Trường CAO ĐẲNG SƯ PHẠM THÁI BÌNH



CHƯƠNG 4 : HÔ HẤP CỦA THỰC VẬT



Nhóm SV thực hiện:



1. VŨ THỊ ĐÀO
2. PHẠM QUỲNH HOA
3. NGUYỄN THU TRANG
4. PHẠM THANH HỢP









PH?N 1:KH�I NI?M CHUNG V? Hễ H?P C?A TH?C V?T
PH?N 2 :TI TH? V� B?N CH?T C?A Hễ H?P ? TH?C V?T
PH?N 3:CU?NG D? Hễ H?P V� H? S? Hễ H?P
PH?N 4:M?I QUAN H? GI?A Hễ H?P V� HO?T D?NG SINH Lí TRONG C�Y
PH?N 5 :?NH HU?NG C?A C�C DI?U KI?N NGO?I C?NH D?N Hễ H?P
PH?N 6:Hễ H?P V� V?N D? B?O QU?N NễNG S?N PH?M

PHầN 1 : Khái NiÊm chung về hô hấp ở thực vật


PHƯƠNG TRìNH TổNG QUáT


C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Q

Định nghĩa: Hô hấp của thực vật là quá trình phân giải oxi hoá các chất hữu cơ thành khí cacbonic và nước đồng thời giải phóng năng lượng cung cấp cho tất cả hoạt động sống của cây và tạo ra các sản phẩm trung gian cho quá trình sinh tổng hợp chất khác nhau trong cây.


phần 2 : ti thể và bản chất của hô hấp ở thực vật

1 : Ty th?
Thực hiện QT vận chuyển điện tử liên hợp với p/ư phosphoryl hóa để tổng hợp ATP
Màng cơ bản
Tạo vách ăn sâu vào không gian bên trong ty thể
Các oxixom trên các vách ngăn, chứa nhiều enzym của mạch chuyển điện tử
Diện tích tiếp xúc lớn  quá trình phosphoryl hóa thuận lợi
Màng trong
Q
Ty thể gồm những hạt lipoprotein, 65 – 70% protein, 25 – 30% lipid.
Tự tổng hợp được protein nhờ có ADN và ARN riêng.
Chức năng



“Trạm biến thế năng lượng”
Tổng hợp protein riêng và thực hiện di truyền tế bào chất
Tổng hợp protein riêng
Thực hiện di truyền tế bào chất
2 . B¶n chÊt hãa häc cña h« hÊp

2 : Bản chất hóa học của hô hấp
Qu¸ tr×nh ®­êng ph©n
Pha yếm khí – con đường đường phân glicolysis
Xảy ra ở tế bào chất
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2H3PO4  2CH3COCOOH + 2ATP + 2 NADH + zH+
3 CO2
5 cặp điện tử H+
2 cặp của acid pyruvic
3 cặp của nước.
H  H2O
Năng lượng của điện tử
 tổng hợp ATP
2- Bản chất hóa học của hô hấp

Chu tr×nh Krep
Xảy ra ở khoang trong ty thể
2 C3H4O3 + 6 H2O + 5 O2  6 CO2 + 10 H2O
Tạo năng lượng khá lớn: tương đương 15 ATP
Là chu trình cơ bản nhất mà cả thế giới sinh vật sử dụng để OXH chất hữu cơ và giải phóng năng lượng
1
2
3
4
Giải độc amon cho cây khi dư thừa nitơ dưới dạng NH3  bón phân đạm cần tăng cường hô hấp cho cây
Tạo nhiều sản phẩm trung gian  nguyên liệu quan trọng cho tổng hợp chất hữu cơ khác cho cây
Ý NGHĨA CỦA PHA HIẾU KHÍ

2 : Bản chất hóa học của hô hấp
Chuçi truyÒn electron

Electron sÏ ®­îc chuyÓn vËn tõ NADH2 sÏ ®­îc vËn chuyÓn ®Õn O2cña kh«ng khÝ ®Ó t¹o nªn O2- råi kÕt hîp víi 2H+ ®Ó t¹o H2O.
Cã c¸c chÊt h­íng dÉn ®­êng ®i cña electron ®Ó electron ®i ®óng h­íng t¹o nªn chuçi chuyÓn vËn electron ( CCV§T) trong h« hÊp nªn gäi lµ CHUçI H¤ HÊP
Sự liên hệ giữa chuỗi vận chuyển điện tử và photphoryl hóa
Hai quá trình diễn ra song song nhưng không phải lúc nào cũng liên hợp với nhau được
Trường hợp bình thường
Liên kết chặt chẽ với nhau
Năng lượng được sản sinh trong quá trình vận chuyển điện tử ngay lập tức được liên kết vào ATP để dự trữ năng lượng
 HÔ HẤP HỮU HIỆU
Trường hợp không bình thường
- (stress: nhiệt độ quá cao, quá thấp, hạn hán, sâu bệnh …)
Màng trong của ty thể bị tổn thương.
Hai quá trình tách biệt nhau  năng lượng sản sinh dưới dạng nhiệt vô ích
 HÔ HẤP VÔ HIỆU
II.2- Bản chất hóa học của hô hấp
LÊN MEN

Quá trình lên men rượu có thể tồn tại ở các mô thực vật được cung cấp oxi một cách bình thường.
Hiệu quả năng lượng thấp  mô cây bị đói, mô bị mất các chất trung gian khác nhau đã được hình thành trong hô hấp hiếu khí
Oxi hóa yếm khí không phải một bệnh lý mà tùy vào điều kiện bên trong, bên ngoài, luôn xảy ra và cùng với hô hấp hiếu khí là một trong những quá trình không đổi của sự trao đổi khí ôxi hóa trong mô thực vật bậc cao.
Glucozo + 2 ADP + 2 Pi
2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP
2 lactat + 2 ATP
Quá trình photphorin hóa oxi hóa
Trong mô, đồng thời với quá trình OXH có sự hấp thụ photpho vô cơ
Năng lượng giải phóng ra trong quá trình OXH được cố định lại trong mối liên kết giữa photpho vô cơ và sản phẩm OXH
Các nhóm Photphat giàu năng lượng được chuyển đến ADP  tạo thành ATP
Sự OXH dường như liên kết với với quá trình photphorin hóa của ADP
 Quá trình “photphorin hóa oxi hóa”
Quá trình photphorin hóa oxi hóa
AH2 + B + ADP + P vô cơ  A + BH2 + ATP
AH2: chất cho và B: chất nhận điện tử
Phản ứng chuyển điện tử từ AH2 đến B:
nguồn NL tạo mối liên kết cao năng thứ 2 trong ATP
Photphorin hóa
trên mức độ
cơ chất
Photphorin hóa
trên mức độ
enzym
Có 2 dạng photphorin hóa OXH
Tổng kết năng lượng của quá trình hô hấp hiếu khí: trong đó 2 ATP hình thành ở mức độ photphoryl hóa cơ chất. 34 ATP hình thành ở mức độ photphoryl hóa oxi hóa
Phần 3 : cường độ hô hấp và hệ số hô hấp
3.1 Cường độ hô hấp
Xác định bằng lượng O2 cây hút vào hoặc lượng CO2 cây thải ra trên một đơn vị khối lượng trong một đơn vị thời gian.
Cường độ hô hấp giảm theo tuổi cây
Thay đổi theo từng giai đoạn phát triển
của cây
Mô già có Ihh nhỏ hơn mô non 10-20 lần
Thay đổi theo từng bộ phận, cơ quan
của một cây
Thay đổi theo nhiều loài khác nhau
Cường độ hô hấp Ihh


Cường độ hô hấp là một chỉ tiêu quan trọng để biểu thị
khả năng hô hấp của thực vật đồng thời nó rất nhạy cảm
với tácđộng của điều kiện ngoại cảnh chỉ tiêu đánh giá ảnh
hưởng của các nhân tố đến quá trình hô hấp.

Ý nghĩa của cường độ hô hấp
1
2
3
Đánh giá khả năng hô hấp của các loại cây khác nhau  Có biện pháp điều chỉnh hô hấp cho có lợi với mục đích của con người
Đánh giá khả năng này mầm của hạt trong quá trình ngâm ủ hạt giống: Ihh càng cao  khả năng nảy mầm càng lớn  ngâm 3 sôi 2 lạnh, tăng cường O2, thải chất độc do yếm khí tạo nên
Đánh giá biện pháp thích hợp trong bảo quản hạt giống: giảm Ihh đến tối thiểu  giảm tiêu hao chất hữu cơ  phơi khô kiệt để giảm nhiệt, bảo quản ở to thấp …
3.2 Hệ số hô hấp RQ
RQ = số phân tử CO2 thải ra / số phân tử O2 hút vào trong quá trình hô hấp
Tùy bản chất hô hấp và tình trạng hô hấp
RQ =1  nguyên liệu hô hấp là glucid và OXH triệt để (hô hấp háo khí)
RQ <1  nguyên liệu hô hấp là các acid amin, acid béo và protein, lipid .. OXH triệt để
D
RQ > 1  nguyên liệu hô hấp là các acid hữu cơ và OXH triệt để
Sự biến đổi của RQ
Ý nghĩa của hệ số hô hấp
Xác định được RQ  biết bản chất mà nguyên liệu cây đang sử dụng trong hô hấp
1
2
3
Biện pháp gieo trồng hợp lý: cugn cấp nhiều oxi  tăng cường độ hô hấp: RQ càng nhỏ  càng phải làm đất kĩ hơn do cần nhiều O2 hơn
Biện pháp bảo quản thích hợp: RQ càng nhỏ càng cần nhiều oxi hơn  bảo quản trong điều kiện kín hơn để ngăn oxi tiếp xúc với nguyên liệu hô hấp
Phần 4 : mối quan hệ giữa hô hấp và các hoạt động sinh lý trong cây
Hô hấp và quang hợp
Hô hấp và quang hợp là hai chức năng sinh lý quan trọng quyết định quá trình trao đổi chất và năng lượng trong cây. Mối quan hệ giữa hai quá trình này quyết định năng suất cây trồng.
Quan hệ đối kháng






Quan hệ đối kháng:

QUANG HỢP
6 CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2 - Q

H¤ HÊP
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Q

Quan hệ đồng nhất:

Sản phẩm trung gian giống nhau: các đường 3 cacbon (APG,ALPG…), 6 cacbon (glucozophotphat, fructozophophat…)
Các enzym giống nhau, đều tạo ra các chất khử cao năng:
Cả hai quá trình đều tiến hành photphoryl hóa để tổng hợp nên ATP từ ADP và P vô cơ. Tuy nhiên , về nguồn gốc năng lượng thì khác nhau: hoặc là từ ánh sáng trong quang hợp hay từ liên kết hóa học của các hợp chất hữu cơ trong hô hấp.
Năng suất sinh vật học ( NSsvh) là kết quả của lượng chất hữu cơ được tạo ra trong quang hợp trừ đi lượng chất hữu cơ tiêu hao trong hô hấp.
Hay NSsvh = Quang hợp – Hô hấp
Điều chỉnh mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp trong quần thể cây trồng:

Để một quần thể có năng suất cao thì một mặt cần nâng cao hoạt động quang hợp tạo ra chất hữu cơ, mặt khác cần giảm hô hấp vô hiệu xuống mức tối thiểu

Tránh tình trạng diện tích lá của quần thể quá cao (lốp, cấy dày..), tầng lá trên che tầng lá dưới, chất hữu cơ được tạo ra ở tầng lá trên chỉ dùng để nuôi tầng lá dưới và toàn cây, chất hữu cơ không được tích lũy và lâu ngày cây sẽ chết. điều chỉnh diện tích là đạt mức độ tối ưu, quần thể có tích lũy cao nhất.
Hô hấp và sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng ở cây
Hô hấp và sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng ở cây
1.Hô hấp và sự hút nước
Hô hấp cung cấp năng lượng cho sự hấp thu nước và vận chuyển nước đi lên các bộ phận trên mặt đất.Vì vậy, nếu hô hấp của rễ bị ức chế thì sự xâm nhập nước vào rễ bị chậm và có thể bị dừng.
Do thiếu oxy mà rễ cây hô hấp yếm khi, không đủ năng lượng cho hút nước, cây bị héo.
Hô hấp của rễ giảm, thiếu năng lượng cho hút nước dẫn đến hạn chế sinh lý.
Hô hấp và sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng ở cây
2. Hô hấp và hút khoáng
Hô hấp của rễ là rất cần thiết cho quá trình xâm nhập chất khoáng chủ động. Nếu hô hấp của rễ bị giảm và ngừng thì hút khoáng cũng ngừng  bón phân, sục bùn…
Hô hấp tạo các nguyên liệu cho sự trao đổi các ion khoáng giữa rễ cây và keo đất. Hô hấp của rễ tạo ra CO2, tác dụng với H2O để tạo ra H2CO3 rồi phân ly:


Ion H+ làm nguyên liệu để trao đổi với các cation K+, Ca2+… còn HCO3- trao đổi với các anion NO3-, PO43-, các ion khoáng được trao đổi hút bám trên bề mặt rễ và sau đó vận chuyển vào bên trong rễ

Hô hấp và tính chống chịu của cây với điều kiện bất lợi

Hô hấp tạo xetoaxit đồng hóa NH3, tránh hiện tượng độc  cây chịu được thừa đạm

Nhiệt độ cao, thừa đạm  cây trồng chết: protein bị phân hủy, giải phóng NH3 gây độc amon cho cây.
1. Hô hấp và tính chịu nóng, chịu đạm
Hô hấp và tính chống chịu của cây với điều kiện bất lợi
2. Hô hấp và tính chống chịu sâu bệnh. Tính miễn dịch của thực vật
Tăng cường hô hấp khi cây bị bệnh là phản ứng thích nghi của cây chống lại bệnh
Khi bị bệnh thì 2 quá trình hô hấp và photphoryl hóa tách rời nhau, làm giảm ATP  sản sinh năng lượng dưới dạng nhiệt làm tăng nhiệt độ cơ thể. Các giống cây chịu bệnh có khả năng đảm bảo được mối liên kết giữa 2 quá trình để sinh ATP
Hô hấp của cây chủ có khả năng OXH các độc tố do VSV tiết ra: phenol, quinol, tanin có thể coi là chất sát khuẩn
Cung cấp năng lượng để cây chống chịu với sự xâm nhập và hoạt động của các VSV.
 Hô hấp có ý nghĩa quan trọng trong tính miễn dịch của thực vật. Tăng cường hô hấp trong cây bị bệnh là phản ứng tự vệ cùa cơ thể chống lại các VSV gây bệnh



CHƯƠNG 5 : ?NH HU?NG C?A CáC DI?U KI?N NGO?I C?NH D?N Hễ H?P
Hô hấp và nhiệt độ


Sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên cường độ hô hấp thông qua ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme
Trong giới hạn nhiệt độ sinh lý, cường độ hô hấp tăng khi nhiệt độ tăng.

ĐỊNH LUẬT VAN-HOP: Tăng nhiệt độ lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên 2  3 lần: -Q10=2-3 nhưng sự diễn biến của Q10 khá phức tạp.
Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp khoảng 35oC tuy nhiên chỉ nên duy trì ngắn hạn vì duy trì lâu cây sẽ bị suy kiệt do tổn thương.
Nhiệt độ tối thiểu phụ thuộc vào loài và vùng sinh thái: vùng nhiệt đới không dưới 10oC, vùng hàn đới không dưới 0oC thông lá nhọn: -25oC
Nhiệt độ tối đa mà hô hấp còn diễn ra được: 45-50oC.

Hô hấp và độ ẩm của mô
Ảnh hưởng của hàm lượng nước trong mô lên hô hấp phụ thuộc vào đặc điểm sinh thái của mô.
Có thể chia làm 2 loại mô để xem xét ảnh hưởng của hàm lượng nước đến hô hấp là các loại hạt và mô tươi sống.

Ảnh hưởng của độ ẩm lên hô hấp hạt.
Hàm lượng nước trong mô giảm thì hô hấp giảm và ngược lại.
Ví dụ: hạt lúa mì độ ẩm là 12% có cường độ hô hấp là 1,5mg CO2/kg hạt.h, khi độ ẩm tăng tới 30-35% hô hấp tăng hàng nghìn lần.
Độ ẩm thấp nước ở dạng liên kết, không tham gia phản ứng nên hô hấp giảm.
Độ ẩm mà ở đó xuất hiện nước tự do và hô hấp tăng mạnh gọi là độ ẩm tới hạn. Đối với đại bộ phân các cây họ lúa độ ẩm tới hạn là 14,5-15,5%, họ dầu: 8-9%




Hô hấp và độ ẩm của mô




Với các loại mô tươi sống, ảnh hưởng của hô hấp đến độ ẩm phức tạp hơn.
Độ ẩm bão hòa hay gần bão hòa cường độ hô hấp nhỏ nhất
Khi mới bị mất nước cường độ hô hấp tăng nhưng khi mất nước quá nhiều hô hấp lại giảm xuống.

Hô hấp và thành phần khí


Ảnh hưởng của O2: Hàm lượng oxi tối ưu cho hô hấp khoảng 20%, khi hàm lượng O2 giảm xuống dưới 5% hô hấp hướng về yếm khí và đường phân chiếm ưu thế.
Ảnh hưởng của CO2: theo quy luật chung khi tăng hàm lượng CO2, hô hấp giảm.
Hô hấp và dinh dưỡng khoáng


Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng đến hô hấp phức tạp có thể trực tiếp hay gián tiếp, tác động riêng rẽ hay tổng hợp
Một số nguyên tố khoáng tham gia hình thành cơ quan hô hấp: P,S…
Nhiều nguyên tố tham gia cấu tạo hệ enzyme hô hấp: Fe, P, S…
PHầN 6 : hô hấp và vấn đề bảo quản nông sản phẩm
Nguyên tắc chung
Bảo quản nông sản dựa trên‘
hô hấp là giảm hô hấp đến
mức tối thiểu.§Æc biÖt lµ h« hÊp v« hiÖu
Mục tiêu
Bảo tồn được nông phẩm cả
về số lượng và chất lượng
trọng thời gian bảo quản.
Hậu quả của hô hấp đối với bảo quản nông sản
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Q
Hậu quả của hô hấp đối với bảo quản nông sản

Làm tiêu hao chất hữu cơ của nông sản
Làm tăng độ ẩm trong nông sản tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động mạnh hơn
Làm tăng nhiệt độ trong khối nông sản hô hấp và hoạt động của vi sinh vật cũng tăng theo
Làm thay đổi thành phần khí, O2 giảm, CO2 tăng đến một mức độ nhất định nông sản sẽ chuyển sang hô hấp yếm khí, các chất hữu cơ nhanh chóng bị phân hủy.
Các biện pháp khống chế hô hấp trong bảo quản nông sản
Khống chế độ ẩm của nông sản:
Với các loại hạt: phơi khổ để đưa đổ ẩm nhỏ hơn độ ẩm tới hạn khoảng 10-13%. Do hô hấp sinh ra nước nên trong quá trình bảo quản thỉnh thoảng phải đem nông sản phơi lại
Với các loại rau, quả: cần giữ trong độ ẩm gần như bão hòa bằng tưới, phun nước

Khống chế bằng nhiệt độ: Nông sản được bảo quản lạnh để làm giảm hô hấp. Tùy từng loại nông sản mà có nhiệt độ bảo quản khác nhau: khoai tây:4oC, cải bắp 1oC, cam chanh: 6oC


Khống chế bằng thành phần khí trong môi trường
Khi tăng nồng độ CO2, giảm nồng độ O2 trong môi trường bảo quản thì ức chế hô hấp. Tuy nhiên cần kết hợp làm khô hạt để tránh hô hấp yếm khí xảy ra làm phân hủy các chất hữu cơ nhanh hơn.
Có 3 phương pháp để khống chế thành phần khí trong m«i tr­êng b¶o qu¶n :
Bảo quản kín trong túi polyetylen hay trong chum, vại được sử dụng để bảo quan các loại nông sản giàu protein như đậu đỗ có hệ số hô hấp <1 và các loại hoa quả xuất khẩu như chuối, cam…
Bảo quản mở với sự xâm nhập tự do của không khí áp dụng với các loại hạt có hệ số hô hấp bằng 1 như các hạt ngũ cốc mà không phải khống chế O2
Bảo quản trong môi trường khí biến với một tỷ lệ nhất định các khí CO2, N2, O2 tùy loại nông sản. Phương pháp này cho hiệu quả rất cao, hô hấp được giảm tối đa, chất lượng nông sản được đảm bảo.


XIN CHÂN THàNH C?M ƠN