Hô hấp ở thực vật ôn thi HSG 11

A HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Khái niệm về hô hấp a. Định nghĩa và phương trình hô hấp Hô hấp là quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể. Phương trình tổng quát của quá trình hô hấp đợc viết như sau: C6H12O6 + O2  6CO2 + 6H2O + Q (năng lượng : ATP + nhiệt) b. Vai trò của quá trình hô hấp Trước hết thông qua quá trình hô hấp, năng lượng hoá học tự do dưới dạng ATP được giải phóng từ các hợp chất hữu cơ và năng lượng dưới dạng ATP này được sử dụng cho các quá trình sống của cơ thể: quá trình trao đổi chất, quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất, quá trình vận động sinh trưởng, quá trình phát quang sinh học,… Trong các giai đoạn của quá trình hô hấp, nhiều sản phẩm trung gian đã được hình thành và các sản phẩm trung gian này lại là đầu mối (nguyên liệu) của các quá trình tổng hợp nhiều chất khác trong cơ thể. 2. Cơ chế hô hấp Cơ chế hô hấp với các giai đoạn hô hấp sau: Con đường đường phân Chu trình Crép Chuỗi truyền điện tử và quá trình photphorin hoá a. Giai đoạn phân giải đường (đường phân): xảy ra ở chất tế bào trong điều kiện yếm khí: Glucôzơ 2 Axit pyruvic b. Phân giải kị khí và hô hấp hiếu khí Phân giải kị khí (lên men) xảy ra ở chất tế bào chưa có sự tham gia của O2. Axit pyruvic Rượu Etilic Axit pyruvic Axit Lactic Hô hấp hiếu khí xảy ra ở ty thể với sự có mặt của O2: Chu trình Crép : Axit pyruvic CO2 + H2O c. Chuỗi truyền điện tử và quá trình photphorin hoá tạo ra 30 ATP 3. Hệ số hô hấp (RQ) Hệ số hô hấp kí hiệu là RQ là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra và số phân tử O2 hút vào khi hô hấp. RQ của nhóm hydrat cacbon bằng 1 Ví dụ : C6H12O6 + 6 O2 = 6CO2 + 6H2O RQ = 66 = 1 RQ của nhóm lipit,protein thường < 1 RQ của nhiều acit hữu cơ thường > 1 Ý nghĩa của hệ số hô hấp: Hệ số hô hấp cho biết nguyên liệu (bản thể) đang hô hấp là nhóm chất gì và trên cơ sở đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp và tình trạng của cây. 4. Năng lương hô hấp Hệ số sử dụng năng lượng hô hấp Cơ chế hình thành ATP 5. Hô hấp sáng Hô hấp 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 cacboxi hoá của chu trinh Canvin xảy ra quá trình oxi hoá RiDP thành Axit glycolic. Axit glycolic chính là bản thể của hô hấp sáng. Hô hấp sáng không có ý nghĩa về mặt năng lượng (không giải phóng ATP), nhưng lại tiêu tốn 3050% sản phẩm quang hợp. 6. Hô hấp và các điều kiện môi trường a. Hô hấp và nhiệt độ Hô hấp bao gồm các phản ứng hoá học với sự xúc tác của các ezim do đó phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ. Mối quan hệ giữa cường độ hô hấp và nhiệt độ thường được biểu diễn bằng đồ thị có đường cong một đỉnh. + Nhiệt độ thấp nhất mà cây bắt đầu hô hấp biến thiên trong khoảng 100C; 00C tuỳ theo loài cây ở các vùng sinh thái khác nhau. + Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp trong khoảng 35 400C + Nhiệt độ tối đa cho hô hấp trong khoảng 45 550C . Trên nhiệt độ tối đa, bộ máy hô hấp sẽ bị phá huỷ. b. Hô hấp và hàm lượng nước Nước vừa là dung môi vừa là môi trường cho các phản ứng hoá học xảy ra. Nước còn tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hoá nguyên liệu hô hấp. Vì vậy hàm lượng nước trong cơ quan, cơ thể hô hấp liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp. Các nghiên cứu cho thấy: + Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước (độ ẩm tương đối) của cơ thể, cơ quan hô hấp. + Hàm lượng nước trong cơ quan hô hấp càng cao thì cường độ hô hấp càng cao và ngược lại. Hạt thóc, ngô phơi khô có độ ẩm khoảng 13 16% có cường độ hô hấp rất thấp (ở mức tối thiểu). c. Hô hấp và nồng độ các khí O2, CO2 trong không khí O2 tham gia trực tiếp vào việc oxi hoá các chất hữu cơ và là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi truyền điện tử để sau đó hình thành nước trong hô hấp hiếu khí. Vì vậy nếu nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống dưới 5% thì cây chuyển sang hô hấp kị khídạng hô hấp không có hiệu quả năng lượng rất bất lợi cho cây trồng. CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp. Các phản ứng đêcacbôxi hoá để giải phóng CO2 là các phản ứng thuận nghịch. Nếu hàm lượng CO2 cao trong môi trường sẽ làm cho phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch và hô hấp bị ức chế. 6. Hô hấp và vấn đề bảo quản nông sản thực a. Mục tiêu của bảo quản: Giữ được đến mức tối đa số lượng và chất lượng của đối tượng bảo quản trong suốt quá trình bảo quản. b. Ảnh hưởng của hô hấp trong quá trình bảo quản: Hô hấp tiêu hao chất hữu cơ của đối tượng bảo quản, do đó làm giảm số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản. Hô hấp làm tăng nhiệt độ trong môi trường bảo quản, do đó làm tăng cường độ hô hấp của đối tượng bảo quản. Hô hấp làm tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, do đó làm tăng cường độ hô hấp của đối tượng bảo quản. Hô hấp làm thay đổi thành phần khí trong môi trường bảo quản: Khi hô hấp tăng O2 sẽ giảm, CO2 sẽ tăng và khi O2 giảm quá mức, CO2 tăng quá mức thì hô hấp ở đối tượng bảo quản sẽ chuyển sang dạng hô hấp yếm khí và đối tượng bảo quản sẽ bị phân huỷ nhanh chóng. c. Các biện pháp bảo quản: Bảo quản khô: Biện pháp bảo quản này thường sử dụng để bảo quản các loại hạt trong các kho lớn. Trước khi đa hạt vào kho, hạt được phơi khô với độ ẩm khoảng 1316% tuỳ theo từng loại hạt. Bảo quản lạnh: Phần lớn các loại thực phẩm, rau quả được bảo quản bằng phương pháp này. Chúng đợc giữ trong các kho lạnh, tủ lạnh ở các ngăn có nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: khoai tây ở 4, cải bắp ở 1, cam, chanh ở 6oC. Bảo quản trong điều kiện nồng độ CO2 cao: Đây là biện pháp bảo quản hiện đại và cho hiệu quả bảo quản cao. Biện pháp này thường sử dụng các kho kín có nồng độ CO2 cao hoặc đơn giản hơn là các túi polietilen. Tuy nhiên việc xác định nồng độ CO2 thích hợp là điều hết sức quan trọng đối với các đối tượng bảo quản và mục đích bảo quản. B. HỆ THỐNG CÂU HỎI Câu 41. ( Đề thi HSG Chuyên Hà am 2010) 1. Cơ quan thực hiện quá trình hô hấp ở thực vật là gì? 2. Bản chất của quá trình hô hấp? 3. Trình bày cơ chế hô hấp với các giai đoạn hô hấp ở tế bào? Trả lời: 1. Cơ quan thực hiện quá trình hô hấp ở thực vật. Ti thể là bào quan làm nhiệm vụ hô hấp ở tế bào. Nó được xem là “trạm biến thế năng lượng” của tế bào. Bản chất của quá trình hô hấp Bản chất của quá trình hô hấp: Khác với quá trình đốt cháy chất hữu cơ ngoài cơ thể, quá trình ôxi hoá trong cơ thể phải trải qua nhiều chặng, bao gồm nhiều phản ứng hoá sinh để cuối cùng giải phóng CO2, H2O và năng lượng dưới dạng ATP. Các giai đoạn của quá trình hô hấp trong cơ thể thực vật gồm: Giai đoạn đường phân xảy ra ở chất tế bào là pha phân giải kị khí chung cho cả hô hấp kị khí(lên men) và hô hấp hiếu khí. Đó là quá trình phân giải phân tử glucôzơ đến axit piruvic( từ một phân tử glucôzơ hình thành nên 2 phân tử axit piruvic). Nếu không có ôxi, axit piruvic chuyển hoá theo con đường hô hấp kị khí ( lên men) tạo rượu êtilic kèm theo sự giải phóng CO2, cũ