Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 5 - TS. Trần Thế Hùng

Chia sẻ: Caphesuadathemhanh | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 5 Hô hấp của thực vật, cung cấp cho người học những kiến thức như: Bản chất của hô hấp; Hô hấp kỵ khí và lên men; Các bước chính của quá trình hô hấp;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 5 - TS. Trần Thế Hùng

Chương V – Hô hấp của thực vật
Bản chất của hô hấp • Hô hấp là sự giải phóng năng lượng từ phâ n tử glucose được phân hủy thành các phâ n tử khí cacbonic. • Nó được thực hiện qua một loạt các bước được kiểm soát bởi các enzim. • Cần ôxi để hoàn thành quá trình trong hô h ấp hiếu khí.
Hô hấp kỵ khí và lên men • Khi chưa có ôxi trong địa chất trước đây • Đến nay: một số vi khuẩn và sinh vật • Giải phóng ít hơn 6% năng lượng so với hô hấp hiế u khí, năng lượng được lưu trữ chiếm khoảng 29% (48 Kcals năng lượng giải phóng) • Quan trọng trong một số ngành công nghiệp
Vai trò hô hấp • Hô hấp là đặc trưng của mọi cơ thể sống, là b iểu hiện của sự sống. • Hô hấp cung cấp năng lượng dạng ATP cho mọi hoạt động sống trong cơ thể. • Tạo ra nhiều sản phẩm trung gian có vai trò q uan trọng trong hoạt động sống của cơ thể. • Hô hấp làm giảm cường độ quang hợp. • Hô hấp sáng làm giảm mạnh quang hợp do ph ân huỷ nguyên liệu quang hợp, cạnh tranh ánh
Các bước chính của quá trình h ô hấp • Đường phân (Glycolysis): - Giai đoạn quan trọng đầu tiên diễn ra trong t ế bào chất và không cần oxy. - Có ba bước chính và vài bước nhỏ hơn, mỗi bước được điều khiển bởi một enzyme. - Giải phóng một lượng nhỏ năng lượng và m ột số nguyên tử hydro được lấy ra từ các hợp chất có nguồn gốc từ một phân tử glucose.
• 1. Trong một loạt các phản ứng, phân tử gluc ose sẽ chuyển thành phân tử fructose mang ha i phốt phát (P) (photphotin hóa). • 2. Phân tử đường fructose được phân cắt thàn h hai mảnh 3carbon gọi là glyceraldehyde 3 phosphate (GA3P) • 3. Một vài hyđrô, năng lượng, nước được loạ i ra từ những mảnh 3carbon, để lại axit pyru vic (tạo axit pyruvic).
• Hai phân tử ATP cung cấp năng lượng cầ n thiết để bắt đầu quá trình đường phân. • Đến khi hình thành axit pyruvic, bốn phân tử ATP được giải phóng (+ 2 phân tử ATP) . • Năng lượng vẫn còn trong axit pyruvic, dẫ n đến các ion hydro và điện tử năng lượng cao được giải phóng trong suốt quá trình t ạm thời được nắm giữ bởi một phân tử ch ất nhận, NAD (nicotinamide adenine dinuc
Hô hấp hiếu khí • Hai giai đoạn chính: chu trình Crebs (chu t rình các citric axit) và vận chuyển điện tử. • Xảy ra trong ty thể và liên quan đến nhiều bước nhỏ hơn, mỗi bước được điều khiển bởi các enzime.
Chu trình Crebs (chu trình acid citric) • Chu trình acid citric diễn ra trong cơ chất c ủa ty thể. • Trước khi vào chu trình: • Khí cacbonic được giải phóng từ axit pyru vic. • Những gì còn lại là tái cấu trúc để tạo một nhóm 2-carbon acetyl. • Nhóm acetyl này kết hợp với một phân tử chất nhận gọi là coenzyme A (CoA).
• Một ít năng lượng ban đầu bị giữ lại trong phân tử glucose được giải phóng trong suốt quá trình glycolysis. • Trong suốt chu trình Crebs, các điện tử năng lư ợng cao và hydro được liên tục loại bỏ. • Sự loại bỏ này kéo theo một loạt các axit hữu c ơ và sau sự vận chuyển, cuối cùng tạo ra các h ợp chất như NADH (reduced nicotinamide adeni ne dinucleotide) và FADH2 (reduced flavin adeni ne dinucleotide), cũng như một lượng nhỏ ATP.
Vận chuyển điện tử • NADH và FADH2 là các nhà tài trợ điện tử c ho hệ thống vận chuyển một điện tử gồm có các phân tử chất nhận đặc biệt được sắp xế p theo một trình tự chính xác trên màng bên tr ong của ty thể. • Các điện tử đi qua một chuỗi các phân tử chấ t mang, nhiều trong số đó là một phần của ph ức hợp protein, xuống một gradient năng lượ ng. • Vài chất mang điện tử này cũng nhận proton
• Sự di chuyển con thoi của các proton gây ra tí ch tụ các proton bên ngoài ma trận ty thể, thi ết lập một gradient điện hóa. • Thông qua quá trình hóa thẩm thấu, có thêm c ặp đôi phức hợp protein vận chuyển proton tr ở lại ma trận ty thể với sự phosphoryl hóa A DP để tạo thành ATP. • Việc tạo ATP sẽ dừng lại nếu có không có c ác nhà tài trợ điện tử hoặc chất nhận điện tử oxy.
• Các phân tử chất nhận bao gồm các protein c ó chứa sắt gọi là cytochromes. • Năng lượng được giải phóng tăng chậm ở m ỗi bước dọc theo hệ thống, và ATP được tạo ra từ ADP và P là bước cuối cùng trong hô h ấp hiếu khí. • Hoạt động cuối cùng khi oxy như chất nhận điện tử tạo ra H2O khi kết hợp với hydrogen.
• Hô hấp hiếu khí sử dụng một phân tử gluc ose + 6 phân tử oxy tạo ra 36 phân tử ATP , 6 phân tử carbon dioxide và 6 phân tử n ước. • Với 1 mole (180 gram) glucose bằng hô h ấp hiếu khí, giải phóng 686 Kcal năng lượ ng, với khoảng 39% được giữ trong các p hân tử ATP, phần còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt.
5.2.2. Hô hấp kỵ khí – lên me n • Hô hấp kỵ khí là quá trình phân huỷ glucose t rong đIều kiện không có O2 tham gia. Giai đo ạn đầu của hô hấp kỵ khí là đường phân. Tu y nhiên trong hô hấp kỵ khí đường phân chỉ x ảy ra giai đoạn phân huỷ glucose thành Axit p yruvic và NADH2 còn giai đoạn NADH2 thự c hiện chuỗi hô hấp không xảy ra do không c ó O2. Bởi vậy kết quả đường phân trong hô hấp kỵ khí là: • C6H12O6 => 2CH3COCOOH + 2NADH
• Phần lớn năng lượng bị giữ lại trong axit l actic, hoặc các hợp chất khác được tạo ra . • Trong hô hấp kỵ khí, hydro được lấy ra từ các phân tử glucose trong quá trình glycol ysis được kết hợp với một ion vô cơ, ví dụ , khi lưu huỳnh vi khuẩn (được thảo luận trong chương 17) chuyển đổi sulfat (SO4) lưu huỳnh (S) hoặc một hợp chất lưu huỳnh hoặc khi mộ
• 7% của tổng số năng lượng trong một phâ n tử glucose bị mất đi trong quá trình hô hấp kỵ khí hoặc lên men. • Phần lớn năng lượng đi vào quá trình lên men rượu hoặc axit lactic hoặc là tiêu tan dưới dạng nhiệt. • Chỉ có hai phân tử ATP được tạo ra.
Ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài đến hô hấp • Nhiệt độ: Nhiệt độ đóng vai trò chính trong tỷ lệ nhiề u phản ứng khác nhau xảy ra. Ví dụ, khi n hiệt độ không khí tăng từ 20°C lên đến 30 °C, tỷ lệ hô hấp thực vật tăng gấp đôi và đ ôi khi thậm chí gấp ba. • Hô hấp xảy ra nhanh hơn, năng lượng giải phóng nhiều hơn, trọng lượng giảm. • Các tế bào hô hấp chuyển đổi năng lượn g được lưu trữ như tinh bột hoặc đường t
Nước • Trong hô hấp nước vừa là sản phẩm vừa là n guyên liệu trực tiếp tham gia vào cơ chế hô h ấp. • Là môi trường cho các phản ứng trong tế bào • Tế bào sống: 90%, hạt giống trưởng thành: 1 0%. • Khi hàm lượng nước trong mô bị giảm đột n gột (hạn hán, nhiệt độ cao) hô hấp lại tăng m ạnh nhưng hiệu quả năng lượng lại thấp. Nă