C 18H26O 2+ 26O2 → 18O 2+ 18H2O
6.2.4.Chế độ dinh dưỡng khoáng
Các chất khoáng hay nói đúng hơn là các ion khoáng trong dung dịch của môi trường có vai trò quan trọng về dinh dưỡng thực vật. Trong quan hệ qua lại giữa cơ thể và môi trường, các phản ứng sinh lý và sinh hóa, nhất là quá trình hô hấp thường chịu ảnh hưởng sạu sắc bởi tác động của chúng.
Trước hết nhiều nguyên tố khoáng, nhất là các nguyên tố vi lượng đóng vai trò vận chuyển điện tử trong các hệ enzym oxy hóa khử của quá trình hô hấp như fe trong các xitocrom, catalase, peroxydase; Ca trong hệ enzym poliphenol oxidase, ascorbicoxudase…
Khoa học cũng đã chứng minh vai trò của nhiều kim loại hoạt hóa các enzym oxy háo khử. Các kim loại nặng có thể kìm hãm hoạt tính của các enzym này.
Sự thiếu hụt các nguyên tố khoáng trong thành phần enzym sẽ làm giảm hoạt tính của enzym ấy.
Trong các thí nghiệm dài ngày, quá trình hô hấp của các lát cắt khoai tây được hoạt hóa bởi kali, nhưng sẽ bị kìm hãm bởi muối canxi, tác dụng hoạt hóa và kìm hãm của các cation đã được tăng cường bởi các anion. Mức độ hoạt tính của các enzym được gia tăng do có mặt của các anion.
Các nguyên tố khoáng cũng có tác dụng gián tiếp đến quá trình hô hấp, do làm thay đổi tính thẩm thấu của màng sinh chất, hoặc cường độ hô hấp phụ thuộc vào cường độ tổng hợp protein. Nhưng cường độ tổng hợp protein này lại phụ thuộc vào ion K+ và ion Ca++. K còn có vai trò tăng cường vận tốc của các phản ứng vận chuyển gốc photphat, đặc biệt tăng cường quá trình sử dụng ATP của tế bào. Cung cấp đầy đủ kali có thể thúc đẩy quá trình phosphorin hóa oxy hóa và quá trình sử dụng năng lượng trong các phản ứng sinh tổng hợp. Thiếu hụt kali có thể gây nên sự gián đoạn một phần nào đó của quá trình hô hấp, quá trình photphorin hóa oxy hóa và quá trình tổng hợp năng lượng kém hiệu quả.
Như vậy, yếu tố dinh dưỡng khoáng ảnh hưởng đến hô hấp thực vật. Về nhiều mặt, trong đó quan trọng nhất là vai trò xúc tác, hoạt hóa hoặc kìm hãm nghĩa là điều tiết quá trình này thông qua các hệ enzym hô hấp.
7. Hô hấp ánh sáng ở thực vật
Ở thực vật đồng hoá CO2 theo chu trình Calvin, cùng với qúa trình hô hấp ở ty thể còn có quá trình hô hấp khác xảy ra đồng thời với quá trình quang hợp. Đó là hô hấp ánh sáng.
Hô hấp ánh sáng có thể tiêu hao 20-50% sản phẩm của quang hợp. Quá trình này thực hiện ở lục lạp, perproxyxom và ty thể.
- Ở lục lạp: từ các sản phẩm trung gian của chu trình Calvin là các hợp chất là 5,7cacbon với sự tham gia của tiamin pyrophotphat tách ra các đoạn 2C để hình thành axit glycolic.
- Ở peroxyxom: axit glycolic bị oxi hoá axit glucoxylic với sự có mặt của enzym glycolatoxydazo. Quá trình này có sự hấp thụ oxi và giải phóng H2O2.
Quá trình hô hấp ánh sáng thực hiện ở peroxyxom đặc trưng bởi sự tạo thành H2O2. Ở peroxyxom còn có sự biến đổi axit glyoxylic thành glyxin:
- Ở ty thể : Từ hai phân tử glyxin tạo ra một phân tử xerin và giải phóng CO2. Đây là phản ứng then chốt dẫn đến giải phóng CO2 trong hô hấp sáng : Sau đó serin biến đổi thành axit 3-photphoglyxerin và quay lại chu trình Calvin.
Hình 6.4. Sơ đồ biến đổi glycolic trong hô hấp ánh sáng
Hô hấp ánh sáng có một số khác biệt với hô hấp bình thường xảy ra ở ty thể:
- Hô hấp ánh sáng tiến hành ở lục lạp làm giảm sút cường độ quang hợp. Ở các mô không tiến hành quang hợp không có quá trình hô hấp sáng.
- Cường độ hô hấp ánh sáng lớn gấp vài lần so với hô hấp ty thể, nó phụ thuộc vào nhiệt độ nhưng không gắn liền với sự tạo thành ATP.
- Hô hấp ánh sáng đã phân giải các sản phẩm sơ cấp của quang hợp, tiêu hao 20- 50% lượng chất hữu cơ của quang hợp, do đó những cây C4 không có hô hấp sáng, thường có nhịp điệu sinh trưởng nhanh hơn và cho năng suất cao hơn.
- Hô hấp sáng liên quan với hàm lượng oxy không khí. Khi giảm hàm lượng oxy không khí. Khi giảm hàm lượng oxi từ bình thường (21%) xuống 0% thì hô hấp sáng hoàn toàn bị ức chế. Quá trình này tăng theo hàm lượng oxy tới 100%.
- Hô hấp ánh sáng không nhạy cảm với các chất kìm hãm hô hấp ty thể.
Về vai trò của hô hấp ánh sáng người ta cho rằng mặc dù hô hấp ánh sáng có ảnh hưởng bất lợi tới năng suất cây trồng và trong quá trình này không có hiệu quả năng lượng (không tạo bất kỳ ATP nào), nhưng nó cũng có ý nghĩa nhất định ở chỗ qua quá trình này có thể tạo thành một số axit amin.