1. Định nghĩa hô hấp thực vật
- Hô hấp ở thực vật là quá trình phân giải hoàn toàn nguyên liệu hữu cơ (trước hết là gluxit) với sự tham gia của oxi không khí tạo thành các sản phẩm vô cơ cuối cùng nghèo năng lượng là CO2 và H2O, đồng thời giải phóng 1 lượng lớn năng lượng cung cấp cho tất cả hoạt động sống của cơ thể và tạo ra những sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho các quá trình trao đổi chất khác nhau ở trong cây.
- Phương trình tổng quát: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Q (nhiệt + ATP)
- Thực vật không có cơ quan phụ trách quá trình hô hấp. Vì vậy, quá trình hô hấp diễn ra trong tất cả các cơ quan của cơ thể thực vật, đặc biệt là các cơ quan đang xảy ra hoạt động sinh lí mạnh. Ví dụ: hạt đang nảy mầm, hoa và quả đang trong quá trình sinh sôi nảy nở.
- Bào quan chính tham gia hô hấp: Ty thể là bào quan đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp và được xem là “trạm biến thế” năng lượng ở tế bào. Sự thay đổi số lượng, hình dạng, kích thước của ty thể phụ thuộc vào từng tế bào, từng cơ quan, từng loài khác nhau và mức độ trao đổi chất của chúng.
- Cường độ hô hấp của thực vật phụ thuộc vào các nhân tố ngoại cảnh. Trong đó điển hình là nước, nhiệt độ, ôxi và hàm lượng khí cacbônic.
2. Bản chất của hô hấp ở thực vật là gì?
- Bản chất của quá trình hô hấp ở thực vật: Hô hấp ở thực vật là quá trình oxi hóa hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng ATP cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.
- 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.
3. Hô hấp có vai trò như thế nào đối với cơ thể thực vật?
- Hô hấp được xem là quá trình sinh lí trung tâm của cây xanh, có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng.
- Giúp chuyển hóa năng lượng:
+ Quá trình hô hấp giải phóng và chuyển hóa năng lượng tích lũy trong các hợp chất hữu cơ thành năng lượng dễ sử dụng trong các phân tử ATP để sử dụng có nhiều hoạt động sống ở thực vật. Thông qua quá trình hô hấp, năng lượng hóa học tự do dưới dạng ATP được giải phóng từ các hợp chất hữu cơ. Năng lượng ATP này được sử dụng cho các quá trình sống của cơ thể: quá trình trao đổi chất, quá trình hấp thụ, quá trình vận chuyển chủ động các chất, quá trình vận động sinh trưởng, quá trình quang sinh học,… Cụ thể là một phân tử glucozo khi hô hấp hiếu khí sẽ giải phóng 36 ATP, tức là cơ thể thực vật đã thu được gần 50% năng lượng trong một phân tử glucozo (674 kcal/M).
+ Một lượng lớn năng lượng được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt giúp thực vật chống chịu điều kiện lạnh và làm bay hơi một số hợp chất dẫn dụ côn trùng tham gia quá trình thụ phấn.
- Giúp trao đổi chất: Quá trình hô hấp tạo ra các chất trung gian, chúng là nguyên liệu của các quá trình tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác nhau cho tế bào và cơ thể thực vật.
4. Ý nghĩa của quá trình hô hấp ở thực vật
- Quá trình hô hấp có ý nghĩa là tạo ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống cho tế bào và cơ thể. Hô hấp là thực vật sẽ lấy khí oxi để phân giải chất hữu cơ sản sinh ra năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống cho cây, đồng thời thải ra khí cacbonic và hơi nước. Các năng lượng này được sửu dụng cho chính các hoạt động sống của thực vật như tổng hợp nên các chất cần thiết cho tế bào, vận chuyển các chất qua màng, sinh công cơ học, ....
- Quá trình hô hấp tạo được nhiều hợp chất trung gian, chúng lại là nguyên liệu đầu vào cho quá trình tổng hợp nên các chất hữu cơ khác nhau của cơ thể. Do đó hô hấp không thể là quá trình phân giải các chất đơn thuần mà nó còn có ý nghĩa cả trong quá trình tổng hợp.
- Hô hấp hình thành nên cơ sở năng lượng và nguyên liệu giúp cây có khả năng chống chịu đối với những điều kiện ngoại cảnh bất lợi như dịch bệnh, nắng nóng, rét buốt,...
- Trong quá trình sản xuất, việc hiểu biết về hô hấp sẽ giúp ta nghĩ ra các biện pháp điều chỉnh được hô hấp theo hướng mong muốn của con người như giảm thiểu hô hấp không hiệu quả, tránh được các loại hô hấp yếm khí và khống chế hô hấp giúp bảo quản nông sản để giảm thiểu hao hụt chất hữu cơ trong quá trình hô hấp.