BÀI 6. HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 6. HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
DẪN DẮT
Mục tiêu bài học
MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Nêu được khái niệm hô hấp ở thực vật. - Phân tích được vai trò của hô hấp ở thực vật. - Trình bày được sơ đồ các giai đoạn của hô hấp ở thực vật. - Phân tích được ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến hô hấp ở thực vật. - Vận dụng được những hiểu biết về hô hấp giải thích các vấn đề thực tiễn, Phân tích được mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp.
Hoạt động 1
Để thực hiện các hoạt động sống như trao đổi nước, khoáng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản,… thực vật sử dụng nguồn năng lượng do quá trình nào cung cấp?
- Để thực hiện các hoạt động sống như trao đổi nước, khoáng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản,… thực vật sử dụng nguồn năng lượng do quá trình hô hấp cung cấp. - Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời, tạo ra ATP và nhiệt năng. Năng lượng dưới dạng ATP sinh ra từ quá trình hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây.
KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Khái niệm
I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1, Khái niệm
- Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời tạo ra ATP và nhiệt năng. - Hô hấp có thể diễn ra trong điều kiện có oxygen (hô hấp hiếu khí) hoặc không có oxygen (lên men). Ở thực vật, hô hấp hiếu khí là hình thức hô hấp chủ yếu. - Phương trình tổng quát của hô hấp hiếu khí được viết như sau:
Ảnh
Vai trò của hô hấp
2, Vai trò của hô hấp
- Năng lượng (dưới dạng ATP) sinh ra từ hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây như tổng hợp và vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng... - Nhiệt năng được giải phóng ra trong hô hấp giúp duy trì nhiệt độ cơ thể, đảm bảo cho các hoạt động sống trong cơ thể thực vật diễn ra một cách bình thường. - Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian (đường 3 carbon, pyruvate,...) là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo,...
CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Các con đường hô hấp ở thực vật
II. CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
- Hô hấp ở thực vật có thể diễn ra theo 2 con đường: hô hấp hiếu khí và lên men. + Hô hấp hiếu khí là con đường diễn ra phổ biến ở thực vật trong điều kiện bình thường, có O2. + Lên men chỉ xảy ra trong điều kiện thiếu O2 như trường hợp rễ cây bị ngập úng, hạt ngâm trong nước,... Lên men là một phản ứng thích nghi của cây, giúp cây tồn tại tạm thời trong điều kiện thiếu O,+2. - Hai con đường hô hấp hiếu khí và lên men có chung giai đoạn đường phân (H 6.1).
Hình 6.1
Hình 6.1 Sơ đồ con đường hô hấp hiếu khí và lên men ở thực vật
Ảnh
Hô hấp hiếu khí
1, Hô hấp hiếu khí
- Hô hấp hiếu khí diễn ra mạnh ở các tế bào, mô, cơ quan đang có các hoạt động sinh lí mạnh như hạt đang nảy mầm, cây đang ra hoa, tạo quả,... - Hô hấp hiếu khí gồm đường phân, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron.
- Giai đoạn này xảy ra ở tế bào chất, trong điều kiện không có O2 (kị khí), khi đó 1 phân tử glucose sẽ phân giải thành 2 phân tử pyruvate và thu được 2 ATP, 2 NADH.
a) Đường phân
Oxy hoá pyruvate và chu trình Krebs
b) Oxy hoá pyruvate và chu trình Krebs
- Hai phân tử pyruvate tạo ra được chuyển vào chất nền ti thể, tại đây, chúng được biến đổi thành 2 phân tử acetyl-CoA, 2 NADH và 2 CO2. - Sau khi tạo thành, 2 phân tử acetyl-CoA đi vào chu trình Krebs. - Chu trình Krebs diễn ra trong chất nền của ti thể (H 6.2). Tại đây, mỗi phân tử acetyl-CoA bị chuyển hoá hoàn toàn giải phóng ra 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.
Chuỗi truyền electron
c) Chuỗi truyền electron
- Chuỗi truyền electron phân bố ở màng trong của ti thể. Tại đây, electron sẽ được truyền từ các phân tử NADH và FADH2 (được tạo ra từ các giai đoạn trước) tới O2 qua một chuỗi các phản ứng oxy hoá khử, cuối cùng tạo ra ATP và nước. Giai đoạn này tạo ra nhiều ATP nhất trong quá trình hô hấp. - Như vậy, từ 1 phân tử glucose, qua hô hấp hiếu khí giải phóng 6 phân tử H2O, 6 phân tử CO2 và tạo ra 30 – 32 phân tử ATP. Đây là nguồn năng lượng lớn cung cấp cho các hoạt động sống của cây, đảm bảo cho cây tồn tại và phát triển.
Lên men
2, Lên men
- Con đường lên men gồm 2 giai đoạn: đường phân và lên men. + Giai đoạn đường phân diễn ra tương tự như ở hô hấp hiếu khí. + Ở giai đoạn lên men, pyruvate được tạo ra từ quá trình đường phân, trong điều kiện không có O2 sẽ lên men tạo thành ethanol hoặc lactate. - Như vậy, 1 phân tử glucose phân giải theo con đường lên men chỉ thu được 2 phân tử ATP.
Hoạt động 2
Nêu khái niệm hô hấp ở thực vật và phân tích vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật.
- Khái niệm: Hô hấp ở thực vật là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời, tạo ra ATP và nhiệt năng. - Phân tích vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật: + Năng lượng (dưới dạng ATP) sinh ra từ hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây như tổng hợp và vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng,… + Nhiệt năng được giải phóng ra trong hô hấp giúp duy trì nhiệt độ cơ thể, đảm bảo cho các hoạt động sống trong cơ thể thực vật diễn ra một cách bình thường. + Các sản phẩm trung gian được tạo ra từ quá trình hô hấp ở thực vật là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo,…
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Nước
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1, Nước
- Nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng hoá học xảy ra, đồng thời hoạt hoá các enzyme hô hấp. Vì vậy, nước trong mô, cơ quan, cơ thể thực vật liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp. - Trong giới hạn nhất định, cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước. Các hạt khô đang ở trạng thái ngủ, nghỉ có hàm lượng nước rất thấp, khi hạt hút nước và nảy mầm thì cường độ hô hấp tăng nhanh.
Nhiệt độ
2, Nhiệt độ
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của các enzyme hô hấp, từ đó ảnh hưởng đến cường độ hô hấp. Trong giới hạn nhất định, khi nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp cũng tăng, thúc đẩy sự nảy mầm của hạt, tạo năng lượng cung cấp cho các giai đoạn tiếp theo của cây non. Mỗi loại hạt khác nhau thường có giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm khác nhau (Bảng 6.1).
Ảnh
Bảng 6.1 Giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm của một số loại hạt
Hàm lượng O2
3, Hàm lượng O2
- Khí O2 là nguyên liệu của hô hấp nên nồng độ O2 ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hô hấp. Nếu hàm lượng O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp bị ảnh hưởng; dưới 5% thì cây chuyển sang con đường lên men. - Khi đó, năng lượng tạo ra không đủ cung cấp cho các hoạt động của cây, cây có thể chết nếu tình trạng này kéo dài.
Hàm lượng CO2
4, Hàm lượng CO2
- Hàm lượng CO2 trong không khí cao sẽ ức chế hô hấp hiếu khí, cây chuyển sang con đường lên men, tạo nhiều sản phẩm độc, gây hại cho cây trồng hoặc làm giảm sức sống của hạt. Khi hàm lượng CO2 trong không khí tăng 35% so với nồng độ CO2 ở điều kiện bình thường thì hầu hết các hạt giống đều mất khả năng nảy mầm.
Hoạt động 3
Tại sao để hạt nảy mầm cần cung cấp đủ nước?
- Để hạt nảy mầm cần cung cấp đủ nước vì: + Các hạt khô đang ở trạng thái ngủ, nghỉ có hàm lượng nước rất thấp dẫn đến quá trình hô hấp tế bào bị ức chế. + Khi hạt được cung cấp đủ nước sẽ kích thích cường độ hô hấp tế bào tăng nhanh, giúp tạo ra vật chất và năng lượng cho sự nảy mầm của hạt.
ỨNG DỤNG CỦA HÔ HẤP Ở THỰC VẬT VÀO THỰC TIỄN
Hô hấp trong bảo quản nông sản
IV. ỨNG DỤNG CỦA HÔ HẤP Ở THỰC VẬT VÀO THỰC TIỄN
- Những hiểu biết về hô hấp ở thực vật đã được con người vận dụng trong trồng trọt và bảo quản nông sản nhằm nâng cao năng suất cây trồng và kéo dài thời gian bảo quản nông sản sau thu hoạch.
1, Hô hấp trong bảo quản nông sản
- Trong quá trình bảo quản nông sản, cần đảm bảo giữ được cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm bằng cách làm giảm cường độ hô hấp đến mức tối thiểu. - Người ta có thể kéo dài thời gian bảo quản nông sản thông qua việc khống chế các yếu tố ngoại cảnh (nước, CO2, O2) ảnh hưởng đến hô hấp.
Điều chỉnh hàm lượng nước - nhiệt độ
a) Điều chỉnh hàm lượng nước
b) Điều chỉnh nhiệt độ
- Trong giới hạn nhất định, hàm lượng nước tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp, vì vậy, cần điều chỉnh hàm lượng nước trong nông sản phù hợp với mục đích và đối tượng bảo quản nhằm kéo dài thời gian bảo quản.
- Nhiệt độ môi trường thấp làm giảm cường độ hô hấp ở thực vật, đồng thời ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật gây hỏng nông sản. Do đó, có thể điều chỉnh nhiệt độ môi trường bảo quản về mức phù hợp với từng đối tượng nông sản để kéo dài thời gian bảo quản.
Điều chỉnh thành phần không khí trong môi trường bảo quản
c) Điều chỉnh thành phần không khí trong môi trường bảo quản
- Thành phần không khí, đặc biệt là hàm lượng O2 và CO2 trong môi trường có ảnh hưởng rõ rệt tới cường độ hô hấp ở thực vật. Vì vậy, chủ động điều chỉnh hàm lượng các khí này trong môi trường bảo quản là một trong những biện pháp bảo quản nông sản hiệu quả.
Hô hấp trong trồng trọt
2, Hô hấp trong trồng trọt
- Trong trồng trọt, cần áp dụng một số biện pháp canh tác như làm đất (cày, bừa, xới đất) trước khi gieo hạt, làm cỏ sục bùn, vun gốc,... nhằm tạo môi trường thoáng khí, cung cấp O, cho cây hô hấp hiếu khí. - Ngoài ra, trồng cây đúng thời vụ, đảm bảo hệ thống cấp và thoát nước trong canh tác để có thể chủ động tưới tiêu hợp lí, tránh hiện tượng ngập úng cho cây, tạo điều kiện thuận lợi cho cây hô hấp hiếu khí cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống, qua đó thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển, nâng cao năng suất cây trồng.
MỐI QUAN HỆ GIỮA QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP
Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp
V. MỐI QUAN HỆ GIỮA QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP
- Quang hợp và hô hấp là hai quá trình sinh lí quan trọng, liên quan đến trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng diễn ra trong cây. Hai quá trình này liên quan chặt chẽ với nhau. + Quang hợp tạo ra chất hữu cơ và O2 cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp. + Ngược lại CO2 là sản phẩm của hô hấp được sử dụng làm nguyên liệu cho quang hợp (H 6.2). Hô hấp còn tạo ra các sản phẩm trung gian làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào rễ, tạo điều kiện cho rễ hút nước, cung cấp nguyên liệu cho quang hợp. - Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp ảnh hưởng đến lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cây và quyết định đến năng suất cây trồng
Hình 6.2
Ảnh
Hình 6.2 Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp trong cây
Hoạt động 4
Quan sát Hình 6.2, hãy phân tích mối quan hệ giữa 2 quá trình quang hợp và hô hấp ở thực vật.
- Quang hợp và hô hấp có mối quan hệ chặt chẽ với nhau: + Quang hợp tạo ra chất hữu cơ và O2 cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp. + Ngược lại, sản phẩm của hô hấp lại là nguyên liệu (CO2) cho quang hợp. Ngoài ra, hô hấp còn tạo ra các sản phẩm trung gian làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào rễ, tạo điều kiện cho rễ hút nước, cung cấp nguyên liệu cho quang hợp.
LUYỆN TẬP
Kiến thức cốt lõi
KIẾN THỨC CỐT LÕI
- Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate tạo thành các chất đơn giản, đồng thời tạo ra ATP và nhiệt năng. - Hô hấp tạo ra năng lượng để duy trì nhiệt độ cho cơ thể và sử dụng cho các hoạt động sống của cây, đồng thời tạo ra các sản phẩm trung gian cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác trong cơ thể. - Hô hấp hiếu khí là con đường phổ biến ở thực vật, xảy ra trong điều kiện có O2, gồm 3 giai đoạn là đường phân, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron. Năng lượng thu được khi phân giải hiếu khí 1 phân tử glucose là 30-32 ATP.
Kiến thức cốt lõi
KIẾN THỨC CỐT LÕI
- Lên men diễn ra trong điều kiện môi trường thiếu O2 gồm 2 giai đoạn là đường phân và lên men; 1 phân tử glucose qua lên men chỉ thu được 2 ATP. - Hô hấp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường như nhiệt độ, nước, hàm lượng CO2,.... Con người có thể dựa vào hiểu biết về các yếu tố đó để điều khiển quá trình hô hấp ở thực vật theo hướng có lợi trong trồng trọt và bảo quản nông sản. - Hô hấp và quang hợp có mối quan hệ mật thiết, phụ thuộc lẫn nhau. Quang hợp cung cấp nguyên liệu cho hô hấp và ngược lại.
BT1
Bài tập trắc nghiệm
Chu trình Crep diễn ra trong
Chất nền của ti thể
Tế bào chất
Lục lạp
Nhân
BT2
Bài tập trắc nghiệm
Sản phẩm của phân giải kị khí (đường phân và lên men) từ axit piruvic là
rượu etylic + CO2 + năng lượng
axit lactic + CO2 + năng lượng
rượu etylic + năng lượng
rượu etylic + CO2
BT3
Bài tập trắc nghiệm
Hô hấp là quá trình
oxi hóa các hợp chất hữu cơ thành O2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể
oxi hóa 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
oxi hóa 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
khử 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