Lý thuyết Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 6: Hô hấp ở thực vật

Với tóm tắt lý thuyết Sinh học 11 Bài 6: Hô hấp ở thực vật sách Kết nối tri thức hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh 11.

Lý thuyết Sinh 11 Kết nối tri thức Bài 6: Hô hấp ở thực vật

(199k) Xem Khóa học Sinh 11 KNTT

I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Khái niệm

- Khái niệm: Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời tạo ra ATP và nhiệt năng.

- Đặc điểm: Hô hấp có thể diễn ra trong điều kiện có oxygen (hô hấp hiếu khí) hoặc không có oxygen (lên men). Ở thực vật, hô hấp hiếu khí là hình thức hô hấp chủ yếu.

- Phương trình tổng quát của hô hấp hiếu khí:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Năng lượng (ATP + Q)

2. Vai trò của hô hấp

- Giải phóng năng lượng ATP cung cấp cho hầu hết các hoạt động sống của cây như tổng hợp và vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng,...

- Giải phóng nhiệt năng giúp duy trì nhiệt độ cơ thể, đảm bảo cho các hoạt động sống trong cơ thể thực vật diễn ra một cách bình thường.

- Tạo ra các sản phẩm trung gian (đường 3 carbon, pyruvate,...) là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo,…

II.CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

- Hô hấp ở thực vật có thể diễn ra theo 2 con đường: hô hấp hiếu khí và lên men.

Sơ đồ con đường hô hấp hiếu khí và lên men ở thực vật

1. Hô hấp hiếu khí

- Là con đường diễn ra phổ biến ở thực vật trong điều kiện bình thường,có O₂.

- Diễn ra mạnh ở các tế bào, mô, cơ quan đang có các hoạt động sinh lí mạnh như hạt đang nảy mầm, cây đang ra hoa, tạo quả,...

- Cơ chế: Hô hấp hiếu khí gồm 3 giai đoạn là đườngphân, oxy hoá pyruvate và chu trình Krebs, chuỗi truyền electron.

Sơ đồ tóm tắt quá trình hô hấp hiếu khí

a. Đường phân

- Vị trí diễn ra: tế bào chất, trong điều kiện không có O₂(kị khí).

- Diễn biến: Là quá trình biến đổi phân tử glucose thành pyruvate.

- Sản phẩm: Từ 1 phân tử glucose sẽ tạo ra 2 phân tử pyruvate, 2 phân tử ATP, 2 phân tử NADH.Thực tế đã tạo ra 4 phân tử ATP nhưng do 2 phân tử ATP đã được sử dụng để hoạt hóa glucose nên chỉ thu được 2 ATP.

Sơ đồ đường phân (a) và con đường tổng hợp ATP trong đường phân (b)

- Phương trình tổng quát:

Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD⁺ → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH

b. Oxy hoá pyruvate và chu trình Krebs

- Vị trí diễn ra: chất nền ti thể.

- Diễn biến:

+ Hai phân tử pyruvate tạo ra được chuyển vào chất nền ti thể, tại đây, chúng được biến đổi thành 2 phân tử acetyl-CoA, 2 NADH và 2 CO₂.

+ Sau đó, 2 phân tử acetyl-CoA đi vào chu trình Krebs. Mỗi phân tử acetyl-CoA bị chuyển hoá hoàn toàn giải phóng ra 2 CO₂, 3 NADH, 1 FADH₂, và 1 ATP.

- Sản phẩm: 6 CO₂, 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH₂.

- Phương trình tổng quát:

2 pyruvate+ 2 ADP + 2 Pi + 8 NAD⁺ + 2 FAD

→ 6 CO₂ + 2 ATP + 8 NADH + 2 FADH₂

Sơ đồ tóm tắt chu trình Krebs

c. Chuỗi truyền electron

- Vị trí diễn ra: màng trong ti thể.

- Diễn biến:

+ Electron sẽ được truyền từ các phân tử NADH và FADH(được tạo ra từ các giai đoạn trước) tới O₂ qua một chuỗi các phản ứng oxi hoá khử, cuối cùng tạo ra ATP và nước.

+ Khi oxi hóa hoàn toàn 1 phân tử NADH sẽ giải phóng năng lượng tương đương 2,5 ATP; 1 phân tử FADH₂ sẽ giải phóng năng lượng tương đương 1,5 ATP.

Chuỗi truyền electron trong hô hấp hiếu khí

- Sản phẩm: Đây là giai đoạn thu được nhiều ATP nhất (khoảng 28 ATP).

→Như vậy, từ 1 phân tử glucose, qua hô hấp hiếu khí giải phóng 6 phân tử H₂O,6 phân tử CO₂ và tạo ra 30 – 32 phân tử ATP. Đây là nguồn năng lượng lớn cung cấp cho các hoạt động sống của cây, đảm bảo cho cây tồn tại và phát triển.

2. Lên men

- Lên men chỉ xảy ra trong điều kiện thiếu O₂như trường hợp rễ cây bị ngập úng, hạt ngâm trong nước,...Lên men là một phản ứng thích nghi của cây, giúp cây tồn tại tạm thời trong điều kiện thiếu O₂.

- Vị trí diễn ra:tế bào chất.

- Diễn biến: gồm giai đoạn đường phân và lên men.

Sơ đồ tóm tắt 2 con đường lên men lactate và ethanol

+ Giai đoạn đường phân: diễn ra tương tự như hô hấp hiếu khí, tạo ra được 2 pyruvate, 2 ATP, 2 NADH.

+ Giai đoạn lên men: pyruvate được tạo ra từ quá trình đường phân, trong điều kiện không có O₂ sẽ lên men tạo thành ethanol hoặc lactate.

→Như vậy, 1 phân tử glucose phân giải theo con đường lên men chỉ thu được 2 phân tử ATP, ít hơn rất nhiều so với hô hấp hiếu khí.

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

1. Nước

- Nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng hoá học xảy ra, đồng thời hoạt hoá các enzyme hô hấp, từ đó ảnh hưởng đến cường độ hô hấp.

- Trong giới hạn nhất định, cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước.

- Các hạt khô đang ở trạng thái ngủ, nghỉ có hàm lượng nước rất thấp, khi hạt hút nước và nảy mầm thì cường độ hô hấp tăng nhanh. Ví dụ: Hạt ngô, hạt thóc phơi khô có hàm lượng nước khoảng 11 – 12%; khi hàm lượng nước trong hạt tăng lên 14 – 15% thì cường độ hô hấp tăng lên 4 – 5 lần; tăng hàm lượng nước lên 30 – 35% thì cường độ hô hấp tăng lên hàng nghìn lần.

Cường độ hô hấp giảm khi hàm lượng nước trong hạt giảm

2. Nhiệt độ

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của các enzyme hô hấp, từ đó ảnh hưởng đến cường độ hô hấp.

- Trong giới hạn nhất định, khi nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp cũng tăng, thúc đẩy sự nảy mầm của hạt, tạo năng lượng cung cấp cho các giai đoạn tiếp theo của cây non. Mỗi loại hạt khác nhau thường có giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm khác nhau.

Giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm của một số loại hạt

3. Hàm lượng O₂

- Khí O₂ là nguyên liệu của hô hấp nên nồng độ O₂ ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hô hấp.

- Nếu hàm lượng O₂ trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp bị ảnh hưởng; dưới 5% thì cây chuyển sang con đường lên men. Khi đó, năng lượng tạo ra không đủ cung cấp cho các hoạt động của cây, cây có thể chết nếu tình trạng này kéo dài.

4. Hàm lượng CO₂

- Hàm lượng CO₂ trong không khí cao sẽ ức chế hô hấp hiếu khí, cây chuyển sang con đường lên men, tạo nhiều sản phẩm độc, gây hại cho cây trồng hoặc làm giảm sức sống của hạt.Khi hàm lượng CO₂ trong không khí tăng 35% so với nồng độ CO₂ ở điều kiện bình thường thì hầu hết các hạt giống đều mất khả năng nảy mầm.

Đồ thị mối liên hệ giữa cường độ hô hấp và nồng độ CO₂

IV. ỨNG DỤNG CỦA HÔ HẤP Ở THỰC VẬT VÀO THỰC TIỄN

Những hiểu biết về hô hấp ở thực vật đã được con người vận dụng trong trồng trọt và bảo quản nông sản nhằm nâng cao năng suất cây trồng và kéo dài thời gian bảo quản nông sản sau thu hoạch.

1. Hô hấp trong bảo quản nông sản

- Hô hấplà quá trình phân giải chất hữu cơ. Do đó, trong quá trình bảo quản nông sản, cần đảm bảo giữ được cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm bằng cách làm giảm cường độ hô hấp đến mức tối thiểu.

- Có thể kéo dài thời gian bảo quản nông sản thông qua việc khống chế các yếu tố ngoại cảnh (nước, CO₂, O₂) ảnh hưởng đến hô hấp.

a. Điều chỉnh hàm lượng nước

- Cơ sở khoa học: Trong giới hạn nhất định, hàm lượng nước tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp, vì vậy, cần điều chỉnh hàm lượng nước trong nông sản phù hợp với mục đích và đối tượng bảo quản nhằm kéo dài thời gian bảo quản.

- Ví dụ:

+ Để bảo quản hiệu quả các loại hạt, cần điều chỉnh độ ẩm của hạt về mức 10 – 13% bằng cách phơi hoặc sấy khô sau thu hoạch, sau đó cất giữ hạt trong các dụng cụ có nắp đậy hoặc trong kho.

Phơi ngô để bảo quản khô

+ Đối với các loại rau có hàm lượng nước cao, có thời gian bảo quản ngắn, cần duy trì độ ẩm không khí khoảng 90 – 95%. Độ ẩm phù hợp để bảo quản các loại quả khoảng 80 – 90%.

b. Điều chỉnh nhiệt độ

- Cơ sở khoa học: Nhiệt độ môi trường thấp làm giảm cường độ hô hấp ở thực vật, đồng thời ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật gây hỏng nông sản. Do đó, có thể điều chỉnh nhiệt độ môi trường bảo quản về mức phù hợp với từng đối tượng nông sản để kéo dài thời gian bảo quản.

- Ví dụ: Nhiệt độ tối ưu cho bảo quản khoai tây là 4 °C, cam và chanh là 6 °C, bắp cải là 1 °C.

Bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh

c. Điều chỉnh thành phần không khí trong môi trường bảo quản

- Cơ sở khoa học: Thành phần không khí, đặc biệt là hàm lượng O₂ và CO₂ trong môi trường có ảnh hưởng rõ rệt tới cường độ hô hấp ở thực vật. Vì vậy, chủ động điều chỉnh hàm lượng các khí này trong môi trường bảo quản là một trong những biện pháp bảo quản nông sản hiệu quả.

- Ví dụ: Rau được bảo quản trong môi trường có hàm lượng CO₂ là 10%, O₂ 11% hoặc N₂ 79% thì thời gian bảo quản có thể kéo dài thêm 30 – 40% so với bảo quản thông thường.

Bảo quản rau củ trong túi polyethylenekín có nồng độ CO₂ cao

2. Hô hấp trong trồng trọt

- Áp dụng một số biện pháp canh tác như làm đất (cày, bừa, xới đất) trước khi gieo hạt, làm cỏ sục bùn, vun gốc,... nhằm tạo môi trường thoáng khí, cung cấp O₂cho cây hô hấp hiếu khí.

Làm cỏ sục bùn cho lúa

- Ngoài ra, trồng cây đúng thời vụ, đảm bảo hệ thống cấp và thoát nước trong canh tác để có thể chủ động tưới tiêu hợp lí, tránh hiện tượng ngập úng cho cây, tạo điều kiện thuận lợi cho cây hô hấp hiếu khí cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống, qua đó thúc đầy quá trình sinh trưởng, phát triển, nâng cao năng suất cây trồng.

Làm rãnh thoát nước tránh ngập úng cho cây

V. MỐI QUAN HỆ GIỮA QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP

- Quang hợp và hô hấp là hai quá trìnhliên hệ chặt chẽ với nhau, phụ thuộc lẫn nhau:

+ Quang hợp tạo ra chất hữu cơ và O₂ cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp.

+ Ngược lại, CO₂ là sản phẩm của hô hấp được sử dụng làm nguyên liệu cho quang hợp. 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.

Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp trong cây

- Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp ảnh hưởng đến lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cây và quyết định đến năng suất cây trồng.

(199k) Xem Khóa học Sinh 11 KNTT

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 11 Kết nối tri thức hay khác:

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 5: Thực hành: Quang hợp ở thực vật

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 7: Thực hành: Hô hấp ở thực vật

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 8: Dinh dưỡng và tiêu hóa ở động vật

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 9: Hô hấp ở động vật

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 10: Tuần hoàn ở động vật

• Lý thuyết Sinh học 11 Bài 11: Thực hành: Một số thí nghiệm về tuần hoàn

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 11 hay khác:

• Giải sgk Sinh học 11 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Sinh 11 Kết nối tri thức
• Giải SBT Sinh học 11 Kết nối tri thức
• Giải lớp 11 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 11 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 11 Cánh diều (các môn học)

---