SINH LÝ HÔ HẤP THỰC VẬT

Quang hợp cung cấp các chất hữu cơ cơ bản cho thực vật (và gần như tất cả sự sống khác) phụ thuộc vào. Hô hấp, với sự trao đổi chất carbon liên quan của nó, giải phóng năng lượng lưu trữ trong các hợp chất carbon một cách kiểm soát để sử dụng. Đồng thời nó tạo ra nhiều tiền chất carbon cho sinh tổng hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
SINH LÝ HÔ HẤP THỰC VẬTSINH LÝ HÔ HẤP THỰC VẬT SINH LÝ HÔ HẤP THỰC VẬT Quang hợp cung cấp các chất hữu cơ cơ bản cho thực vật (và gần như tấtcả sự sống khác) phụ thuộc vào. Hô hấp, với sự trao đổi chất carbon liên quancủa nó, giải phóng năng lượng lưu trữ trong các hợp chất carbon một cách kiểmsoát để sử dụng. Đồng thời nó tạo ra nhiều tiền chất carbon cho sinh tổng hợp. Chuyên đề này sẽ xem xét về quá trình chuyển hoá của hô hấp, nhấn mạnhđến các đặc điểm đặc trưng ở thực vật. Một phần bản chất của hô hấp cũng sẽđược lí giải dựa trên những thành tựu gần đây về hoá sinh và sinh học phân tử tythể thực vật. Đồng thời, xem xét đến những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hôhấp, từ đó ứng dụng vào bảo quản sản phẩm nông nghiệp.1. KHÁI QUÁT VỀ HÔ HẤP THỰC VẬT Hô hấp hiếu khí (cần oxy phân tử) phổ biến gần như tất cả các sinh vậtnhân chuẩn và nhiều cơ thể nhân sơ, và quá trình hô hấp ở thực vật cũng được tìmthấy tương tự ở động vật và vi sinh vật. Tuy nhiên, hô hấp thực vật có một số khíacạnh đặc trưng để phân biệt với hô hấp động vật. Hô hấp hiếu khí là quá trìnhsinh học, mà các chất hữu cơ được huy động và sau đó bị oxy hoá một cách kiểmsoát. Trong quá trình hô hấp, năng lượng tự do được tạo ra và được lưu giữ trongmột hợp chất là ATP – được sử dụng cho sự tồn tại và phát triển của thực vật. Glucose là cơ chất phổ biến nhất cho quá trình hô hấp. Tuy nhiên, trongmột tế bào thực vật carbon được khử có thể từ sucrose, hexose phosphate vàtriose phosphate xuất phát từ phân giải tinh bột và quang hợp, polyme có chứafructose (fructan), các loại đường khác, lipid (chủ yếu là triacylglycerol), các acidhữu cơ, và một vài trường hợp là protein (hình 1).http://www.ebook.edu.vn 1Hình 1: Khái quát về hô hấp. Cơ chất cho hô hấp được tạo ra bởi các quá trình khác nhau của tế bào và đi vào conđường hô hấp. Đường phân và con đường pentose phosphate trong tế bào chất và lạp thể (plastid) chuyển hóađường thành các acid hữu cơ, thông qua hexose phosphate và triose phosphate, tạo ra NADH hoặc NADPH vàATP. Các acid hữu cơ được oxy hoá trong chu trình acid citric ty thể, và tạo ra NADH, FADH2 và cung cấp nănglượng cho tổng hợp ATP nhờ chuỗi vận chuyển điện tử và ATP synthase trong quá trình phosphoryl hoá oxy hoá.Trong sự hình thành đường glucose mới(gluconeogenesis), carbon từ lipid được chia nhỏ trong glyoxysome,chuyển hoá trong chu trình acid citric, và sau đó được sử dụng để tổng hợp đường trong tế bào chất bởi quá trìnhngược với đường phân. Theo quan điểm hoá học, hô hấp thực vật có thể được thể hiện như là quátrình oxy hoá phân tử 12 carbon – đường sucrose và quá trình khử của 12 phân tửcủa O2: 12CO2 + 48H+ + 48e- C12H22O11 + 13H2O 12O2 + 48H+ + 48e- 24H2Ohttp://www.ebook.edu.vn 2Quá trình hô hấp được khái quát theo sơ đồ dưới đây:Từ sơ đồ trên, đưa đến phản ứng thực sau: C12H22O11 + 12O2 12CO2 + 11H2O Phản ứng này “dường như” là ngược chiều của quá trình quang hợp, nó đạidiện cho một phản ứng oxy hoá khử trong đó sucrose bị oxy hoá hoàn toàn tớiCO2 trong khi O2 đóng vai trò như chất nhận (acceptor) điện tử cuối cùng, bị khửthành nước. Năng lượng tự do chuẩn cho các phản ứng là 5.760 kJ (1380kcal)/mol (342g) đường sucrose bị oxy hoá. Kiểm soát việc giải phóng nănglượng tự do này, kết hợp với sinh tổng hợp ATP là nội dung chủ yếu của quá trìnhhô hấp. Để tránh nguy hại (đốt cháy) các cấu trúc tế bào, tế bào huy động số lượnglớn năng lượng tự do được giải phóng trong quá trình oxy hoá sucrose bằng cáchthực hiện một dãy các phản ứng theo từng bước một (dạng bậc thang). Các phảnứng này có thể được chia thành các nhóm bốn quá trình chính: đường phân, chutrình acid citric, các phản ứng của con đường pentose phosphate, vàphosphoryl hóa oxy hoá. Cơ chất của hô hấp đi vào quá trình hô hấp tại các điểmkhác nhau trong các con đường, được tóm tắt trong hình 1.• Đường phân (glycolysis): liên quan đến một loạt các phản ứng được thực hiệnbởi một nhóm các enzyme hoà tan nằm trong tế bào chất và cả các lạp thểhttp://www.ebook.edu.vn 3(plastid). Một loại đường - ví dụ, sucrose - một phần bị oxy hoá thông qua đường6-carbon phosphate (hexose photphat) và đường 3-carbon phosphate (triosephotphat) để tạo ra một hữu cơ acid – ví dụ như pyruvate. Hiệu suất năng lượngcủa quá trình này nhỏ gồm ATP, và một nucleotide pyridin khử - NADH.• Con đường pentose phosphate, cũng nằm trong tế bào chất và trong các lạpthể, đường 6-carbon (glucose-6-phosphate) ban đầu bị oxy hoá thành đường 5-carbon (ribulose-5-phosphate). Tạo thành CO2, và năng lượng tạo ra được tích luỹdưới dạng hai phân tử của một nucleotide pyridin khử - NADPH. Trong các phảnứng sau gần trạng ...