Bài 5: Hô hấp ở thực vật

- Vì nồng độ \(CO_2\) cao sẽ ảnh hưởng đến sự trao đổi khí dẫn đến ức chế và làm giảm cường độ hô hấp.

- Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp ở thực vật: Quá trình quang hợp và hô hấp là 2 mặt của quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng.

- Phân tích:

+ Hô hấp và quang hợp là 2 mặt trái ngược nhau vì: Quang hợp là quá trình lá cây tổng hợp chất hữu cơ, tích lũy năng lượng từ carbonic và nước nhờ có diệp lục và sử dụng ánh sáng, thải ra oxygen. Còn hô hấp là quá trình sử dụng oxygen phân giải chất hữu cơ, giải phóng năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể, đồng thời thải ra khí carbonic và nước.

- Hô hấp và quang hợp có quan hệ chặt chẽ với nhau vì: Sản phẩm của quang hợp (chất hữu cơ) là nguyên liệu cho 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.

Vai trò của quá trình hô hấp đối với thực vật:

- Giúp chuyển hóa năng lượng:

+ Quá trình hô hấp giải phóng và chuyển hóa năng lượng tích lũy trong các hợp chất hữu cơ thành năng lượng dễ sử dụng trong các phân tử ATP để sử dụng có nhiều hoạt động sống ở thực vật.

+ Ngoài ra, một lượng lớn năng lượng được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt giúp thực vật chống chịu điều kiện lạnh và làm bay hơi một số hợp chất dẫn dụ côn trùng tham gia quá trình thụ phấn.

- Giúp trao đổi chất: Quá trình hô hấp tạo ra các chất trung gian, chúng là nguyên liệu của các quá trình tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác nhau cho tế bào và cơ thể thực vật.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình hô hấp ở thực vật:

- Trong khoảng giới hạn nhiệt độ từ \(0-35^oC,\) cường độ hô hấp tăng khoảng \(2-2,5\) lần khi nhiệt độ tăng \(10^oC\) Trong đó, nhiệt độ tối ưu cho quá trình hô hấp ở thực vật trong khoảng \(30-40^oC\)

- Khi nhiệt độ quá cao (trên \(40^oC\)), tốc độ hô hấp giảm vì nhiệt độ cao làm biến tính và giảm hoạt tính của enzyme hô hấp.

- Khi nhiệt độ quá thấp \(\left(0-10^oC\right)\) cường độ hô hấp của thực vật khá thấp.

- Nước là dung môi trong tế bào sinh vật, ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của tế bào và hoạt động của các enzyme trong quá trình hô hấp.

- Đồng thời, nước cũng cần thiết có quá trình thủy phân tạo nguyên liệu trực tiếp cho quá trình hô hấp.

\(\Rightarrow\) Do đó, nếu thiếu nước, tốc độ của quá trình hô hấp sẽ bị giảm, thậm chí là bị ngưng trệ hoàn toàn.

- Phương trình: \(C_6H_{12}O_6+6O_2\rightarrow6CO_2+6H_2O+Q\left(ATP+\text{nhiệt}\right)\)

- Hô hấp ở thực vật là quá trình oxi hóa hợp chất hữu cơ thành $CO_2$ và $H_2O$, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng $ATP$ cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.

- Khi bị ngập úng, các khe đất bị phủ kín nước mà nước có hàm lượng oxygen thấp nên không đủ cung cấp cho rễ cây thực hiện hô hấp tế bào. Quá trình hô hấp tế bào ở rễ diễn ra yếu dẫn tới tế bào lông hút bị thiếu năng lượng để vận chuyển chủ động các chất tan vào trong tế bào. Khi nồng độ chất tan trong tế bào thấp thì áp suất thẩm thấu của tế bào thấp khiến nước không thẩm thấu vào tế bào lông hút của rễ (cây không hút được nước).

- Đồng thời, khi đất thiếu oxygen, các tế bào rễ sẽ chuyển hóa glucose theo con đường lên men. Con đường này tạo ra 1 lượng nhỏ năng lượng cho tế bào thực vật sử dụng nhưng lại tạo ra lactic acid và ethanol, sự tích lũy lactic acid và ethanol ở nồng độ cao sẽ gây chết các tế bào lông hút – bộ phận chịu trách nhiệm chính trong việc hấp thụ nước và khoáng của cây.

- Cây không hút được nước trong khi quá trình thoát hơi nước vẫn diễn ra dẫn đến cây bị héo.

- Gồm 3 giai đoạn: Đường phân, phản ứng oxi hoá pyruvic acid thành acetyl-CoA và chu trình Krebs, chuỗi truyền electron hô hấp.

- Khi nồng độ $O_2$ đủ, quá trình hô hấp diễn ra thuận lợi giúp thực vật phát triển tốt.

- Nếu nồng độ $O_2$ thấp (dưới \(10\%\)), quá trình hô hấp sẽ bị ảnh hưởng (diễn ra chậm, thậm chí là ngưng trệ hoàn toàn): Khi thiếu $O_2,$ các tế bào thực vật sẽ chuyển hóa glucose theo con đường lên men. Đây là phương thức thích nghi của thực vật với môi trường sống thiếu $O_2$ vì tạo ra 1 lượng nhỏ năng lượng cho tế bào thực vật sử dụng. Tuy nhiên, phương thức này lại tạo ra lactic acid và ethanol, sự tích lũy lactic acid và ethanol ở nồng độ cao sẽ gây chết các tế bào và cơ thể.