Gián án ho hap thuc vat

HÔ HẤP Ở THỰC VẬT I)Định nghĩa hô hấp thực vật: _Là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ thành các sản phẩm vô cơ cuối cùng nghèo năng lượng như CO2 và H2O đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động của cơ thể. • Đặc trưng của hô hấp: _ Trong hô hấp, nguyên liệu hô hấp chủ yếu là glucoz bị oxi hóa từ từ, từng lượng nhỏ, phần lớn năng lượng thải ra được tích lại ở dạng dễ sử dụng (ATP) đối với tế bào. _ Hô hấp là quá trình oxi hóa sinh học xảy ra do nhiều ezime xúc tác. • Vai trò của hô hấp: _Hô hấp giải phóng năng lượng hóa học từ các chất hữu cơ, các năng lượng này được tích lũy dưới dạng ATP. _Tạo ra nhiều sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp nhiều chất khác trong cơ thể. → Hô hấp được xem như quá trình tổng hợp cả về năng lượng lẫn vật chất. _Hô hấp tác động lên khả năng chống bệnh của thực vật. _Trong một số trường hợp hô hấp trở nên có hại (như gặp hạn, nhiệt độ cao,…) cường độ hô hấp tăng làm cạn kiệt nhanh nhiên liệu, nhưng hiệu quả năng lượng thấp. • CƠ QUAN VÀ BÀO QUAN HÔ HẤP _Do thực vật không có cơ quan chuyên trách về hô hấp nên ở TV hô hấp xảy ra ở tất cả các cơ quan của cơ thể. Đặc biệt ở các cơ quan đang tăng trưởng, đang sinh sản và ở rễ. _Bào quan thực hiện chức năng hô hấp là ti thể. II)CÁC CON ĐƯỜNG HÔ HẤP: 1) Đường phân + chu trình Krebs Vai trò của hai con đường này có thể thay đổi tùy thuộc loài cây, tuổi, pha phát triển; cũng như phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Hô hấp ở thực vật diễn ra ở mọi điều kiện của môi trường trong đó sự sống còn tồn tại. Cơ thể thực vật không có khả năng điều tiết nhiệt độ, vì vậy quá trình hô hấp được tiến hành trong khoảng nhiệt độ từ -50 o đến +50 o . Đường phân + chu trình Krebs: • Đường phân: Đây là một quá trình phức tạp , được xúc tác bởi nhiều enzim. Phân tử đường lần lượt trải qua các giai đoạn : hoạt hoá ; cắt đôi phân tử hexozo (6C) tạo thành hai phân tử trizo (3C) ; oxi hoá trizo photphat thành photphoglixerat ; chuyển sản phẩm trên thành piruvat . _Giai đoạn 1: Đường phân xảy ra ở tế bào chất: Fructose 6-phosphate ATP ATP ADP Glucose 6-phosphate Glucose ADP Fructose 1,6-diphosphate Dyhydroxyaceton-P Glyceraldehyde 3-phosphate Pha chuẩn bị _ Cơ chất từ ngững nguồn khác nhau được chuyển thành các triose phosphate. Quá trình này cần 2 ATP. _ Trong hầu hết tế bào thực vật, sucrose trong cytosol fructose và UDP-glucose bởi sucrose synthase liên kết với UDP. Sau đó, UDP-glucose bị Udp-glucose pyrophosphorylase và pyrophosphas biến đổi thành UTP và glucose1-P. glucose1-P bị phosphoglucomutase biến đổi thành glucose6-P. _ Glucose6-P được chuyển thành fructose6-P bởi hexsose phosphate isomeraza. _ Ở cloroplast và amyloplast cũng xảy ra quá trình biến đổi tinh bột thành glucose6- P bởi tarch phosphorylase và phosphollucomutase hoặc amyplase và glucose kinase. Glucose6-P đi vào cytosol hoặc bị biến đổi thành triose sau đó vào glycolysis trong cytosol. _ Fructose6-P bị ATP-dependent phosphofructokinase biến đổi thành frutose1,6-P sau đó thành các triose phosphate. _ Các triose phosphate trải qua hàng loạt các phản ứng để hình thành sản phẩm pyruvate. NAD+ bị khử thành NADH bởi glyceraldehyde-3 phosphas. ATP được 2 ATP 2 ADP 2 H 2 O 2 ATP 2 ADP 2 NADH + 2H + 2 NAD + 3-phosphoglyceric acid 2-phosphoglyceric acid 1,3-diphosphoglyceric acid 2 phân tử Phosphoenolpyruvic acid 2 phân tử 2 phân tử 2 phân tử 2 phân tử từ 1 phân tử glucose Pyruvic acid Pha tạo năng lượng tổng hợp trong phản ứng giai đoạn này được xúc tác bởi phosphoglycerate kinase, pyruvate kinase. _ Glycolysis của 1 phân tử glucose cần 2 ATP, tạo 4 ATP, 2 NAD(P)H và 2 pyruvate. • Trong điều kiện hiếu khí (có oxi): C 6 H 12 O 6 + O 2  6CO 2 + 6 H 2 O + năng lượng (ATP+ nhiệt năng) Glucozo (C 6 H 12 O 6 ) bị oxi hóa hoàn toàn tạo thành các sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H 2 O đồng thời giải phóng năng lượng ((ATP+ nhiệt năng). Chính năng lượng này được các tế bào dự trữ hoặc sử dụng. _ Hoạt hóa từ đường glucozo: glucozo kết hợp với 2 ATP thành fuctozo 1,6 diphotphat _ Cắt mạch cacbon: fuctozo 1,6 diphotphat bị cắt thành hai phân tử 3 cacbon. _ Sản phẩm tạo ra 2NADH+ 4ATP + 2 C 3 H 4 O 3 ( axit piruvic). • Trong điều kiện yếm khí (không có oxi): _Phân giải kị khí (lên men) tạo ra rượu etylic hoặc lactic acid. _Pyruvic acid  rượu etylic + CO2 + năng lượng _Pyruvic acid  lactic acid + năng lượng • Nếu có O2: Hô hấp hiếu khí xảy ra ở ti thể theo chu trình Crep: Trong điều kiện không có oxi Chu trình krebs Chu trình gồm 8 phản ứng: Giai đoạn 1: nhóm axetil của axetil coenzim A sẽ chuyển cho oxaloaxetat để tạo thành xitrat, đồng thời giải phóng coenzim A. ( Chất có 6 C ) Giai đoạn 2: xitrat biến đổi thành dạng đồng phân của nó là izoxitrat là do đầu tiên phản ứng loại đi 1 phân tử nước của xitrat, sau đó nó lại kết hợp với 1 phân tử nước khác tạo thành izoxitrat. ( Chất có 6 C) Giai đoạn 3: xảy ra sự oxi hóa của izoxitrat, giải phóng ra 2 nguyên tử H và chuyển sang cho coenzim của nó là NAD + tạo thành NADH + H + , đồng thời khử CO 2 biến thành α-xetoglutarat. ( Chất có 5 C) Giai đoạn 4: α- xetoglutarat lại bị khử cacboxil oxi hoá . Phản ứng có sự tham gia của coenzim A và NAD + tham gia . Sản phẩm là xucxinil coenzim a và một phân tử CO 2 bị tách ra .( Chất có 4 C) Giai đoạn 5 : Năng lượng trong liên kết cao năng của xucxinil coenzim A được chuyển vào liên kết cao năng của GTP và cuối cùng thì tổng hợp thành ATP . ( Chất có 4 C ) Giai đoạn 6 : Xucxinil bị oxi hoá thành fumarat , tách ra 2 H + táo dụng với FAD tạo thành FADH 2 chuyển vào hệ thống vận chuyển điện tử tạo thành nước và 2 phân tử ATP . ( Chất có 4 C) Giai đoạn 7 : Fumarat được hidrat hoá tạo thành malat . ( Chất có 4 C) Giai đoạn 8 : Malat bị oxi hoá tạo thành oxaloaxetat tách ra 2 H + tác dụng với NAD + tạo thành NADH + H + . phân tử oxaloaxelat tiếp tục làm cho chu trình khép kín . ( Chất có 4 C) • Chuỗi truyền điện tử : Chuỗi vận chuyển điện tử và tổng hợp ATP phân bố tại màng trong của ti thể. ATP là chất mang năng lượng được các tế bào sử dụng để khởi động các quá trình sống, và năng lượng được giải phóng ra từ chu trình krebs tích trữ lại ở dạng NADH và FADH 2 phải được chuyển hóa thành ATP để thực hiện công có ích trong tế bào. Quá trình phụ thuộc oxi dó, được gọi là phosphorin hóa oxy hóa, xảy ra trong màng trong của ti thể. Mức năng lượng của các điện tử giảm dần từng nấc một khi di chuyển qua các thành phần của chuỗi vận chuyển và được vận chuyển ở dạng gradient proton điện hóa qua màng trong của ti thể . • Phức hệ I (NADH dehydrogenaza): _ Các điện tử từ NADH được tái tạo trong cơ chất của ti thể trong chu trình Krebs dã dược phức hệ I oxy hóa. Trong phức hệ I các coenzime liên kết chặt với FMN, là chất tương tự FAD về mặt hóa học và một số các trung tâm sắt-lưu huỳnh. _ Sau đó phức hệ I chuyển các điện tử ấy đến UQ. Bốn proton đã được bơm từ cơ chất xuyên qua màng trong vào không gian giữa hai màng. NADH + 5H+N + Q → NAD+ + QH2 + 4H+P • Phức hệ II (sucxinat dehydrogenaza): _ Phức hợp này xúc tác sự oxy hóa sucxinate trong chu trình Krebs và các đương lượng khử được chuyển theo con đường đến FADH 2 và nhóm các protein săt-lưu huỳnh vào UQ. Phức hệ này không bơm các pronton H + . • Phức hệ III (phức hệ cytocrom bc 1 ): Chuỗi vận chuyển điện tử của ty thể _ Phức hệ này oxy hóa QH 2 và truyền điện tử theo con đường qua trung tâm sắt-lưu huỳnh, hai cytocrm kiểu b và cytocrom c 1 liên kết màng đến cytocrom c. Phức hệ này bơm 4 proton cho mỗi cặp điện tử. QH 2 + 2 cyt c 1 (ox) + 2 H + N → Q + 2 cyt c1 (red) + 4 H+P • Phức hệ IV (cytocrom c oxydaza): _ Phức hệ này có 2 trung tâm chứa đồng (Cu A và Cu B ) và các cytocrom a và a 3 . Phức hệ IV là oxydaza cuối cùng và tiến hành khử 4 điện tử của O 2 thành 2 phân tử H 2 O. hai proton được bơm đối với mỗi cặp điện tử. 2 Cyt c (red) + 4H+N + ½ O2 → 2 Cyt c (ox) + 2 H + P + H 2 O • Những ezime đặc trưng trong chuỗi điện tử ở thực vật: _ Hai NAD(P)H dehydrogenaza phụ thuộc Ca 2+ ở phía ngoài màng trong oxy hóa NADPH tế bào chất. Điện tử từ NADH và NADPH được chuyền đến UQ. _ Một NADH dehydrogenaza-nhạy với rotenone, một NADPH phụ thuộc Ca 2+ nằm phía Matrix oxy hóa NAD(P)H đến từ chu trình Krebs. _ Một trung tâm khử Ò kháng cyanide, azide và CO có ở thực vật và tảo, nấm và protozoa khử O 2 thành H 2 O. Chuỗi vận chuyển điện tử của ty thể [...]... làm xoay phần cuống đồng thời làm xoay phần mũ ho t động như 1 hiếc bàn xoay thu hút ADP và P liên kết với nhau tạo thành ATP Lượng ATP tối đa khi một tế bào hô hấp: Glucose Tế bào chất Đườngphân 2 Acetyl CoA Krebs Ty thể 2Pyruvate 2NADH 2 ATP 6NADH 2FADH2 2NADH (substrate-level phosphorylation) ETC , Oxi hóa Phosphoryl hóa 2 ATP (substrate-level phosphorylation) 2ATP 4ATP 6ATP 18ATP 4ATP 2ATP QUAN... đổi cường độ hô hấp và ánh sáng có bước sóng 300-5000nm kích thích hô hấp • Nhiệt độ: _Hô hấp bao gồm các phản ứng ho học với sự xúc tác của các enzim, do đó phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ _Nhiệt độ tối thiểu cây bắt đầu hô hấp biến thiên trong khoảng tuỳ theo loài cây ở các vùng sinh thái khác nhau _Nhiệt độ tối ưu cho hô hấp trong khoảng _Nhiệt độ tối đa cho hô hấp trong khoảng • HÀM LƯỢNG NƯỚC:... là dạng hô hấp không có hiệu quả năng lượng, rất bất lợi cho cây trồng • Nồng độ CO2: _CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp Các phản ứng đêcacbôxi ho để giải phóng CO2 là các phản ứng thuận nghịch Nếu hàm lượng CO2 trong môi trường cao sẽ làm cho phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch và hô hấp bị ức chế • Dinh dưỡng khoáng: _ Các chất khoáng tham gia cấu trúc bộ máy quang hợp _ Nhiều nguyên tố kim... quá trình ôxi ho các hợp chất hữu cơ để giải phóng năng lượng cho mọi quá trình sống của cây Hô hấp xảy ra ở tế bào chất và ở ti thể của tất cả các tế bào sống, theo các giai đoạn: quá trình đường phân, sau đó tuỳ theo điều kiện có hay không có mặt mà hô hấp theo hai hướng: kị khí (lên men) ho c hiếu khí Hệ số hô hấp cho biết nguyên liệu đang hô hấp và tình trạng hô hấp của cây Hô hấp sáng xảy ra ở... perôxixôm, ti thể So sánh giữa quang hợp và hô hấp ở thực vật Quang hợp Hô hấp Chức năng Năng lượng dự trữ Năng lượng giải phóng Bào quan Lục lạp Ti thể Chất tham gia phản ứng CO2 và H2O C6H12O6 và O2 Sản phẩm C6H12O6 và O2 CO2 và H2O Phương trình p.ứ 6CO2 + 6H2O light> C6H12O6 + 6O2 6O2 + C6H12O6  6CO2 +6H2O + energy • Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến hô hấp : Ánh sáng: • _ Ánh sáng mạnh làm thay... khoảng _Nhiệt độ tối đa cho hô hấp trong khoảng • HÀM LƯỢNG NƯỚC: _Nước là dung môi và là môi trường cho các phản ứng ho học xảy ra Nước còn tham gia trực tiếp vào quá trình ôxi ho nguyên liệu hô hấp Vì vậy hàm lượng nước trong cơ quan, cơ thể liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp _Các nghiên cứu cho thấy: Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước (độ ẩm tương đối) của cơ thể, cơ quan hô hấp... 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 Hạt thóc, hạt ngô phơi khô có độ ẩm khoảng 13% có cường độ hô hấp rất thấp (ở mức tối thiểu) • Nồng độ O2: _O2 tham gia trực tiếp vào việc ôxi ho các chất hữu cơ và là chất nhận êlectron cuối cùng trong chuỗi chuyển êlectron để sau đó hình thành nước trong hô hấp hiếu khí Vì vậy, nếu nồng... trong ty thể ATP-sintetaza ho t động như 1 bơm ion H+ Sự chuyền electron qua chuỗi tạo nên lực để vận tải proton H+ từ chất nền qua màng vào xoang gian màng và như vậy đã tạo nên gradient nồng độ tức là đã tạo ra hiệu điện thế màng _Lực điện thế màng đã tạo nên dòng H+ đi từ xoang gian màng đi xuyên qua phức hệ ATP-sintetaza vào chất nền và là động lực thúc đẩy ATP-sintetaza ho t động tổng hợp ATP từ... chiều nghịch và hô hấp bị ức chế • Dinh dưỡng khoáng: _ Các chất khoáng tham gia cấu trúc bộ máy quang hợp _ Nhiều nguyên tố kim loại là thành phần quan trọng của các enzyme _ Nhiều kim loại ho t hóa enzyme chẳng hạn K+ ho t hóa fructosekinase • Các yếu tố bên trong: _ Loài, cơ thể và các giai đoạn sinh trưởng và phát triển . (substrate-level phosphorylation) 2NADH 2NADH 6NADH Krebs 2FADH 2 2 ATP (substrate-level phosphorylation) 2Pyruvate 2 Acetyl CoA ETC , Oxi hóa Phosphoryl hóa Tế. trải qua các giai đoạn : ho t ho ; cắt đôi phân tử hexozo (6C) tạo thành hai phân tử trizo (3C) ; oxi ho trizo photphat thành photphoglixerat ; chuyển sản