Mở đầu: Để thực hiện các hoạt động sống như trao đổi nước, khoáng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản,... thực vật sử dụng nguồn năng lượng do quá trình nào cung cấp?
Quá trình cung cấp năng lượng cho thực vật chủ yếu là hô hấp, trong đó các tế bào thực vật chuyển hóa năng lượng từ glucose và các hợp chất hữu cơ khác thành năng lượng dưới dạng ATP (adenosine triphosphate) để phục vụ cho các hoạt động sống của cây.
I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Hô hấp ở thực vật là quá trình sinh lý trong đó các tế bào thực vật chuyển hóa năng lượng từ các hợp chất hữu cơ, chủ yếu là glucose, thành năng lượng hóa học dưới dạng ATP. Quá trình này diễn ra ở tất cả các tế bào trong cơ thể thực vật và là một phần quan trọng của quá trình trao đổi chất, giúp cây thực hiện các hoạt động sống như sinh trưởng, phát triển và sinh sản.
Quá trình hô hấp diễn ra chủ yếu ở các bào quan gọi là ti thể trong tế bào. Hô hấp giúp cây lấy năng lượng từ nguồn thức ăn dự trữ (glucose) để thực hiện các hoạt động sinh lý, đồng thời giải phóng khí carbon dioxide (CO2) và nước (H2O) như các sản phẩm phụ.
II. CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Câu 1. Nêu khái niệm hô hấp ở thực vật và phân tích vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật.
Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào từ các chất hữu cơ (chủ yếu là glucose) thành năng lượng hóa học (ATP), đồng thời giải phóng khí CO2 và nước. Quá trình này giúp cây thu được năng lượng cần thiết để thực hiện các hoạt động sống như sinh trưởng, phát triển, trao đổi chất và duy trì sự sống.
Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật bao gồm:
Cung cấp năng lượng cho các hoạt động sinh lý của cây, bao gồm sinh trưởng, phát triển và tái tạo tế bào.
Hỗ trợ cho việc tổng hợp các chất hữu cơ trong cây, đặc biệt là trong quá trình tổng hợp protein, axit nucleic và các phân tử quan trọng khác.
Giải phóng năng lượng để cây thực hiện các chức năng như hấp thu nước và khoáng chất từ đất, giúp cây phát triển mạnh mẽ và duy trì sự sống.
Câu 2. Con đường hô hấp hiếu khí và lên men gồm những giai đoạn nào? Nguyên liệu và sản phẩm của từng giai đoạn là gì?
Hô hấp hiếu khí và lên men là hai con đường chính trong quá trình hô hấp ở thực vật, với sự khác biệt về điều kiện oxy và các sản phẩm cuối cùng.
Hô hấp hiếu khí: Quá trình này diễn ra khi có đủ oxy. Gồm ba giai đoạn chính:
Glycolysis (đường phân): Tại đây, glucose (C6H12O6) được phân giải thành hai phân tử axit pyruvic, đồng thời tạo ra 2 ATP và 2 NADH.
Chu trình Krebs (chu trình axit citric): Axit pyruvic được chuyển hóa thành CO2 và năng lượng, tạo ra 2 ATP, 6 NADH và 2 FADH2.
Chuỗi vận chuyển electron: Đây là giai đoạn sản xuất ATP chính, trong đó các electron từ NADH và FADH2 được truyền qua chuỗi vận chuyển electron để tạo ra 34 ATP. Sản phẩm cuối cùng của hô hấp hiếu khí là CO2 và nước.
Lên men: Khi thiếu oxy, thực vật sẽ sử dụng con đường lên men. Lên men có hai loại chính:
Lên men axit lactic: Glucose được phân giải thành axit lactic và 2 ATP.
Lên men ethanol: Glucose được phân giải thành ethanol và CO2, cùng với 2 ATP. Con đường lên men chủ yếu được sử dụng trong điều kiện thiếu oxy.
III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
Câu 1. Tại sao để hạt nảy mầm cần cung cấp đủ nước?
Cung cấp đủ nước là điều kiện thiết yếu để hạt nảy mầm vì nước tham gia vào quá trình kích hoạt các enzym và các phản ứng hóa học trong hạt. Nước làm mềm lớp vỏ hạt, giúp enzyme hoạt động, từ đó giải phóng năng lượng từ các nguồn dự trữ trong hạt, giúp quá trình nảy mầm và phát triển của cây diễn ra thuận lợi.
Câu 2. Nước, nhiệt độ, hàm lượng O2, CO2 có ảnh hưởng như thế nào đến hô hấp ở thực vật? Giải thích.
Nước: Nước cần thiết cho quá trình hô hấp vì nó tham gia vào các phản ứng sinh lý trong tế bào. Nếu thiếu nước, quá trình hô hấp sẽ bị giảm sút, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây.
Nhiệt độ: Nhiệt độ cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và giúp tăng cường các phản ứng sinh học trong tế bào. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm hiệu quả của hô hấp, thậm chí có thể gây chết tế bào.
Hàm lượng O2: Oxy là yếu tố cần thiết cho quá trình hô hấp hiếu khí. Nếu thiếu oxy, cây sẽ chuyển sang hô hấp kỵ khí, làm giảm năng suất năng lượng thu được.
Hàm lượng CO2: CO2 là sản phẩm phụ của hô hấp hiếu khí, nhưng nếu hàm lượng CO2 quá cao trong môi trường, sẽ làm giảm hiệu quả của quá trình hô hấp và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.
IV. ỨNG DỤNG CỦA HÔ HẤP Ở THỰC VẬT VÀO THỰC TIỄN
Hô hấp ở thực vật có ứng dụng quan trọng trong việc bảo quản nông sản, nâng cao năng suất cây trồng và quản lý các yếu tố môi trường trong nông nghiệp. Việc điều chỉnh các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và hàm lượng khí trong không khí có thể giúp kéo dài thời gian bảo quản nông sản và cải thiện chất lượng sản phẩm.
V. MỐI QUAN HỆ GIỮA QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP
Câu 1. Sơ đồ hóa các ứng dụng thực tiễn của quá trình hô hấp ở thực vật. Vì sao điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp có thể kéo dài thời gian bảo quản nông sản và góp phần nâng cao năng suất cây trồng?
Quá trình hô hấp có vai trò quan trọng trong việc bảo quản nông sản. Sơ đồ ứng dụng thực tiễn của hô hấp có thể như sau:
Hô hấp cung cấp năng lượng cho cây trong quá trình sinh trưởng.
Việc điều chỉnh yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và khí O2 giúp giảm tốc độ hô hấp ở nông sản, kéo dài thời gian bảo quản và giảm mất mát năng lượng.
Điều chỉnh các yếu tố này cũng giúp tăng năng suất cây trồng vì cây sẽ sử dụng năng lượng hiệu quả hơn trong suốt quá trình sinh trưởng.
Câu 2. Quan sát Hình 6.2 trang 42, hãy phân tích mối quan hệ giữa 2 quá trình quang hợp và hô hấp ở thực vật.
Quá trình quang hợp và hô hấp có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong quang hợp, thực vật sử dụng năng lượng từ ánh sáng để tổng hợp glucose và giải phóng oxy. Ngược lại, trong hô hấp, thực vật sử dụng oxy và glucose để tạo ra năng lượng hóa học (ATP) và giải phóng CO2. Hô hấp cung cấp năng lượng cần thiết cho quang hợp và ngược lại, sản phẩm của quang hợp là nguyên liệu cho hô hấp.
LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
Câu 1. Tại sao trong quá trình bảo quản nông sản, cần đưa cường độ hô hấp của nông sản về mức tối thiểu?
Cần giảm cường độ hô hấp để hạn chế sự mất mát năng lượng và các chất dinh dưỡng trong nông sản. Điều này giúp bảo quản nông sản lâu dài, giữ được chất lượng và giá trị dinh dưỡng của chúng.
Câu 2. Giải thích cơ sở khoa học của việc ngâm hạt giống vào nước và ủ hạt trước khi gieo trồng.
Ngâm hạt giống vào nước và ủ hạt giúp kích thích quá trình nảy mầm. Nước làm mềm lớp vỏ hạt, tạo điều kiện cho enzym hoạt động và thúc đẩy các phản ứng sinh hóa trong hạt, từ đó giúp hạt nảy mầm nhanh chóng.
Câu 3. Hãy nêu các biện pháp bảo quản nông sản mà em biết. Giải thích cơ sở khoa học của việc rau trong siêu thị được bảo quản trong túi nylon đục lỗ và để trong tủ mát.
Các biện pháp bảo quản nông sản bao gồm: bảo quản trong tủ lạnh, sử dụng các công nghệ làm lạnh, bao gói nông sản trong túi đục lỗ. Việc bảo quản rau trong túi nylon đục lỗ giúp giảm cường độ hô hấp của rau và giữ độ ẩm, đồng thời hạn chế sự mất nước và sự phát triển của vi khuẩn.
Câu 4. Hãy giải thích vai trò của hô hấp đối với sự hút nước và khoáng của cây. Hiểu biết này có ý nghĩa gì trong trồng trọt?
Hô hấp cung cấp năng lượng cho cây để thực hiện các quá trình sinh lý, bao gồm sự hút nước và khoáng chất từ đất. Hiểu biết này giúp cải thiện phương pháp tưới tiêu và bón phân cho cây trồng, từ đó nâng cao hiệu quả trồng trọt.
