CHUYÊN ĐỀ: HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

MÔ TẢ CHUYÊN ĐỀ:

- Thời lượng chuyên đề: 2 tiết.

- Chuyên đề này gồm 2 bài trong chương I phần IV. Sinh học cơ thể - Sinh học 11 THPT

A- LÍ THUYẾT CẦN GHI NHỚ

I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT:

1. Khái niệm:

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử carbohydrate bị phân giải thành CO₂ và nước, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng được tích luỹ trong ATP.

2. Phương trình tổng quát:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

3. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật:

- Cung cấp nhiệt để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật.

- Năng lượng được tích luỹ trong ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cây: vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào …

- Tạo ra sản phẩm trung gian để cung cấp nguyên liệu cho việc tổng hợp các chất khác.

II. CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT:

1. 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 giai đoạn:

* Đường phân: phân giải glucozơ → acid piruvic và 2 ATP.

* Lên men: acid piruvic lên men tạo thành rượu ethylic và CO₂ hoặc tạo thành acid lactic. Không tích lũy năng lượng.

2. Phân giải hiếu khí:

- Xảy ra mạnh trong các mô, cơ quan đang hoạt động sinh lí mạnh như: hạt đang nảy mầm, hoa đang nở …

- Hô hấp hiếu khí diễn ra trong chất nền của ti thể gồm 2 quá trình:

* Chu trình Krebs: khi có oxi, acid piruvic từ tế bào chất vào ti thể và acid piruvic chuyển hoá theo chu trình Krebs, bị oxi hoá hoàn toàn tạo ra sản phẩm NADH, FADH₂

* Chuỗi truyền electron: Hydrogen tách ra từ NADH, FADH₂ được chuyển đến chuỗi truyền electron để ôxi hóa tạo thành nước và tích luỹ được 36 ATP.

- Từ 1 phân tử glucose qua phân giải hiếu khí giải phóng ra 38 ATP và nhiệt lượng.

III. HÔ HẤP SÁNG

- Là quá trình hấp thụ oxi và giải phóng CO₂ ngoài sáng (ánh sáng mạnh), xảy ra đồng thời với quang hợp.

- Điều kiện:

+ Cường độ ánh sáng cao

+ CO₂ cạn kiệt, O₂ tích lũy nhiều ở lục lạp của thực vật C₃

- Diễn biến: Enzim Carboxylase chuyển thành enzim Oxigenase ôxi hóa Ribulose- 1,5 – diphosphate đến CO₂ xảy ra trong 3 bào quan liên tiếp từ lục lạp → peroxisome → ti thể

- Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp.

IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VỚI QUANG HỢP VÀ MÔI TRƯỜNG

1. Quan hệ giữa hô hấp và quang hợp: là 2 quá trình phụ thuộc lẫn nhau:

- Sản phẩm của quang hợp (C₆H₁₂O₆ + O₂) là nguyên liệu của hô hấp và chất oxi hoá 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.

2. Quan hệ giữa hô hấp và môi trường:

a. Nước

- Cần cho hô hấp, mất nước làm giảm cường độ hô hấp

- Đối với các cơ quan ở trạng thái ngủ ( hạt), tăng lượng nước thì hô hấp tăng.

- Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước trong cơ thể.

b. Nhiệt độ 

- Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng đến giới hạn chịu đựng của cây.

- Sự phụ thuộc của hô hấp vào nhiệt độ tuân theo định luật Van’t Hoff: Q₁₀ = 2 – 3 (tăng nhiệt độ thêm 10⁰C thì tốc độ phản ứng tăng lên gấp 2 – 3 lần)

- Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp khoảng 30 → 35^oC. Nhiệt độ tăng quá cao thì quang hợp ngừng.

c. Nồng độ O₂

- Trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp bị ảnh hưởng, khi giảm xuống 5% thì cây chuyển sang phân giải kị khí → bất lợi cho cây trồng.

d. Hàm lượng CO_2:

- Nồng độ CO₂ cao hơn 40% → hô hấp bị ức chế.

- CO₂ là sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí và lên men ethylic.

V. THỰC HÀNH PHÁT HIỆN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Thí nghiệm 1. Phát hiện hô hấp qua sự thải CO₂

- Lấy 50g hạt mới nhú mầm cho vào bình thủy tinh → nút chặt bình bằng nút cao su đã gắn ống thủy tinh hình chữ U và phễu thủy tinh khoảng 1.5-2h → cho đầu ngoài của ống chữ U vào ống nghiệm có chứa nước vôi trong → rót nước từ từ từng ít qua phễu vào bình → nước vôi bị đục.

- Thí nghiệm so sánh: Lấy ống nghiệm có chứa nước vôi trong → thở bằng miệng vào đó qua 1 ống thủy tinh hoặc nhựa → nước vôi đục.

- Kết luận gì về hô hấp của cây? → CO₂ có được là do hạt nảy mầm hô hấp thải ra.

2. Thí nghiệm 2. Phát hiện hô hấp qua sự hút O₂

- Lấy 100g hạt mới nhú mầm chia làm 2 phần bằng nhau → đổ nước sôi vào 1 phần để giết chết hạt → cho vào 2 bình riêng biệt và nút chặt khoảng 1.5-2h.

- Mở nút bình chứa hạt sống → đưa diêm đang cháy vào bình → diêm tắt.

- Mở nút bình chứa hạt chết → đưa diêm đang cháy vào → nến vẫn cháy.

Rút ra kết luận gì về hô hấp? → Hô hấp hút oxi

B- CÂU HỎI

Câu 1. Trình bày khái niệm, phương trình tổng quát và vai trò của hô hấp ở thực vật?

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử carbohydrate bị phân giải thành CO₂ và nước, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng được tích luỹ trong ATP.

Phương trình tổng quát:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật:

- Năng lượng được thải ra ở dạng nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể.

- Năng lượng được tích luỹ trong ATP được dùng để: vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào …

Câu 2. Hô hấp hiếu khí có ưu thế gì so với hô hấp kị khí?

- Hô hấp hiếu khí tích luỹ được nhiều năng lượng hơn. Từ một phân tử Glucose được sử dụng trong hô hấp: phân giải hiếu khí/ phân giải kỵ khí = 38ATP/2ATP = 19 lần

Câu 3. Khi nào thì trong cơ thể thực vật diễn ra quá trình lên men? Cho ví dụ.

- Khi thiếu ôxi, rễ không hô hấp được nên không cung cấp đủ năng lượng cho quá trình sinh trưởng của rễ dẫn đến các lông hút chết làm cho cây không lấy được nước, cây mất cân bằng nước và bị chết. Ví dụ: khi cây bị ngập úng

Câu 4. Bằng kiến thức đã học, hãy chứng minh quang hợp là tiền đề của hô hấp.

- Quang hợp là tiền đề của hô hấp vì quang hợp lấy năng lượng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ.

 6CO₂ + 6H₂O + 674 kcal → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Hô hấp sử dụng chất hữu cơ tổng hợp từ quang hợp, phân hủy để lấy năng lượng. Năng lượng này phục vụ cho các hoạt động sống.

 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O +674kcal

- Như vậy đây là hai quá trình ngược nhau, một bên sử dụng lấy năng lượng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ, một bên sử dụng chất hữu cơ đó, qua các phản ứng để lấy năng lượng.

Câu 5. Tại sao trong quá trình bảo quản nông sản, nông phẩm, rau quả người ta khống chế sao cho cường độ hô hấp luôn ở mức tối thiểu? 

- Duy trì cường độ hô hấp nông sản, nông phẩm, rau quả ở mức tối thiểu để sao cho hao hụt xảy ra ở mức thấp nhất vì hô hấp là quá trình phân giải các chất hữu cơ dự trữ trong các sản phẩm. Nhưng cũng không để quá trình hô hấp dừng lại vì như vậy sản phẩm bị chết và biến chất.

Câu 6. Hãy khái quát về ảnh hưởng của môi trường đối với hô hấp của cây xanh?

 Các nhân tố của môi trường ảnh hưởng nhiều mặt đến quá trình hô hấp tuỳ thuộc vào giống, loài cây, pha sinh trưởng và phát triển của cá thể.