Tổng hợp kiến thức về vận dụng hô hấp ở thực vật: lý thuyết chi tiết, các dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải hiệu quả. Tài liệu ôn thi môn Sinh học dành cho học sinh THPT, giúp bạn nắm vững kiến thức, tự tin chinh phục mọi kỳ thi. Ôn thi ĐGNL chúc bạn thành công!
Mục lục
I. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Khái niệm hô hấp ở thực vật
Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời tạo ra ATP và nhiệt năng.
* Phân loại: TV có 2 con đường hô hấp:
– Hô hấp hiếu khí: trong điều kiện có oxygen (là hình thức hô hấp chủ yếu ở thực vật)
– Lên men: trong điều kiện không có oxygen.
* PTTQ của hô hấp hiếu khí được viết như sau:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Năng lượng (nhiệt + ATP).
2. Vai trò của hô hấp ở thực vật
– Năng lượng (dưới dạng ATP) sinh ra từ hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây như tổng hợp (protein, lipid, nucleic acid,…), và vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng,…
– Nhiệt năng được giải phóng ra trong hô hấp giúp duy trì nhiệt độ cơ thể, đảm bảo cho các hoạt động sống trong cơ thể thực vật diễn ra một cách bình thường. (giúp thực vật có khả năng chịu lạnh, duy trì nhiệt độ thuận lợi)
– Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian (đường 3 carbon, pyruvate,…) là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo.
– Tăng khả năng chống bệnh của thực vật. Khi tiếp xúc với tác nhân gây bệnh, thực vật tăng cường độ hô hấp, chuyển hoá năng lượng và tích luỹ các hợp chất có tính chống chịu (phenol, tannin, chlorogenic acid,…).
II. CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
|
Nội dung |
Đường phân |
Oxy hoá pyruvate (pyruvic acid) và chu trình Krebs |
Chuỗi chuyền electron |
|
Vị trí xảy ra |
Tế bài chất |
Chất nền ti thể |
Màng trong ti thể |
|
Nguyên liệu |
Glucose |
Pyruvate |
10 NADH, 2FADH2, O2 |
|
Sản phẩm |
2 pyruvate, 2 NADH |
2 CO2, 8 NADH, 2FADH2, 2ATP |
H2O, 26-28 ATP |
Phân biệt 2 con đường hô hấp ở thực vật
|
Nội dung |
HÔ HẤP HIẾU KHÍ |
LÊN MEN |
|
Điều kiện |
Có oxygen. Xảy ra mạnh ở các tế bào, mô, cơ quan đang có các hoạt động sinh lí mạnh như hạt đang nảy mầm, cây đang ra hoa, tạo quả,… |
Xảy ra trong rễ cây khi bị ngập úng hay trong hạt khi ngâm vào nước hoặc trong các trường hợp cây ở điều kiện thiếu oxygen. |
|
Nơi xảy ra |
Tế bào chất, ti thể |
Tế bào chất |
|
Các giai đoạn |
+ Đường phân: Đường phân diễn ra ở tế bào chất. 1 glucose bị oxi → 2 pyruvic acid, NL giải phóng → 2 NADH và 2 ATP. + Oxy hoá pyruvate và chu trình Krebs: 2 pyruvic acid → chất nền ti thể và bị oxi hoá → 2 acetyl – CoA → bị oxi hoá hoàn toàn thành CO2 trong chu trình Krebs. Sản phẩm : 6 phân tử CO2, 2ATP, 8 NADH và 2 FADH2. + Chuỗi chuyền electron: Diễn ra ở màng trong ti thể NADH và FADH2 → chuỗi truyền electron hô hấp và quá trình phosphoryl hoá oxi hoá → ATP và H2O. |
+ Đường phân: diễn ra ở tế bào chất. Là quá trình phân giải Glucose đến pyruvate. + Lên men: diễn ra ở tế bào chất. Pyruvate được tạo ra từ quá trình đường phân, trong điều kiện không có O2 sẽ lên men tạo thành ethanol hoặc lactate. |
|
Sản phẩm |
6 phân tử H20, 6 phân tử CO2 và tạo ra 30 – 32 phân tử ATP |
Ethanol hoặc lactate, CO2, 2ATP. |
III. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Hàm lượng nước
– Nước là dung môi và là môi trường cho các phản ứng hóa học xảy ra.
– Trực tiếp tham gia vào quá trình ôxi hoá nguyên liệu hô hấp → Hàm lượng nước trong cơ thể trực tiếp đến cường độ hô hấp.
– Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước trong cơ thể, cơ quan hô hấp.
2. Nhiệt độ
– Hô hấp bao gồm các phản ứng hóa học với sự xúc tác của enzim nên phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ. Nhiệt độ tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp
– Nhiệt độ thấp nhất cây hô hấp được từ 0-100C, tuỳ loài cây ở các vùng sinh thái khác nhau.
– Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp của cây : 30-350C.
– Nhiệt độ tối đa cho hô hấp của cây : 40-450C.
3. Nồng độ O2 và CO2
* Nồng độ O2:
– O2 tham gia trực tiếp oxi hóa các chất hữu cơ, là chất nhận electron cuối cùng để hình thành nước trong hô hấp hiếu khí.
– Nếu O2 trong không khí giảm từ 21% xuống 10% thì hô hấp giảm mạnh và oxi giảm còn 5% thì cây chuyển sang phân giải kị khí, hiệu quả năng lượng thấp, rất bất lợi cho cây.
* Nồng độ CO2: Hàm lượng CO2 trong không khí cao sẽ ức chế hô hấp hiếu khí, cây chuyển sang con đường lên men, tạo nhiều sản phẩm độc, gây hại cho cây trồng hoặc làm giảm sức sống của hạt.
Khi hàm lượng CO2 trong không khí tăng 35% so với nồng độ CO2 ở điều kiện bình thường
thì hầu hết các hạt giống đều mất khả năng nảy mầm.
IV. ỨNG DỤNG CỦA HÔ HẤP Ở THỰC VẬT VÀO THỰC TIỄN
1. Trong bảo quản hạt và nông sản
a. Mục tiêu bảo quản:
Giữ đến mức tối đa số lượng và chất lượng của đối tượng bảo quản.
b. Ảnh hưởng của hô hấp trong quá trình bảo quản:
Hô hấp làm tiêu hao chất hữu cơ, làm tăng nhiệt độ môi trường bảo quản, tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, làm tăng CO2 và giảm O2 quá mức thì đối tượng bảo quản sẽ chuyển sang phân giải kị khí và sẽ bị phân giải nhanh chóng.
c. Các biện pháp bảo quản:
– Bảo quản khô: Bảo quản các loại hạt, hạt phải được phơi khô độ ẩm 13-16% tùy loại hạt.
– Bảo quản lạnh: Bảo quản các loại rau quả, thực phẩm bảo quản lạnh ở nhiệt độ 1-70C, tùy loại.
– Bảo quản trong điều kiện nồng độ CO2 cao: bảo quản trong các kho kín có nồng độ CO2 cao hoặc trong túi polyethylene. – Bảo quản trong điều kiện nồng độ O2 thấp: bảo quản trong các túi được hút chân không.
2. Trong trồng trọt
– Một số biện pháp canh tác như làm đất (cày, bừa, xới đất) trước khi gieo hạt, làm cỏ sục bùn, vun gốc,… nhằm tạo môi trường thoáng khí, cung cấp O2 cho cây hô hấp hiếu khí.
– Trồng cây đúng thời vụ, đảm bảo hệ thống cấp và thoát nước trong canh tác để có thể chủ động tưới tiêu hợp lí, tránh hiện tượng ngập úng cho cây, tạo điều kiện thuận lợi cho cây hô hấp hiếu khí cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống, qua đó thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển, nâng cao năng suất cây trồng.
V. MỐI QUAN HỆ GIỮA QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP
– Hô hấp và quang hợp là 2 quá trình phụ thuộc lẫn nhau. Hô hấp cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho quang hợp ngược lại quang hợp cung cấp nguyên liệu cho hô hấp.
– Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp ảnh hưởng đến lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cây và quyết định đến năng suất cây trồng.
IV. THỰC HÀNH HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Chuẩn bị
– Dụng cụ, thiết bị: Tủ sấy (nếu có), đĩa Petri, bông y tế hoặc giấy thấm, cốc thuỷ tinh, nước ấm (khoảng 40 °C), chuông thuỷ tỉnh.
– Hoá chất: Nước vôi trong.
– Mẫu vật: Một trong các loại hạt sau: đậu tương, đậu đen, đậu xanh, lạc, vừng.
2. Cách tiến hành
2.1. Nguyên lí
CO2 được tạo ra do hô hấp của hạt nảy mầm sẽ được hấp thụ bởi nước vôi trong tạo thành kết tủa (váng đục trên bề mặt cốc nước vôi trong).
2.3. Quy trình thí nghiệm
Thí nghiệm hô hấp ở thực vật trải qua 3 bước: Chuẩn bị hạt nảy mầm; Tiến hành thí nghiệm; Quan sát hiện tượng và kết quả thí nghiệm.
– Bước 1: Chuẩn bị hạt nảy mầm:
+ Chọn khoảng 5g hạt chắc, không bị vỡ, không bị mọt.
+ Ngâm hạt trong cốc nước ấm (khoảng 40°C) trong khoảng 2 giờ.
+ Vớt hạt, rải đều vào đĩa Petri đã lót giấy thẩm (hoặc bông).
+ Phủ giấy thấm đã thấm nước (hoặc bông thấm nước) lên trên bề mặt hạt và đây nắp đĩa Petri.
+ Để đĩa Petri ở nhiệt độ phòng hoặc trong tủ ấm có nhiệt độ 30 – 35 °C trong 1 – 2 ngày.
– Bước 2: Tiến hành thí nghiệm:
+ Chuẩn bị 2 chuông thuỷ tỉnh đã dán nhãn (A, B) và 2 cốc nước vôi trong. + Đặt đĩa hạt này mầm và 1 cốc nước vôi trong vào chuông A.
+ Đặt cốc nước vôi trong còn lại vào chuông B.
+ Để 2 chuông trong điều kiện phòng thí nghiệm khoảng 1 giờ.
– Bước 3: Quan sát hiện tượng và kết quả thí nghiệm:
+ Sau 1 giờ, mở 2 chuông và quan sát hiện tượng trên bề mặt của 2 cốc nước vôi trong.
+ Ghi lại kết quả thí nghiệm và giải thích.
2. Kết quả và giải thích
– Kết quả: Cốc nước vôi trong ở trong chuông A có xuất hiện lớp váng. Còn cốc nước vôi trong ở trong chuông B không xuất hiện lớp váng.
– Giải thích:
+ Chuông A: Hạt đang nảy mầm có quá trình hô hấp diễn ra mạnh tạo ra nhiều khí CO2 → Khí CO2 được tạo ra phản ứng với nước vôi trong tạo ra kết tủa → Cốc nước vôi trong xuất hiện lớp váng.
+ Chuông B: Không có hiện tượng gì xảy ra đối với cốc nước vôi trong vì ở chuông B không có quá trình hô hấp của hạt nên chỉ có hàm lượng khí CO2 trong không khí. Do hàm lượng khí CO2 trong không khí thấp nên chưa đủ làm cốc nước vôi trong xuất hiện lớp váng trong thời gian ngắn của thí nghiệm.
CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH
Tham khảo Lý thuyết và bài tập vận dụng TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở THỰC VẬT tại đây:
https://drive.google.com/file/d/1BJW_XqLWS6K39uTpIYCCyNw0UPsP2hn6/view?usp=sharing
Bài viết cung cấp đầy đủ lý thuyết và bài tập vận dụng về hô hấp ở thực vật, giúp bạn ôn luyện hiệu quả môn Sinh học. Nắm chắc kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải bài tập để đạt điểm cao trong các kỳ thi quan trọng. Chúc bạn học tốt và đạt kết quả cao nhất!
