[Last Updated On: 21/08/2021]
Hô hấp ở thực vật là quá trình phân giải hoàn toàn nguyên liệu hữu cơ [trước hết là gluxit] vơi sự tham gia của oxi không khí tạo thành các sản phẩm vô cơ cuối cùng nghèo năng lượng là CO2 và H2O, đồng thời giải phóng 1 lượng lớn năng lượng cung cấp cho tất cả hoạt động sống của cơ thể và tạo ra những sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho các quá trình trao đổi chất khác nhau ở trong cây.
Phương trình tổng quát
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O – Q + 689 kcal/mol glucose
▲Q= – 689 kcal/mol glucose → 2880 kJ/mol glucose
Về thực chất, hô hấp là một hệ thống oxy hóa – khử phức tạp trong đó diễn ra các phản ứng oxy hóa – khử tách điện tử và hydro từ nguyên liệu hô hấp chuyển tới oxy không khí và tạo thành nước. Năng lượng giải phóng ra trong các phản ứng oxy hoá-khử đó được cố định lại trong các mối liên kết giàu năng lượng.
Con đường biến đổi cơ chất hô hấp: Quá trình hô hấp thực vật bao gồm 2 giai đoạn kế tiếp nhau: giai đoạn tách hydro [H2] từ cơ chất và giai đoạn chuyển điện tử trên chuỗi chuyển vận điện tử.
Cơ quan hô hấp: Thực vật không có cơ quan chuyên trách về hô hấp như ở động vật. Hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của ty thể, đặc biệt xảy ra mạnh ở các cơ quan đang sinh trưởng, sinh sản và ở rễ.
Bào quan hô hấp: Ty thể là bào quan đóng vai trò chính trong quá trình hô hấp và được xem là “trạm biến thế năng lượng” của tế bào. Hình dạng, số lượng, kích thước của ty thể thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào từng loài, từng cơ quan, loại tế bào khác nhau và mức độ trao đổi chất của chúng.
Vai trò của hô hấp đối với thực vật
Hô hấp được xem 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 tất cả các hoạt động của cây. Nếu như trong quang hợp năng lượng ánh sáng mặt trời được tích lũy vào trong các hợp chất hữu cơ thì trong quá trình hô hấp, năng lượng đó lại được giải phóng ra dưới dạng ATP và năng lượng ATP này được sử dụng cho các hoạt động sống của cơ thể: quá trình trao đổi chất, quá trình hấp thu và vận chuyển chủ động các chất, quá trình phân chia, vận động và sinh trưởng của tế bào…
- Quá trình hô hấp tạo ra nhiều hợp chất trung gian, chúng là nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp nên các chất hữu cơ khác nhau trong cơ thể. Do đó không thể xem hô hấp như là quá trình phân giải đơn thuần mà nó còn mang ý nghĩa đối với quá trình tổng hợp nữa.
- Hô hấp tạo nên cơ sở năng lượng và nguyên liệu giúp cây chống chịu với các điều kiện ngoại cảnh bất lợi như chịu bệnh, chịu nóng, chịu rét…
Trong sản xuất, việc hiểu biết về hô hấp giúp ta đề xuất các biện pháp điều chỉnh hô hấp theo hướng có lợi có lợi cho con người như giảm thiểu hô hấp vô hiệu, tránh hô hấp yếm khí và khống chế hô hấp trong quá trình bảo quản nông sản để giảm thiểu sự hao hụt chất hữu cơ do hô hấp.
Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hô hấp
Nhiệt độ: Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa học với sự xúc tác của các enzyme, do đó hô hấp phụ thuộc chặt chẽ. Nhiệt độ tối thiểu cây bắt đầu hô hấp biến thiên trong khoảng 0-10ºC tùy theo loài cây ở các vùng sinh thái khác Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp trong khoảng 30-35 ºC và nhiệt độ tối đa cho hô hấp trong khoảng 40-45 ºC.
Hàm lượng nước: Nước là dung môi cho các phản ứng hóa học xảy Nước còn tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp vì thế, hàm lượng nước trong cơ quan, cơ thể liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp.
Nồng độ CO2 và O2 : O2 tham gia vào oxi hóa các chất hữu cơ và là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi chuyển vận hô hấp để sau đó hình thành nước trong hô hấp hiếu khí. Vì vậy, nếu nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống dưới 5% thì cây chuyển sang phân giải hiếm khí, gây bất lợi cho cây. CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp. Các phản ứng đêcacboxi hóa để giải phóng CO2 là các phản ứng thuận nghịch. Nếu hàm lượng CO2 trong môi trường cao sẽ làm cho phản ứng chuyển dịch sang chiều nghich, gây ức chế hô hấp.
Hô hấp và các hoạt động sinh lý trong cây
Giữa hô hấp và các hoạt động sinh lý trong cây có mối liên hệ mật thiết với nhau. Trong đó, quang hợp và hô hấp là hai chức năng sinh lý quan trọng nhất quyết định năng suất cây trồng. Hai quá trình này vừa mâu thuẩn vừa thống nhất nhau. Có thể hình dung mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp theo sơ đồ:
Hô hấp còn có ý nghĩa quan trọng đối với hút nước, hút khoáng và tính miễn dịch của cây trồng.
[Tài liệu tham khảo: Sinh học Đại cương, Nguyễn Như Hiền]
Bài 12. HÔ HẤP THỰC VẬTNgày soạn: Ngày giảng: Lớp:1. Mục tiêu- Kiến thức:+ Nêu được khái niệm hô hấp thực vật.+ Viết được phương trình hô hấp tổng quát.+ Suy luận được vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật.+ Phân biệt được phân giải kị khí và phân giải hiếu khí.+ Sơ đồ hóa được con đường hô hấp ở thực vật.+ Mô tả được quá trình hô hấp sáng bằng sơ đồ.+ Rút ra được mối liên hệ giữa quang hợp và hô hấp.+ Cụ thể hóa được sự ảnh hưởng của các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến hô hấp thực vật bằng các ví dụ trong thực tế.- Kĩ năng:+ Rèn cho học sinh kỹ năng phân tích – tổng hợp, so sánh vấn đề, năng lực quan sát và phân tích hình vẽ.+ Phát triển tư duy cho học sinh. Rèn khả năng làm việc độc lập và làm việc nhóm.+ Kỹ năng vận dụng kiến thức đã học vào thực tế.- Thái độ: Học sinh thêm yêu thích thiên nhiên và hứng thú học môn Sinh học hơn.2. Phương pháp và phương tiện* Phương pháp: Phương pháp tình huống, Phương pháp thuyết trình, Phương pháp nghiên cứu, Phương pháp làm việc nhóm.* Phương tiện: Bảng , phấn, máy tính, máy chiếu.3. Chuẩn bị:* Giáo viên:1- SGK, SGV Sinh học 11 cơ bản và các tài liệu tham khảo có liên quan đến bài hô hấp thực vật.- Hình ảnh minh họa: 12.1, 12.2 SGK Sinh học 11 cơ bản.- Thí nghiệm ảo con đường hô hấp ở thực vật.- Phiếu bài tập cho học sinh.* Học sinh:- Đọc trước bài ở nhà; Ôn lại bài 16 – Hô hấp tế bào, SGK Sinh học 10 cơ bản.4. Tiến trình bài dạy* Ổn định tổ chức lớp.* Kiểm tra bài cũ: Yêu cầu học sinh viết lại phương trình tổng quát của quá trình quang hợp [6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 12 H2O] và sơ đồ các quá trình của hai pha trong quang hợp.* Bài mới:Mở đầu bài dạy: Bài trước cô và các em đã cùng nhau tìm hiểu bài quang hợp ở thực vật. Quang hợp là một quá trình trao đổi năng lượng ở thực vật. Bản chất của quá trình này là gì? [hấp thụ CO2, giải phóng 02]. Đây là một trong số những nguyên nhân giải thích cho hiện tượng ban ngày chúng ta ngồi dưới gốc cây sẽ cảm thấy thoải mái, dễ chịu. Vấn đề đặt ra: Tại sao ban đêm chúng ta ngồi dưới cây xanh lại thấy khó chịu hay có hiện tượng có người chết ngạt vì để quá nhiều hoa trong phòng kín? Hiện tượng gì đã xảy ra ở cây xanh?Để giải thích các hiện tượng trên, cô và các em cùng nhau tìm hiểu bài 12 – Hô hấp ở thực vật.Hoạt động của giáo viên, học sinh Nội dung- GV nói về lịch sử nghiên cứu hô I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC Ánh sáng2Diệp lụchấp→ kết luận 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 các cơ quan có hoạt động sinh lí mạnh như: hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang sinh trưởng, - Từ thí nghiệm về hô hấp ở thực vật GV yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi sau:+ Hô hấp ở thực vật là gì? Bản chất của hô hấp ở thực vật là gì?+ Yêu cầu tất cả học sinh viết phương trình hô hấp tổng quát vào trong vở [dựa vào kiến thức đã học ở lớp 10]. GV đưa ra phương trình tổng quát của hô hấp và xác định số học sinh trả lời đúng bằng cách giơ tay. + Năng lượng được giải phóng trong hô hấp tồn tại ở dạng nào? Vai trò của từng dạng đối với cơ thể thực vật?- GV làm rõ vấn đề: quang năng được chuyển hóa thành hóa năng trong ATP [trong pha sáng của quang hợp] là để dùng cho pha tối trong việc tổng hợp glucose và đem dự trữ VẬT1. Khái niệm hô hấp:- Hô hấp là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng một phần năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể được tích lũy trong ATP.2. Phương trình hô hấp tổng quát:C6H12O6 + 6O2 →6CO2 + 6H2O + Năng lượng [nhiệt + ATP]3. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật:- Năng lượng giải phóng trong quá trình hô hấp:+ Nhiệt năng: duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống.+ Hóa năng [ATP]: sử dụng cho nhiều hoạt động sống của cơ thể như quá trình TĐC, quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất, quá trình vận động sinh trưởng, sửa chữa những hư hại của tế bào - Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian là 3vào thân, củ, quả, hạt, Nguồn ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của thực vật đều do đường phân và hô hấp hiếu khí cung cấp.nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp các chất khác trong cơ thể.- Yêu cầu học sinh viết lại sơ đồ con đường hô hấp tế bào đã học ở lớp 10.- Chia lớp thành 4 nhóm, hướng dẫn học sinh hoàn thành phiếu học tập số 1 dưới đây [thời gian hoàn thành phiếu bài tập: 3 phút; trình bày: 2 phút]:Điểm so sánh Hô hấp kị khí Hô hấp hiếu khíOxiNơi xảy raSản phẩmNăng lượng tích lũy- GV chuẩn lại đáp án phiếu bài tập cho học sinh.- Phân biệt cho học sinh điểm giống và khác nhau giữa hô hấp tế bào và hô hấp ở thực vật. Đồng thời chốt lại kiến thức phần II. Con đường hô hấp ở thực vật.II. CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT1. Phân giải kị khí- Xảy ra trong điều kiện không có O2, rễ cây ngập nước hoặc hạt khi ngâm vào nước.- Xảy ra tại tế bào chất.- Không tích lũy năng lượng.2. Phân giải hiếu khí- Diễn ra tại các mô, cơ quan đang có hoạt động sinh lí mạnh: hạt nảy mầm, hoa đang nở,…- Xảy ra trong điều kiện có O2.- Xảy ra tại tế bào chất và ti thể.- Tích lũy năng lượng: 38 ATP- Hướng dẫn học sinh quan sát sơ đồ hô hấp sáng. Yêu cầu:+ Hô hấp sáng là gì?+ Hô hấp sáng xảy ra ở nhóm thực III. HÔ HẤP SÁNG- Khái niệm: là quá trình hô hấp xảy ra ngoài sáng.- Hô hấp sáng chỉ xảy ra ở nhóm thực vật C3 [lúa, đậu, cải đường, hướng dương, ], còn Đường phânLên menLên men rượuLên men lactic- Phân giải kị khíĐường phânHô hấp hiếu khíChu trình Crep [ở chất nền của ti thể thể]Chuỗi chuyền electron[ở màng trong của ti thể]-Phân giải hiếu khí khí4vật nào?+ Cơ chế của hô hấp sáng và vai trò của hô hấp sáng.nhóm C4 [Ngô, mía, ] và CAM thì quang hô hấp không xảy ra hoặc xảy ra rất yếu.- Cơ chế: - Vai trò: Không tạo ra năng lượng ATP, tiêu tốn 30 – 50% sản phẩm quang hợp → có hại cho thực vật. Tuy nhiên, hô hấp sáng hình thành một số aa cho thực vật: glixin và Xerin.- Yêu cầu học sinh hoàn thành phiếu học tập số 2 ở nhà dựa trên kiến thức bài quang hợp và hô hấp đã được học.Điểm so sánhQuang hợp ở Thực vậtHô hấp ở thực vật1. Vị trí2. Thời gian tiến hành3. Nguyên liệu4. Sản phẩm5. Phương trình tổng quát6. Sự chuyển hóa năng lượng- Học sinh tự nghiên cứu sách giáo khoa. Giáo viên chỉ lưu ý một số vấn đề cơ bản và lấy một số ví dụ trong thực tiễn.- GV giải thích cho học sinh thế nào IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP1. Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấpSản phẩm của quang hợp là nguyên liệu của hô hấp. Ngược lại, sản phẩm của hô hấp là tác chất của quang hợp.2. Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường- Nước: cần cho hô hấp, mất nước làm giảm cường độ hô hấp.- Nhiệt độ: Trong giới hạn nhiệt độ sinh lý, RiDPAPG[C3]Glicolat[C2]Lục lạphυGlicolatGlioxilatO2[CHOCOOH][CH2OHCOOH]Glixin[NH2CH2COOH]SerinCO2PeroxixomTi thể5là cường độ hô hấp? [Cường độ hô hấp là lượng O2 được hấp thụ hoặc lượng CO2 thải ra trong 1 đơn vị thời gian]- Học sinh đóng vai một kĩ sư nông nghiệp của sở tài nguyên và môi trường để xuất biện pháp và hướng dẫn bà con nông dân bảo quản nông sản sau khi thu hoạch. [HS làm ở nhà ra giấy và nộp vào buổi sau].nhiệt độ càng cao hô hấp càng mạnh.ĐỊNH LUẬT VAN-HOP: Tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên 2 à 3 lần.- Oxi: Hàm lượng O2 cao kích thích hô hấp hiếu khí, làm tăng quá trình hô hấp. Ngược lại, hàm lượng O2 giảm làm giảm quá trình hô hấp và chuyển sang dạng hô hấp kị khí.- Hàm lượng CO2: Nồng độ CO2 cao sẽ ức chế hô hấp.*Ý nghĩa thực tiễn của hô hấp: ứng dụng trong bảo quản nông sản [duy trì hô hấp ở cường độ thấp nhất]: Bảo quản khô, bảo quản lạnh và bảo quản trong điều kiện nồng độ CO2 cao.* Củng cố:- Củng cố bằng sơ đồ hóa nội dung của bài:* Kiểm tra, đánh giá: Câu hỏi trắc nghiệm [Thời gian làm bài: 5 phút]Câu 1. Vai trò quan trọng nhất của hô hấp đối với cây trồng là gì?a. Cung cấp năng lượng chống chịub. Tăng khả năng chống chịuc. Tạo ra các sản phẩm trung giand. Miễn dịch cho câyĐ/a: cCâu 2. Quá trình oxi hóa chất hữu cơ xảy ra ở đâu?a. Tế bào chất6b. Màng trong ti thểc. Khoang ti thểd. Quan điểm khácĐ/a: aCâu 3. Giai đoạn nào chung cho quá trình lên men và hô hấp hiếu khí?a. Chu trình Crepb. Chuỗi chuyền điện tử electronc. Đường phând. Tổng hợp axetyl – CoAe. Khử piruvat thành axit lacticĐ/a:cCâu 4. Quá trình tổng hợp ATP chủ yếu xảy ra ở đâu?a. Tế bào chấtb. Màng trong ti thểc. Khoang ti thểd. Màng ngoài ti thểĐ/a: bCâu 5. Quá trình hô hấp sáng là quá trình:a. Hấp thụ CO2 và giải phóng O2 trong bóng tốib. Hấp thụ CO2 và giải phóng O2 ngoài sángc. Hấp thụ O2 và giải phóng CO2trong bóng tốid. Hấp thụ O2và giải phóng CO2 ngoài sángĐ/a: dCâu 6. Nhận định nào sau đây là đúng nhất?a. Hàm lượng nước tỉ lệ nghịch với cường độ hô hấp7b. Cường độ hô hấp và nhiệt độ tỉ lệ thuận với nhauc. Nồng độ CO2 cao sẽ ức chế hô hấpd. Cả 3 phương án trên đều đúngĐ/a: c*Chuẩn bị cho bài sau:- Xem lại lý thuyết bài hô hấp và quang hợp để chuẩn bị cho bài thực hành.- Làm bài tập về nhà.8