Hô hấp hiếu khí là quá trình xảy ra trong môi trường có O2, hô hấp hiếu khí chỉ thực hiện được khi có sự tham gia của O2 trong hô hấp. Hô hấp hiếu khí cùng với hô hấp kị khí, là một phần thuộc hô hấp ở xây xanh.
Hô hấp hiếu khí là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể. Nguyên liệu chúng sử dụng là đường đơn, trải qua giai đoạn đường phân và cho ra sản phẩm cuối cùng là ATP. Đặc điểm lớn nhất của hô hấp hiếu khí là nó cần môi trường có O2 để thực hiện quá trình hô hấp.
Hô hấp hiếu khí được thực hiện qua nhiều con đường khác nhau:
- Đường phân – chu trình Krebs.
- Chu trình Pentozo photphat.
- Đường phân – chu trình Glioxilic [ở thực vật].
- Oxy hoá trực tiếp [ở vi sinh vật].
Hô hấp hiếu khí xảy ra ở đâu?
Đường phân – chu trình Crebs
Hô hấp hiếu khí theo con đường đường phân – chu trình Crebs là con đường chính của hô hấp tế bào xảy ra phổ biến ở mọi sinh vật, ở mọi tế bào. Hô hấp hiếu khí theo con đường này xảy ra qua 3 giai đoạn:
- Đường phân tiến hành trong tế bào chất.
- Chu trình Crebs tiến hành trong cơ chất ty thể.
- Chuỗi hô hấp tiến hành trên màng trong ty thể.
Đường phân: đường phân là quá trình phân huỷ phân tử glucose tạo acid pyruvic và NADH. Điểm đặc biệt của đường phân là không phải phân tử đường tự do phân giải mà phân tử đường đã được hoạt hoá bởi việc gắn gốc P vào mới bị phân huỷ. Ở dạng đường – photphat phân tử trở nên hoạt động hơn nên dễ biến đổi hơn.
Đường phân được chia làm 2 giai đoạn:
- Phân cắt phân tử glucose thành 2 phân tử trioza: AlPG và PDA.
- Biến đổi AlPG và PDA thành acid pyruvic.
Kết quả đường phân có thể tóm tắt là: C6H12O6 + 2NAD + ADP + 2H3PO4 → 2 CH3COCOOH + 2NADH + H+ + 2ATP
Trong hô hấp hiếu khí, acid pyruvic tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs, còn 2 NADH + H+ thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H2O: 2NADH + H+ + O2 → 2 NAD + 2 H2O
Vậy kết quả của đường phân trong hô hấp hiếu khí là: C6H12O6 + O2 → 2 CH3COCOOH + 2H2O
Chu trình Crebs: sản phẩm của đường phân là acid pyruvic sẽ tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs [chu trình do Crebs và SZ.Gyogy phát hiện ra năm 1937].
Quá trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Crebs được thực hiện tại cơ chất ty thể do nhiều hệ enzyme xúc tác. Phần lớn các phản ứng trong chu trình là decacboxyl hoá và dehydro hoá acid pyruvic. Chu trình xảy ra qua 2 phần:
- Phân huỷ acid pyruvic tạo CO2 và các coenzime khử [NADH – H+, FADH2].
- Các coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp.
Kết quả của chu trình là:
- 2 CH3COCOOH + 6H2O → 6CO2 + 10H2 [phần 1]
- 10H2 + 5O2 → 10H2O [phần 2]
Kết quả chung là: 2 CH3COCOOH + 5O2 → 6CO2 + 4H2O
Nếu kết hợp giai đoạn đường phân ta có phương trình tổng quát của hô hấp là:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Chu trình Pentozo photphat
Phân huỷ glucose qua đường phân không phải là con đường duy nhất mà còn có nhiều con đường khác, trong đó, chu trình Pentozo P là con đường phổ biến hơn cả. Con đường Pentozo P được phát hiện đầu tiên ở nấm enzyme, sau đó ở động vật và cuối cùng ở thực vật [Warburg, Cristian, 1930; Grise, 1935; Diken, 1936 …].
Khác với đường phân, con đường Pentozo – P không phân huỷ glucose thành 2 triose mà glucose bị oxy hoá và decacboxyl hoá để tạo ra các Pentozo – P. Từ các Pentozo P tái tạo lại glucozo P. Con đường Pentozo – P xảy ra trong tế bào chất cùng với đường phân, vì vậy, có sự cạnh tranh với đường phân.
Từ glucozo – P, nếu được enzyme glucozo – 6P – izomerase xúc tác sẽ biến thành fructozo 6P và đường phân sẽ xảy ra. Còn nếu enzyme glucozo 6P -dehydrogenase hoạt động nó sẽ oxy hoá glucozo 6P thành acid 6P – gluconic và con đường pentozo P xảy ra.
Cũng như chu trình Crebs, con đường phân huỷ glucose theo chu trình Pentozo P cũng xảy ra theo 2 phần:
- Phân huỷ glucose tạo CO2 và NADPH2.
- NADPH2 thực hiện chuỗi hô hấp tạo H2O.
Quá trình đó xảy ra một cách tổng quát là:
- C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O
- 12H2 + 6O2 → 12 H2O
Kết quả chung là: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 6H2O
Ý nghĩa của hô hấp hiếu khí
Hô hấp hiếu khí có ý nghĩa rất đặc biệt, nó giúp tổng hợp ATP và cung cấp nguyên liệu cần thiết cho các phản ứng tổng hợp. Hệ số hô hấp là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra và số phân tử O2 lấy vào khi hô hấp. Hệ số này cho biết số nguyên liệu đang hô hấp là nhóm chất gì và qua đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp của cây.
So sánh hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí
Nhìn chung, hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí đều có những điểm giống nhau. Tuy nhiên, chúng cũng có nhiều điểm khác nhau rõ rệt.
+ Đều là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể.
+ Nguyên liệu thường là đường đơn.
+ Đều có chung giai đoạn đường phân.
+ ATP là sản phẩm cuối cùng.
+ Hô hấp hiếu khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi phân tử.
– Nơi xảy ra: màng trong ty thể [sinh vật nhân thực] hoặc màng sinh chất [sinh vật nhân sơ].
– Điều kiện môi trường: cần O2.
– Chất nhận điện tử: O2 phân tử.
– Năng lượng sinh ra: tạo ra 38 ATP [riêng chuỗi vận chuyển electron tạo ra 34 ATP].
– Sản phẩm cuối cùng: CO2 và H2O cùng với năng lượng ATP.
+ Hô hấp kị khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi liên kết. Ví dụ, NO3 2- [hô hấp nitrat], SO4 2- [hô hấp sunfat].
– Nơi xảy ra: màng sinh chất – sinh vật nhân thực [không có bào quan ty thể].
– Điều kiện môi trường: không cần O2.
– Chất nhận điện tử: chất vô cơ NO3- , SO4 2-, CO2.
– Năng lượng sinh ra: tạo lượng ATP ít hơn, vì hô hấp kị khí chỉ dùng một phần chu trình Krebs, và không phải tất cả các chất mang trong chuỗi vận chuyển electron đều tham gia vào quá trình hô hấp kị khí.
– Sản phẩm cuối cùng: chất vô cơ, chất hữu cơ với năng lượng ATP [đường phân piruvic, lên men CO2, rượu etylic hoặc axit lactic].
Người đăng: hoy Time: 2020-09-23 09:39:49
I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Hô hấp ở thực vật là gì?
- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử cacbohiđrat bị phân giải thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng đó được tích lũy trong ATP.
2. Phương trình hô hấp tổng quát
C6H12O6 + 6O2 $ \rightarrow$ 6CO2 + 6H2O + năng lượng [nhiệt + ATP]
3. 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 thực vật.
- Năng lượng được tích lũy 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…
- Tạo ra các sản phẩm trung gian cho các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác trong cơ thể.
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 ôxi.
- Diễn ra ở tế bào chất gồm 2 quá trình:
+ Đường phân là quá trình phân giải glucôzơ $ \rightarrow$ axit piruvic và 2 ATP.
+ Lên men là axit piruvic lên men tạo thành rượu êtilic và CO2 hoặc tạo thành axit lactic.
2. 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…
- Hô hấp hiếu khí diễn ra trong chất nền của ti thể gồm 2 quá trình:
+ Chu trình Crep: khi có ôxi, axit piruvic từ tế bào chất vào ti thể. Tại đó, axit piruvic chuyển hóa theo chu trình Crep và bị ôxi hóa hoàn toàn.
+ Chuỗi chuyền electron: hiđrô tách ra từ axit piruvic trong chu trình Crep được chuyền đến chuỗi chuyền electron đến oxi để tạo ra nước và giải phóng năng lượng ATP. Từ 2 phân tử axit piruvic, qua hô hấp giải phóng ra 6 CO2, 6 H2O và 36 ATP.
- Từ 1 phân tử glucôzơ qua phân giải hiếu khí giải phóng ra 38 ATP và nhiệt lượng.
III. HÔ HẤP SÁNG
- Là quá trình hấp thụ ôxi và giải phóng CO2 ngoài sáng, xảy ra đồng thời với quang hợp.
- Điều kiện: cường độ quang hợp cao, CO2 ở lục lạp cạn kiệt, O2 tích lũy nhiều.
- Hô hấp sáng gây lãng phí sản phẩm quang hợp.
IV. QUAN HỆ GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP VÀ MÔI TRƯỜNG
1. Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp:
- 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 ôxi hóa trong hô hấp.
- Sản phẩm của hô hấp [CO2 + H2O] là nguyên liệu để tổng hợp nên C6H12O6 và giải phóng ôxi trong quang hợp.
2. Mối 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-Hôp: 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 - 350C.
c] Nồng độ O2
- Khi 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 $ \rightarrow$ bất lợi cho cây trồng.
d] Nồng độ CO2
- CO2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí và lên men êtilic.
- Nồng độ CO2 trong môi trường cao hơn 40% làm hô hấp bị ức chế.
Page 2
SureLRN