Hô hấp ở thực vật là gì? Con đường hô hấp ở thực vật?

1. Hô hấp ở thực vật là gì?

1.1. Khái niệm:

Đây là quá trình chuyển hóa năng lượng của tế bào sống và giải phóng năng lượng. Trong quá trình chuyển đổi, carbohydrate phân tử bị phân hủy thành CO2 và H2O, năng lượng trong quá trình này được lưu trữ trong ATP.

Phương trình chính của quá trình này là: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + năng lượng (nhiệt + ATP).

Về bản chất, hô hấp là một hệ thống oxy hóa-khử phức tạp, trong đó các phản ứng oxy hóa-khử mùi diễn ra, các electron và hydro từ vật liệu hô hấp chuyển sang oxy trong khí quyển và tạo thành nước. Năng lượng giải phóng trong các phản ứng oxi hóa khử được cố định ở năng lượng giàu liên kết.

Con đường biến đổi cơ chất hô hấp: Quá trình hô hấp của thực vật gồm hai giai đoạn kế tiếp nhau: giai đoạn tách hydro (H2) khỏi cơ chất và giai đoạn chuyển điện tử trên chuỗi vận chuyển điện tử.

Cơ quan hô hấp: Thực vật không có cơ quan hô hấp chuyên biệt như động vật. Hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của ty thể, đặc biệt là ở các cơ quan đang phát triển, sinh sản và ở rễ.

Bảo tồn hô hấp: Ti thể là bào quan có vai trò chính trong quá trình hô hấp và được coi là “trạm phổ năng lượng” của tế bào. Hình dạng, số lượng và kích thước của các loài có thể khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào loài, các cơ quan khác nhau, loại tế bào và sự trao đổi chất của chúng.

1.2. Vai trò của hô hấp ở thực vật:

Vai trò của hô hấp ở thực vật được mô tả như sau:

Hô hấp được coi là quá trình sinh lý trung tâm của cây xanh, có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng:

Hô hấp cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của cây. Nếu nhiều năng lượng ánh sáng mặt trời được tích lũy trong các bazơ hợp chất thì trong quá trình hô hấp, năng lượng đó được giải phóng dưới dạng ATP và năng lượng ATP này được sử dụng cho các hoạt động. của cơ thể: trao đổi chất, hấp thu và vận động tích cực các chất, phân chia, vận động và phát triển của tế bào…

Quá trình hô hấp tạo ra nhiều hợp chất trung gian, là nguyên liệu ban đầu cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác nhau trong cơ thể. Vì vậy, hô hấp không thể coi là một quá trình thoái hóa đơn giản mà nó còn có ý nghĩa đối với quá trình tổng hợp.

Hô hấp là cơ sở cung cấp năng lượng và nguyên liệu giúp cây trồng chịu đựng được các điều kiện bất lợi bên ngoài như: chống chịu, chịu nóng, chịu lạnh…

Trong sản xuất, hiểu biết về hô hấp giúp chúng ta đề xuất các biện pháp điều hòa hô hấp có lợi cho con người như hạn chế hô hấp không hiệu quả, tránh hô hấp yếm khí và ngăn chặn hô hấp trong quá trình sản xuất. bảo quản nông sản nhằm giảm thiểu sự thất thoát các chất hữu cơ hô hấp.

* Bản chất:

– Quá trình phân giải chất hữu cơ được chia làm 2 loại cơ bản: phân giải hiếu khí và phân giải kị khí. Các đặc điểm chung của hai con đường này được phân tích. Tuy nhiên, nếu phân tích và oxy hóa axit pyruvic như sau, quá trình phân hủy khí được thực hiện thông qua quá trình lên men, thì trong quá trình phân hủy các phân tử khí, sau giai đoạn trên sẽ là chu trình Krebs và chuỗi electron hô hấp. tôi có thể ra ngoài.

– Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy từ 1 phân tử glucose khi trải qua quá trình phân hủy phân tử dạng khí sẽ tạo ra 38 ATP và nhiệt lượng. Đây có thể nói là cách tiết kiệm năng lượng nhất để phân hủy chất hữu cơ trong thế giới sống.

Ở thực vật còn có một hình thức hô hấp đặc biệt khác đó là hô hấp nhẹ. Quang hô hấp là quá trình hấp thụ O2 và thải ra CO2 khi có ánh sáng. Hiện tượng này gây lãng phí sản phẩm quang hợp và chỉ gặp ở thực vật C3.

2. Con đường hô hấp ở thực vật?

2.1. Phân giải kỵ khí:

Nó được hiểu là quá trình phân chia và lên men đường, xảy ra khi rễ bị ngập nước, hạt được ngâm trong nước và cây ở môi trường thiếu oxy. Con đường này diễn ra trong tế bào chất và bao gồm hai quá trình như sau:

Đường phân: Quá trình phân hủy glucose thành axit pyruvic và 2 ATP.

Lên men: Axit Piruvic lên men thành rượu etylic, CO2 hoặc axit lactic.

2.2. Phân giải hiếu khí:

Con đường này, còn được gọi là hô hấp phân và khí, diễn ra trong các mạch mô-đun hoặc các cơ quan hoạt động sinh lý, chẳng hạn như khi hoa nở, hạt đang nghỉ ngơi, v.v. Quá trình hô hấp khí xảy ra. trong chất nền ty thể, bao gồm hai quá trình như sau:

– Chu trình Krebs: Khi có mặt oxy, axit pyruvic từ tế bào chất đi vào ty thể, axit pyruvic được chuyển hóa trong chu trình Krebs và bị oxy hóa hoàn toàn.

Chuỗi chuỗi điện tử: Hydro phân ly từ axit pyruvic trong chu trình Krebs được nạp vào chuỗi điện tử tới oxy, nơi nước được tạo ra và ATP được giải phóng. Trong đó, từ 2 phân tử axit pyruvic, quá trình hô hấp giải phóng ra 6CO2, 6H2O và 36 ATP.

Ở cuối con đường phân giải hiếu khí, kết quả nhận thấy 1 phân tử glucose giải phóng 38 ATP và nhiệt.

2.3. Hô hấp sáng:

Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ oxy và thải CO2 vào ánh sáng, quá trình này xảy ra đồng thời với quá trình quang hợp.

Để quá trình này diễn ra, một điều kiện đòi hỏi phải có mẹo đó là cường độ quang hợp phải cao, O2 được tích lũy nhiều, CO2 trong lục lạp cạn (cao gấp 10 lần CO2). Hô hấp nhẹ tuy làm lãng phí sản phẩm quang hợp nhưng lại tạo thành một số axit amin cho cây như glycerin, serin.

3. Mối quan hệ hô hấp – quang hợp và hô hấp – môi trường:

3.1. Mối quan hệ hô hấp – quang hợp:

Đây là hai mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau. Trong đó:

– Sản phẩm quang hợp (C6H12O6 + O2) được coi là nguyên liệu cho quá trình hô hấp và là tác nhân oxy hóa trong hô hấp.

– Sản phẩm hô hấp (CO2 + H2O) được coi là nguyên liệu để tổng hợp C6H12O6 và tách oxy trong tổng hợp.

3.2. Mối quan hệ môi trường – hô hấp:

Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến hô hấp là:

– Nước: Rất cần thiết cho quá trình hô hấp, tình trạng mất nước sẽ làm giảm cường độ này vì cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước trong cơ thể. Vì vậy, với các cơ quan không hoạt động như hạt, hô hấp tăng lên khi lượng nước nạp vào tăng lên.

– Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hô hấp nằm trong khoảng 300 – 350°C. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ hô hấp của cây tăng đến giới hạn chịu đựng của cây.

– Nồng độ O2: Khi nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì quá trình hô hấp bị ảnh hưởng, khi giảm xuống còn 5% cây chuyển sang phân hủy khí gây bất lợi cho cây trồng.

– Nồng độ CO2: Nếu nồng độ CO2 trong môi trường cao hơn 40% thì quá trình hô hấp bị ức chế. Nó là sản phẩm cuối cùng của quá trình hô hấp khí và lên men etylic.

4. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hô hấp:

Nhiệt độ: Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa học với sự hoạt động của enzyme nên hô hấp phụ thuộc chặt chẽ. Nhiệt độ tối thiểu để cây bắt đầu hô hấp dao động từ 0-10°C Tùy thuộc vào loài cây ở các vùng sinh thái khác. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hô hấp nằm trong khoảng 30-35°C và nhiệt độ tối đa cho quá trình hô hấp trong khoảng 40-35°C. 45oC.

Hàm lượng nước: Nước là môi trường diễn ra các phản ứng hóa học nguy hiểm. Nước cũng tham gia trực tiếp vào quá trình oxy hóa các chất hô hấp nên hàm lượng nước trong tổ chức có thể liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp.

Nồng độ CO2 và O2: O2 tham gia quá trình oxy hóa các chất hữu cơ và là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển hô hấp để tạo thành nước trong hô hấp khí. Vì vậy, nếu nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì quá trình hô hấp sẽ bị ảnh hưởng, khi xuống dưới 5% cây sẽ chuyển sang phân hủy khí, gây bất lợi cho cây. CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp. Phản ứng cacboxyl hóa để giải phóng CO là thuận nghịch. Nếu hàm lượng CO2 trong môi trường cao sẽ tạo ra phản ứng trao đổi chất ngược, gây suy hô hấp.

Hô hấp và các hoạt động sinh lý trong cây

Giữa hô hấp và hoạt động sinh lý ở thực vật có mối quan hệ chặt chẽ. Trong đó quang hợp và hô hấp là hai chức năng sinh lý quan trọng nhất quyết định năng suất cây trồng. Hai quy trình này phù hợp nhất cho hệ thống.