1.1.1. Khái niệm

– 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 thành ATP và nhiệt năng.

– Hô hấp có thể diễn ra trong điều kiện có oxygen (hô hấp hiếu khí – hình thức chủ yếu) hoặc không có oxygen (lên men).

– Phương trình tổng quát của hô hấp hiếu khí: 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6O₂ + 6H₂O + Năng lượng (nhiệt + ATP)

1.1.2. Vai trò của hô hấp

– Năng lượng (ATP) sinh ra từ hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây.

– Nhiệt năng được giải phóng 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.

– Hô hấp tạo ra các sản phẩm trung gian là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo,…

– Thực vật có 2 con đường hô hấp: hiếu khí và lên men.

– Hô hấp hiếu khí phổ biến và lên men chỉ xảy ra trong điều kiện thiếu O₂, giúp cây tồn tại tạm thời.

Hình 1. Sơ đồ con đường hồ hấp hiếu khí và lên men ở thực vật.

1.2.1. Hô hấp hiếu khí

– Hô hấp hiếu khí diễn ra mạnh ở tế bào đang hoạt động sinh lí mạnh bao gồm các quá trình: Đường phân, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron.

+ Đường phân: xảy ra ở tế bào chất, trong điều kiện không có O₂ (kị khí), khi đó 1 phân tử glucose sẽ phân giải thành 2 phân tử pyruvate thu được 2 ATP và 2 NADH.

+ Oxy hóa pyruvate và chu trình Krebs: Hai phân tử pyruvate trong chất nền ti thể được biến đổi thành 2 phân tử acetyl-CoA, 2 NADH và 2 CO₂. Hai phân tử acetyl-CoA đi vào chu trình krebs (trong chất nền ti thể), mỗi phân tử bị chuyển hóa thành 2 CO₂, 3 NADH, 1 FADH2 và 1 ATP.

+ Chuỗi truyền electron: Phân bố ở màng trong ti thể, tại đây e sẽ được truyền từ NADH và FADH2 tới O2 qua một chuỗi các phản ứng oxy hóa khử, cuối cùng tạo ra ATP và nước.

1.2.2. Lên men

– Lên men gồm 2 giai đoạn: Đường phân và lên men.

– Pyruvate được tạo ra từ đường phân, trong điều kiện không có O₂, sẽ lên men tạo thành ethanol hoặc lactate. Con đường lên men chỉ thu được 2 phân tử ATP từ 1 phân tử glucose.

– Nước: Liên quan trực tiếp đến cường độ hô hấp.

– Nhiệt độ: Ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme hô hấp, từ đó ảnh hưởng đến cường độ hô hấp.

– Hàm lượng O₂: Ảnh hưởng trực tiếp tới cường độ hô hấp do O₂ là nguyên liệu của hô hấp.

– Hàm lượng CO₂: Nồng độ CO₂ cao gây ức chế hô hấp hiếu khí, cây chuyển sang lên men, tạo sản phẩm gây độc, giảm sức sống của hạt.

1.4.1. Bảo quản nông sản

– Thực hiện các biện pháp: Điều chỉnh hàm lượng nước, điều chỉnh nhiệt độ, điều chỉnh thành phần không khí trong môi trường bảo quản.

– Ví dụ, phơi hoặc sấy khô hạt để giảm độ ẩm và duy trì độ ẩm không khí cho rau và quả, điều chỉnh nhiệt độ khoảng từ 1-6°C để bảo quản nông sản.

1.4.2. Hô hấp trong trồng trọt

Trong trồng trọt, cần áp dụng biện pháp canh tác để tạo môi trường thoáng khí, cung cấp O₂ cho cây hô hấp hiếu khí. Trồng đúng thời vụ, tưới tiêu hợp lí, đảm bảo cấp và thoát nước để cây có điều kiện thuận lợi cho hô hấp hiếu khí cung cấp năng lượng cho sinh trưởng, phát triển và nâng cao năng suất cây trồng.

 

Hình 2. Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp trong cây

– Quang hợp và hô hấp là hai quá trình sinh lí liên quan đến trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong cây.

– Hai quá trình này liên quan chặt chẽ với nhau, trong đó quang hợp tạo ra chất hữu cơ và O₂, cung cấp nguyên liệu cho hô hấp. Ngược lại, CO₂ là sản phẩm của hô hấp được sử dụng làm nguyên liệu cho quang hợp. 

– Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate tạo thành các chất đơn giản, đồng thời tạo ra ATP và nhiệt năng. – Hô hấp tạo ra năng lượng để duy trì nhiệt độ cho cơ thể và sử dụng cho các hoạt động sống của cây, đồng thời tạo ra các sản phẩm trung gian cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác trong cơ thể. – Hô hấp hiếu khí là con đường phổ biến ở thực vật, xảy ra trong điều kiện có 2 gồm 3 giai đoạn là đường phân, chu trình Krebs và chuỗi truyền electron. Năng lượng thu được khi phân giải hiếu khí 1 phân tử glucose là 30 – 32 ATP. – Lên men diễn ra trong điều kiện môi trường thiếu O2, gồm 2 giai đoạn là đường phân và lên men; 1 phân tử glucose qua lên men chỉ thu được 2 ATP. – Hô hấp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường như nhiệt độ, nước, hàm lượng, CO2, … Con người có thể dựa vào hiểu biết về các yếu tố đó để điều khiển quá trình hô hấp ở thực vật theo hướng có lợi trong trồng trọt và bảo quản nông sản. – Hô hấp và quang hợp có mối quan hệ mật thiết, phụ thuộc lẫn nhau. Quang hợp cung cấp nguyên liệu cho hô hấp và ngược lại.