1. Hô hấp ở thực vật là gì?
- Hô hấp ở thực vật là quá trình ôxi hóa sinh học (dưới tác động của enzim) nguyên liệu hô hấp, đặc biệt là glucôzơ của tế bào sống đến CO2 và H2O, một phần năng lượng giải phóng ra được tích lũy trong ATP.
- Phương trình tổng quát: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Q (nhiệt + ATP)
- Bản chất của hô hấp ở thực vật:
+ Quá trình phân giải các chất hữu cơ được phân chia thành 2 dạng cơ bản là phân giải hiếu khí và phân giải kị khí. Đặc điểm chung của 2 con đường này là đều trải qua quá trình đường phân. Tuy nhiên, nếu như sau đường phân và ôxi hoá axit piruvic, phân giải kị khí trải qua quá trình lên men thì trong phân giải hiếu khí, sau giai đoạn nói trên sẽ là chu trình Crep và chuỗi chuyền êlectron hô hấp xảy ra trong ti thể.
+ Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy từ 1 phân tử glucôzơ, khi trải qua phân giải hiếu khí sẽ tạo ra 38 ATP và nhiệt lượng. Đây có thể nói là con đường phân giải chất hữu cơ mang lại hiệu quả năng lượng cao nhất trong sinh giới.
+ Trong hô hấp ở thực vật có một hình thức khá đặc biệt, đó là hô hấp sáng. Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ O2 và thải khí CO2 ngoài ánh sáng. Hiện tượng này gây lãng phí sản phẩm quang hợp và chỉ gặp ở nhóm thực vật C3.
- 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 đang có các hoạt động sinh lí mạnh như hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang sinh trưởng.
- Bào quan thực hiện chức năng hô hấp chính là ti thể.
2. Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật
- Năng lượng nhiệt thải ra để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật.
- Năng lượng hô hấp tích lũy trong phân tử ATP được sử dụng cho các hoạt động sống của cây như vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp các chất hữu cơ (prôtêin, axit nuclêic,…), sửa chữa những hư hại của tế bào…
- Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian cho các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác trong cơ thể
3. Quan hệ giữa hô hấp và môi trường, hô hấp và quang hợp
* Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường
Nước
- Vai trò của nước đối với hô hấp:
+ Nước là dung môi, là môi trường cho các phản ứng hóa sinh xảy ra trong hô hấp
+ Tham gia trực tiếp vào quá trình oxi hóa nguyên liệu hô hấp
- Hàm lượng nước và cường độ hô hấp:
+ Cường độ hô hấp tỷ lệ thuận với hàm lượng nước của cơ thể, cơ quan hô hấp
+ Hàm lượng nước trong cơ quan hô hấp càng cao thì cường độ hô hấp càng cao và ngược lại
Nhiệt độ
- Khi nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp tăng theo đến giới hạn mà hoạt động sống của tế bào vẫn còn bình thường.
- Sự phụ thuộc của hô hấp vào nhiệt độ tuân thủ định luật Van – Hôp: Q10 = 2-3 (tăng nhiệt độ thêm 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên 2 – 3 lần).
Ôxi
- Cơ sở khoa học:
+ Oxi tham gia trực tiếp vào oxi hóa các chất hữu cơ trong hô hấp
+ Oxi là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi chuyền điện tử, sau đó hình thành nước
- Ảnh hưởng của nồng độ O2 tới hô hấp:
+ Khi nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống 5% thi cây chuyển sang phân giải kị khí.
Hàm lượng CO2
CO2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí cũng như của lên men êtilic. Nồng độ CO2 cao (> 40%) sẽ ức chế hô hấp.
* Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp
Nguyên liệu của hô hấp là sản phẩm của quá trình quang hợp và ngược lại. Do đó đây là hai hoạt động chuyển hoá vật chất có mối liên hệ mật thiết với nhau, đảm bảo cho sự hoạt động nhịp nhàng và ổn định của cơ thể thực vật.
4. Ứng dụng hô hấp trong bảo quản nông sản
Hô hấp chịu ảnh hưởng của môi trường và điều chỉnh các yếu tố môi trường là biện pháp bảo quản nông phẩm.
Dựa vào kiến thức về hô hấp và mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường người ta đã áp dụng các biện pháp bảo quản nhằm ngăn chặn các yếu tố bất lợi cho hoạt động hô hấp cụ thể:
- Bảo quản khô: Biện pháp bảo quản này thường được sử dụng để bảo quản các loại hạt trong các kho lớn. Trước khi đưa hạt vào kho, hạt được phơi khô với độ ẩm khoảng 13 – 16°C tùy theo từng loại hạt.
- Bảo quản lạnh: Phần lớn các loại thực phẩm, rau quả được bảo quản bằng phương pháp này. Chúng được giữ trong các kho lạnh ở các ngăn có nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: khoai tây ở 4°C, cải bắp ở 1°C, cam chanh ở 6°C, các loại rau khác là 3 – 7°C.
- Bảo quản trong nồng độ CO2 cao gây ức chế hô hấp: Đây là biện pháp bảo quản hiện đị và cho hiệu quả bảo quản cao. Biện pháp này thường sử dụng trong các kho kín có nồng độ CO2 cao hoặc đơn giản hơn là các túi poolietilen. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ CO2 thích hợp là điều hết sức quan trọng đối với các đối tượng bảo quản và mục đích bảo quản.