate bị oxi hóa hồn tồn tạo CO2 lượng dạng ATP, NADH, FADH2 xảy ty thể điều kiện có oxi Trước pyruvate (được tạo chu trình đường phân ) xâm nhập vào ty thể bị oxi hóa tham gia coenzyme A(CoA) để tạo thành acetyl coenzyme A Chất vào chu trình Krebs kết hợp với chất nhận CO2 acid oxalo acetic (4C) để tạo acid citric(6C) Sau acid citric bị khử thành acid ketogluteric(5C) giải phóng 1CO2 NADH tạo thành Acid ketogluteric bị khử tạo acid succinic(4C) giải phóng 1ATP, CO2, NADH Trong trình chuyển acid succinic thành acid malic(4C) tạo FADH2 Cuối trình tái tạo chất nhận CO2 (acid oxalic) tạo NADH Tóm lại, q trình tạo được: CO2, 4NADH, ATP, FADH2 oxi hóa hồn tồn phân tử pyruvate Chuỗi dẫn truyền điện tử Hai sản phẩm quan trọng NADH, FADH2 trình đường phân chu trình Krebs (đóng vai trò cung cấp điện tử) vào màng ty thể để tham gia vào chuổi vận chuyển điện tử để tạo ATP: +Đối với NADH (được tạo chu trình Krebs): Khi điện tử(2e-) vận chuyển từ đầu chuổi đến cuối chuổi tạo H+ Những ion H+ bơm ngồi khoảng khơng ty thể nhờ nhân tố CF xúc tác enzyme F0F1 – ATPase vị trí: FMNH2 → protein Fe-S, UQH2 → Cyt Fe b, UQH2 → Cyt Fe c Theo thuyết “Thẩm thấu hóa học H+ bơm từ chất ty thể khoảng khơng qua vị trí trện tạo ATP Do NADH tạo ATP Còn NADH tao từ trình đường phân tạo ATP phân tử ATP sử dụng cho trình vận chuyển qua màng ty thể +Đối với FADH2: Khi 2e- chuyển từ vị trí thứ (từ UQH2 → Cyt Fe b) đến cuối chuỗi tạo ion H+ Do có ATP tạo từ 1FADH2 IV Hơ hấp kỵ khí Là oxi hóa khơng hồn tồn pyruvate NADH điều kiện khơng có oxy xảy tế bào chất, sản phẩm cuối ethanol lactic acid Khi tế bào thiếu oxi chu trình Krebs khơng hoạt động, lúc pyruvate NADH tích tụ nhiều tế bào chất Qúa trình đường phân khơng thể xảy tiếp tục, tế bào chất bị thiếu hụt NAD+ việc tạo glycerate 1-3 bisPhosphate bị dừng lại Lúc q trình lên men yếm khí xảy pyruvic acid NADH bị phân giải tạo ethanol lactic acid: +Tạo ethanol: Khi có enzyme alcohol dehydrogenase (ở nấm men) (Alcohol dehydrogenase) Pyruvic acid(3C) +NADH → ethanol(2C) + CO2 + NAD+ +Tạo lactic acid: Khi có diện enzyme lactic acid dehydrogenase (ở động vật hữu nhủ) (lactic acid dehydrogenase) Pyruvic acid(3C) +NADH → lactic acid(3C) + NAD+ Tóm lại, phân giải phân tử glucose đường yếm khí tạo ATP Và lên men thường xảy điều kiện đất ngập nước( có khơng có oxi) V Tổng kết Hơ hấp xem q trình sinh lí trung tâm xanh, có vai trò đặc biệt quan trọng q trình trao đổi chất chuyển hóa lượng: - Trước hết thơng qua q trình hơ hấp, lượng hoá học tự dạng ATP giải phóng từ hợp chất hữu lượng dạng ATP sử dụng cho trình sống thể: trình trao đổi chất, trình hấp thụ vận chuyển chủ động chất, trình vận động sinh trưởng, trình phát quang sinh học, …Cụ thể phân tử glucose hơ hấp hiếu khí giải phóng 36 ATP, tức thể thực vật thu gần 50% lượng có phân tử glucose (674 kcal/M) -Trong giai đoạn q trình hơ hấp, nhiều sản phẩm trung gian hình thành sản phẩm trung gian lại đầu mối (nguyên liệu) trình tổng hợp nhiều chất khác thể Với vai trò hơ hấp xem trình tổng hợp mặt lượng lẫn mặt vật chất - Năng lượng thải dạng nhiệt cần thiết để trì nhiệt độ thuận lợi cho hoạt động sống thể … Tóm tắt q trình hơ hấp