Bài 11. Hô hấp ở thực vật - Sinh học 11

I. Khái quát về hô hấp ở thực vật 

1. Định nghĩa
Hô hấp ở thực vật là quá trình oxi hóa sinh học của các tế bào sống, trong đó các phân tử hữu cơ bị oxi hóa đến CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng và một phần năng lượng đó được tích lũy trong ATP.

- Thực vật không có cơ quan hô hấp chuyên trách. Hô hấp diễn ra trong mọi cơ quan của cơ thể thực vật, đặc biệt là cơ quan đang có các hoạt động sinh lí mạnh như hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang sinh trưởng.
- Bào quan thực hiện chức năng hô hấp chính là ti thể.
- Phương trình tổng quát:

2. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật
- Năng lượng nhiệt được thải ra cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các phản ứng sinh hóa của cơ thể, giúp các hoạt động sống diễn ra bình thường.
- Năng lượng được tích lũy trong ATP được dùng để: tham gia các phản ứng sinh hóa, vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào...
- Tạo ra nhiều sản phẩm trung gian là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp nhiều chất khác trong cơ thể.

II. Con đường hô hấp ở thực vật 

1. Phân giải hiếu khí( đường phân và hô hấp hiếu khí)
- Xảy ra mạnh trong các mô, cơ quan đang hoạt động sinh lí mạnh như: hạt đang nảy mầm, hoa đang nở... khi có đủ oxi.
- Đường phân:
+ Diễn ra ở tế bào chất 
 1 Glucozo -> 2 Axit piruvic + 2ATP + 2NADH
 - Hô hấp hiếu khí diễn ra trong chất nền của ti thể gồm 2 quá trình:
  2 Axit piruvic -> 6CO2 + 2ATP + 2FADH2
  + Chu trình Crep: diễn ra trong chất nền của ti thể, khi có oxi, axit piruvic từ tế bào chất vào ti thể, chuyển hóa theo chi trình Crep và bị oxi hóa hoàn toàn.
  + Chuỗi truyền electron: diễn ra ở magn trong ti thể, hidro tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyển đến chuỗi truyền electron đến oxi để tạo ra nước.
  => Kết quả: Từ 1 phân tử glucozo qua phân giải hiếu khí giải phóng ra 36 hoặc 38 ATP và nhiệt lượng.
2. Phân giải kị khí ( đường phân và lên men )
  - Xảy ra khi rễ bị ngập úng, hạt bị ngâm vào nước, hay cây ở trong điều kiện thiếu oxi.
  - Diễn ra ở tế bào chất gồm 2 quá trình:
  + Đường phân: Là quá trình phân giải Glucozo đến axit piruvic.
  + Lên men:  axit piruvic lên men tạo thành rượu etilic và CO2 hoặc tại thành axit lactic.
  => Kết quả: Từ 1 phân tử glucozo qua phân giải kị khí giải phóng 2 phân tử ATP.

III. Hô hấp sáng

1. Khái niệm
Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ oxi và giải phóng CO2 ngoài sáng, xảy ra đồng thời với quang hợp.
- Thường xảy ra ở thực vật C3 trong điều kiện:
+ Cường độ ánh sáng và nhiệt độ cao -> Quang hô hấp luôn đồng biến với ánh sáng.
+ Lượng CO2 cạn kiệt, O2 tích lũy nhiều trong lục lạp ( cao gấp 10 lần CO2)
- Nơi xảy ra: ở 3 bào quan bắt đầu là lục lạp, peroxixom và kết thúc tại ti thể.
2. Diễn biến
 - Tại lục lạp:
 CO2 + RiDP ( nồng độ CO2 cao) -> 2APG -> Quang hợp
 O2 + RiDP ( nồng độ O2 cao) -> 1APG + 1AG -> Quang hợp + Hô hấp sáng.
 - Tại peroxixom:
 + Axit glicolic bị oxi hóa bởi O2 và tạo thành axit glioxilic với sự xúc tác của enzim glicolat - oxidase. Đồng thời cũng tạo thành H2O2 ( H2O2 sẽ bị phân hủy bởi catalase để tạo thành H2O và O2)
 + Axit glioxilic sẽ chuyển thành glyxin thông qua phản ứng chuyển vị amin. Sau đó glyxin sẽ được chuyển vào ti thể.
 - Tại ti thể:
 + Glyxin chuyển thành xerin nhờ xúc tác của enzim kép - glicin decaboxylaza và serin hydroxylmetyl transferase.
 + Serin lại biến đổi thành axit glyoxilic để chuyển sang lục lạp.
 - Ảnh hưởng:
 + Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp 
 + Thông qua hô hấp sáng đã hình thành 1 số axit amin cho cây ( glixerin, serin)

IV. Quan hệ giữa hô hấp và quang hợp 

Quan hệ giữa hô hấp và quang hợp là 2 quá trình trái ngược nhau nhưng phụ thuộc lẫn nhua và gắn bó chặt chẽ:
 - Sản phẩm của quang hợp ( C6H12O6) là nguyên liệu của hô hấp và chất oxi hóa trong hô hấp.
 - Sản phẩm của hô hấp ( CO2 + H2O) là nguyên liệu để tổng hợp nên C6H12O6 và giải phóng oxi trong quang hợp.