Giáo trình Sinh lý học thực vật (Phần 2) - Nguyễn Bá Lộc
5.1. Khái niệm hô hấp.
5.1.1. Khái niệm chung về hô hấp.
Hô hấp là quá trình phân giải các chất hữu cơ trong tế bào, giải phóng
năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể. Hô hấp được đặc
trưng phương trình tổng quát sau:
C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O (Q(calo) = - 674 Kcalo/M)
Qua phương trình tổng quát trên chưa nêu được tính chất phức tạp của
quá trình hô hấp. Quá trình hô hấp diễn ra qua 2 giai đoạn với nhiều phản
ứng phức tạp.
- Trước hết chất hữu cơ, đặc trưng là glucose (C6H12O6) bị phân giải tạo
các hợp chất trung gian có thế khử cao sẽ tham gia chuỗi hô hấp ở giai đoạn
2.
- Từ các chất dạng khử thực hiện chuỗi hô hấp. Qua chuỗi hô hấp năng
lượng e thải ra được dùng để thực hiện quá trình tổng hợp ATP – quá trình
photphoryl hoá.
Như vậy về thực chất hô hấp là hệ thống oxi hoá - khử tách H2 từ
nguyên liệu hô hấp chuyển đến cho O2 tạo nước. Năng lượng giải phóng từ
các phản ứng oxi hoá - khử đó được cố định lại trong liên kết giàu năng
lượng của ATP.
Có thể nói chức năng cơ bản của hô hấp là giải phóng năng lượng của
nguyên liệu hô hấp, chuyển năng lượng khó sử dụng đó sang dạng năng
lượng dễ sử dụng cho cơ thể là ATP.
5.1.2. Vai trò hô hấp.
Hô hấp là đặc trưng của mọi cơ thể sống, là biểu hiện của sự sống. Cơ
thể chỉ tồn tại khi còn hô hấp. Tuy nhiên ở thực vật bên cạnh mặt có lợi của
hô hấp cũng tồn tại những tác hại nhất định của hô hấp.
Trước hết là hô hấp cung cấp năng lượng dạng ATP cho mọi hoạt động
sống trong cơ thể. Mọi hoạt động sống của cơ thể đều cần năng lượng nhưng
không thể sử dụng trực tiếp năng lượng hoá học của các HCHC mà chỉ sử
dụng năng lượng dạng liên kết cao năng của ATP do hô hấp tạo ra.
Tuy nhiên, ý nghĩa hô hấp không chỉ về mặt năng lượng. Trong hô hấp
còn tạo ra nhiều sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trong hoạt động
sống của cơ thể. Qua hô hấp các con đường trao đổi chấtnối liền với nhau
tạo nên thể thống nhất trong cơ thể.
Bên cạnh mặt tích cực là chủ yếu, hô hấp cũng thể hiện những mặt tiêu
cực, có hại nhất định. Trước hết hô hấp làm giảm cường độ quang hợp. Hô
hấp càng cao thì quang hợp biểu kiến càng thấp. Đặc biệt hô hấp sáng làm
giảm mạnh quang hợp do phân huỷ nguyên liệu quang hợp, cạnh tranh ánh
sáng với quang hợp ....(xem phần quang hợp).
5.2. Các con đường biến đổi cơ chất hô hấp.
Trong quá trình hô hấp nhiều cơ chất như gluxit, protein, lipid .... được
dùng làm nguyên liệu khởi đầu. Các cơ chất bằng các con đường riêng biến
đổi thành các sản phẩm trung gian, từ đó tham gia vào con đường của hô hấp
tế bào. Cơ chất chủ yếu của hô hấp tế bào là gucose. Sự biến đổi glucose xảy
ra bằng nhiều con đường khác nhau. Tuỳ đIều kiện mà hô hấp tiến hành theo
2 hình thức: hô hấp hiếu khí (gọi tắt là hô hấp ) và hô hấp kỵ khí – lên men
(thường gọi là lên men)
5.1.1. Khái niệm chung về hô hấp.
Hô hấp là quá trình phân giải các chất hữu cơ trong tế bào, giải phóng
năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể. Hô hấp được đặc
trưng phương trình tổng quát sau:
C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O (Q(calo) = - 674 Kcalo/M)
Qua phương trình tổng quát trên chưa nêu được tính chất phức tạp của
quá trình hô hấp. Quá trình hô hấp diễn ra qua 2 giai đoạn với nhiều phản
ứng phức tạp.
- Trước hết chất hữu cơ, đặc trưng là glucose (C6H12O6) bị phân giải tạo
các hợp chất trung gian có thế khử cao sẽ tham gia chuỗi hô hấp ở giai đoạn
2.
- Từ các chất dạng khử thực hiện chuỗi hô hấp. Qua chuỗi hô hấp năng
lượng e thải ra được dùng để thực hiện quá trình tổng hợp ATP – quá trình
photphoryl hoá.
Như vậy về thực chất hô hấp là hệ thống oxi hoá - khử tách H2 từ
nguyên liệu hô hấp chuyển đến cho O2 tạo nước. Năng lượng giải phóng từ
các phản ứng oxi hoá - khử đó được cố định lại trong liên kết giàu năng
lượng của ATP.
Có thể nói chức năng cơ bản của hô hấp là giải phóng năng lượng của
nguyên liệu hô hấp, chuyển năng lượng khó sử dụng đó sang dạng năng
lượng dễ sử dụng cho cơ thể là ATP.
5.1.2. Vai trò hô hấp.
Hô hấp là đặc trưng của mọi cơ thể sống, là biểu hiện của sự sống. Cơ
thể chỉ tồn tại khi còn hô hấp. Tuy nhiên ở thực vật bên cạnh mặt có lợi của
hô hấp cũng tồn tại những tác hại nhất định của hô hấp.
Trước hết là hô hấp cung cấp năng lượng dạng ATP cho mọi hoạt động
sống trong cơ thể. Mọi hoạt động sống của cơ thể đều cần năng lượng nhưng
không thể sử dụng trực tiếp năng lượng hoá học của các HCHC mà chỉ sử
dụng năng lượng dạng liên kết cao năng của ATP do hô hấp tạo ra.
Tuy nhiên, ý nghĩa hô hấp không chỉ về mặt năng lượng. Trong hô hấp
còn tạo ra nhiều sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trong hoạt động
sống của cơ thể. Qua hô hấp các con đường trao đổi chấtnối liền với nhau
tạo nên thể thống nhất trong cơ thể.
Bên cạnh mặt tích cực là chủ yếu, hô hấp cũng thể hiện những mặt tiêu
cực, có hại nhất định. Trước hết hô hấp làm giảm cường độ quang hợp. Hô
hấp càng cao thì quang hợp biểu kiến càng thấp. Đặc biệt hô hấp sáng làm
giảm mạnh quang hợp do phân huỷ nguyên liệu quang hợp, cạnh tranh ánh
sáng với quang hợp ....(xem phần quang hợp).
5.2. Các con đường biến đổi cơ chất hô hấp.
Trong quá trình hô hấp nhiều cơ chất như gluxit, protein, lipid .... được
dùng làm nguyên liệu khởi đầu. Các cơ chất bằng các con đường riêng biến
đổi thành các sản phẩm trung gian, từ đó tham gia vào con đường của hô hấp
tế bào. Cơ chất chủ yếu của hô hấp tế bào là gucose. Sự biến đổi glucose xảy
ra bằng nhiều con đường khác nhau. Tuỳ đIều kiện mà hô hấp tiến hành theo
2 hình thức: hô hấp hiếu khí (gọi tắt là hô hấp ) và hô hấp kỵ khí – lên men
(thường gọi là lên men)
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Sinh lý học thực vật (Phần 2) - Nguyễn Bá Lộc", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- giao_trinh_sinh_ly_hoc_thuc_vat_phan_2_nguyen_ba_loc.pdf
Nội dung text: Giáo trình Sinh lý học thực vật (Phần 2) - Nguyễn Bá Lộc
- - Cây C 4 nh ư: ngô, mía, cao l ư ng không có hô h p sáng ho c x y ra y u không th xác nh ư c. Do v y nhóm cây này có n ng su t cao h n cây C 3. - Cây CAM có quang hô h p y u và thay i nên khó xác nh. Ng ư i ta cho r ng nguyên nhân làm cho quá trình hô h p sáng nhóm th c v t C 4 y u hay không có là do ho t tính c a oxigenase nhóm cây này y u do t l CO 2/O 2 trong t bào bao bó m ch cao i u ó giúp cho ho t tính cacboxyl hoá m nh h n ho t tính oxy hoá. M t khác khi th i CO 2 t t bào bó m ch l p t c ư c ATP t t bào th t lá ti p nh n, do ó làm gi m hô h p sáng. 5.2.3.2. C ơ ch . Quang hô h p x y ra t i 3 bào quan khác nhau: l c l p, peroxixom và ty th . T bào ch t là môi tr ư ng các ch t i qua t bào quan này sang bào quan khác. * L c l p: T i l c l p di n ra quá trình oxy hoá Ribulozo 1,5 diP do Ribulozo 1,5 diP-oxydase xúc tác t o nên axit glyceric và axit glycolic. ng th i axit glyoxilic t ty th ưa sang c ng ư c kh thành axit glycolic. A.glicolic chuy n sang peroxixom ti p t c bi n i theo hô h p sáng. * Peroxixom: ây là bào quan bi n i H 2O2 nên ư c g i là peroxixom. T i ây A.glycolic b oxi hoá thành A.glyoxilic nh glycolat- oxydaza. H 2O2 ư c t o ra do oxi hoá axit glicolic s b phân hu b i catalaza thành H 2O và O 2. Ti p theo là các ph n ng chuy n amin t o glycin. Glycin quay vào ty th bi n i ti p. * Ty th : T i ty th serin ư c t o ra t 2 glyxin nh h enzime kép. Glycin dicacboxylase và serin hydroxymethyltransgenase. Serin bi n i tr l i thành A.glycolic.
- Cơ ch hô h p sáng c trình bày theo s ơ sau: 5.2.3.3. Vai trò hô h p sáng. Hô h p sáng là m t quá trình có h i cho quang h p, nó làm gi m quang h p 20-30%, tr ư ng h p c bi t có th gi m quang h p n 100%. S d nh ư v y vì hô h p sang phân hu nguyên li u c a quang h p (Ri 1,5 diP), c nh tranh ánh sáng v i quang h p, t o ch t c v i quang h p (H 2O2). Hi n nay ch ưa có ch ng minh nào v m t có l i c a hô h p sáng. V y t i sao m t quá trình có h i mà ư c t n t i trong su t hàng tri u n m ư c sàng l c b i CLTN ? I u ó ch ưa gi i thích ư c m t cách tho áng. Tuy nhiên có tác gi cho r ng có m t s lý do mà hô h p sáng v n t n t i cho n bây gi . - Có l Th i k u c a s ti n hoá, t l CO 2/O 2 trong không khí cao h n so v i hi n nay nên quang hô h p là quá trình c n h th p t l này. - Quang hô h p c ng có th tham gia duy trì t l O 2 n i sinh c a l c l p dư i ng ư ng t i h n. - C ng có th quang hô h p giúp cho cây t n t i trong I u ki n c ư ng ánh sáng quá m nh mà n ng CO 2 l i th p tiêu th b t ATP và NADPH 2t o ra d ư th a trong ph n ng sáng qua ó tránh ư c nh h ư ng có h i n b máy quang h p. Nh ng lý do trên ch y u m i là nh ng gi thi t c n ư c khoa h c làm sáng t thêm.
- Do hô h p sáng có h i nên trong th c ti n tr ng tr t c n h n ch hay tri t tiêu hô h p sáng nh m t ng kh n ng quang h p qua ó t ng NS cây tr ng. Có nhi u bi n pháp ng n ng a tác ng x u c a hô h p sáng nh ư làm gi m l ư ng O 2 xu ng 5%, ch n gi ng th c v t không có hô h p sáng hay hô h p sáng y u, lai t o cây có hô h p sáng m nh v i cây không có hô h p sáng t o cây có hô h p sáng y u h n, x lý các ch t gây c ch hô h p sáng Na 2S2O3, NaF 5.3. Trao i n ng l ng trong hô h p. Hô h p là ngu n cung c p n ng l ư ng cho các ho t ng s ng c a c th . Qua hô h p n ng l ư ng ư c chuy n t d ng n ng l ư ng hoá h c tích tr trong các HCHC khó s d ng sang d ng n ng l ư ng ch a ng trong phân t ATP d s d ng. 5.3.1. c i m trao i n ng l ng c a c ơ th s ng. Trong quá trình hô h p s phân hu glucose ã gi i phóng n ng l ư ng 674Kcalo/M. N ng l ư ng này c ng t ư ng ư ng n ng l ư ng gi i phóng ra khi t cháy glucose. Tuy nhiên gi a 2 quá trình hô h p và t cháy có nhi u i m khác nhau: Tr ư c h t trong quá trình hô h p ch m t ph n n ng l ư ng hoá h c m t i d ng nhi t còn ph n l n ư c tích lu l i trong d ng liên k t cao n ng c a ATP c th s d ng d n. Hi u qu n ng l ư ng c a hô h p t kho ng 50%. i m khác bi t th hai là n ng l ng gi I phóng ra trong quá trình phân hu c ch t hô h p (glucose) không t, cùng m t lúc nh ư ph n ng t cháy mà th i ra t t qua nhi u ch ng, m i ch ng n ng l ư ng th i ra m t ít gúp c th k p th i tích l i d ng ATP d tr dùng d n khi c n thi t. Th ba, quá trình hô h p ư c th c hi n m t cách ch t ch có hi u qu nh s tham gia h enzime phân hu c ch t hô h p và h enzime th c hi n vi c tích n ng l ư ng th i ra trong ph n ng phân hu c ch t thành n ng lư ng c a ATP. Th t ư c a s khác nhau gi a t cháy v i hô h p là hô h p ư c th c hi n trong t bào có c u trúc ch t ch , h p lý nên hi u qu n ng l ư ng r t cao. c bi t các thành ph n tham gia phân hu c ch t và các thành ph n tham gia tích n ng l ư ng vào ATP (enzime t ng h p ATP – photphoryl hoá) ư c s p x p theo m t c u trúc hoàn h o th c hi n ch c n ng c a nó. Trao i n ng l ư ng trong hô h p x y ra d a trên ho t ng c a h th ng oxi hoá - kh c a t bào.
- 5.3.2. Oxi hoá kh sinh h c. 5.3.2.1. Các hình th c. Oxi hoá kh là quá trình có ý ngh a quy t nh n trao i n ng l ư ng c a t bào. Trong t bào có nhi u hình th c oxi hoá - kh khác nhau, liên quan ch t ch v i nhau t o nên chu i hô h p t bào. - Kh H 2 c a c ch t do h enzime dehydrogenase xúc tác. ây là giai o n u c a chu i hô h p. - Trao i i n t gi a các h oxi hoá kh . ây là giai o n gi a c a chu i hô h p, giai o n này có s tham gia c a h enzime oxidase. - K t h p v i O2 nh oxidase xúc tác là hình th c oxi hoá kh th ba có v trí cu i chu i hô h p. 5.3.2.2. N ng l ng ph n ng oxi hoá kh . Ph n ng oxi hoá kh bao gi c ng kèm theo trao i n ng l ư ng. Bi n i n ng l ư ng t do trong các ph n ng oxi hoá - kh ư c th hi n b ng ph ư ng trình ∆G' = - nF . ∆Eo Trong ó: ∆G’: m c bi n i n ng l ư ng c a ph n ng oxi hoá - kh (Kcalo/M) - N u ∆G’ > 0: ph n ng thu n ng l ư ng. - N u ∆G’ < 0: ph n ng th i n ng l ư ng. - Nêu ∆G’ = o: không x y ra ph n ng n: S è tham gia trao i trong ph n ng ∆Eo: chênh l ch I n th oxi hoá kh gi a 2 h tham gia ph n ng. F: s Fara 5.3.3. Chu i hô h p. Chu i v n chuy n è hô h p hay chu i hô h p là h th ng v n chuy n è x y ra trên màng ty th . Thành ph n c a chu i hô h p g m 4 t h p: * T h p I; các è t c ch t kh tr ư c h t ư c oxi hoá b i t h p I. T h p I ch a NADH-dehydrogese xúc tác s chuy n 1 c p è gi a NADH và ubiquinon (UQ)
- * T h p II: T h p II ch a sucxinat-dehydrogenase xúc tác s chuy n 1 c p è gi a axit xucxinic và UQ. A.xucxinic là thành ph n c a chu trình Crebs. * T h p III: T h p g m các xytocrom b,c và ph c h p enzime xytocrom C-oxidoreductase. Ch c n ng c a t h p II oxi hoá UQH 2 r i chuy n è n xytoctrom C * T h p IV. T h p IV ho t ng nh ư cytocrom-oxidase. Thành ph n có xytocrom a và a 3, ph c h p Cu-Fe-protein, cytorom a 3-oxidase. T h p IV làm nhi m v cu i cùng c a chu i hô h p, xúc tác s chuy n 1 c p è t xytocrom C n O 2 Các t h p ư c g n trên màng ty th theo nh ng v trí xác nh t o nên chu i v n chuy n è ty th – hay là chu i hô h p S v n chuy n è qua chu i hô h p di n ra nh ư sau: i n t ư c tách ra t c ch t kh nh ư AlPG, A.pyruvic, A.I.zoxitric i vào m ch theo 2 nhánh:
- - M t nhánh t AlPG, A.Izotric, A. α cetoglutaric, A.malic, A.pyruvic ư c chuy n n NAD sau ó n xytcrom b, xytocrom C, xytocrom a và cu i cùng n xytocrom a 3 n kh O 2. - M t nhánh t axit sucxinic, các axit béo i n t chuy n n cho FAD sau ó sang xytocrom b nh ư nhánh 1. S chuy n è (H +) trong chu i là nh s oxy hoá kh thu n ngh ch c a các thành ph n trong chu i, h tr ư c v i ch c n ng kh s kh h sau, h sau b kh nó tr thành h kh kh ti p h sau ó. Quá trình c ti p di n các ph n ng oxi hoá kh thu n ngh ch nh ư v y làm cho è tách ra t c ch t ư c chuy n n kh O 2 t o H 2O. Các ph n ng trong chu i u là ph n ng th i n ng l ư ng. Tu m c chênh l ch i n th oxi hoá kh gi a các thành ph n ( ∆Eo) mà n ng l ư ng th i ra các ph n ng ( ∆G’) t ư ng ng. N ng l ư ng th i ra có th d ng nhi t nh ưng c ng có th ư c dùng t ng h p ATP trong quá trình photphoryl hoá n u h i t I u ki n c a photphorryl hoá. 5.3.4. Photphoryl hoá. 5.3.4.1. Liên k t giàu n ng l ng và ATP. Trong t bào các h p ch t h u c u ch a ng n ng l ư ng. N ng lư ng c a các phân t ư c c nh trên các liên k t. Các liên k t th ư ng có n ng l ư ng kho ng 0,3-3,0 Kcalo/M. Ngoài các liên k t bình th ư ng, m t s phân t còn ch a các liên k t giàu n ng l ư ng – g i là liên k t cao n ng. Nh ng liên k t có n ng l ư ng ≥ 6 Kcalo/M thu c d ng liên k t cao n ng, ư c ký hi u ( ∼). Có 3 d ng liên k t cao n ng ph bi n trong các h p ch t h u c : - Liên k t O ∼ P: ây là d ng liên k t ph bi n và có vai trò quan tr ng nh t trong t bào. Liên k t cao n ng d ng này có trong các nucleotide, Tri.P, m t s d ng ư ng – P (Al3PG, APEP ) cacbamyl-P - Liên k t C ∼ P: là d ng liên k t cao n ng có trong Acyl ∼ CoA (nh ư acetyl CoA, sucxinyl – CoA ) - Liên k t N ∼ P: là liên k t cao n ng có trong Creatin – P. Trong các phân t ch a liên k t cao n ng thì ATP là phân t có vai trò quan tr ng nh t trong t bào, nó là pin n ng l ư ng c a t bào.
- Liên k t cao n ng trong ATP có n ng l ư ng t do 7,3 Kcalo/M trong i u ki n chu n. N ng l ư ng này thay i theo s thay i các i u ki n môi tr ư ng nh ư pH, n ng ATP, áp su t khí quy n. Bi n ng c a n ng l ư ng c a liên k t cao n ng c a ATP trong kho ng 8-12 Kcalo/M. ATP là m t ch t linh ng nên n ng l ư ng ch a ng ó d ư c huy ng cho c th ho t ng 5.3.4.2. Photphoryl hoá oxy hoá. Photphoryl hoá oxi hoá là hình th c t ng h p ATP nh n ng l ư ng th i ra c a ph n ng oxi hoá. Lo i photphoryl hoá này có hai hình th c: - Photphoryl hoá m c c ch t. - Photphoryl hoá m c coenzime-chu i hô h p. 5.3.4.3. Phptphoryl hoá m c c ơ ch t. Photphoryl hoá m c c ch t là quá trình t ng h p ATP nh n ng l ư ng th i ra c a ph n ng oxi hoá tr c ti p c ch t. Trên toàn b con ư ng bi n i oxi hoá phân t glucose theo ư ng phân và chu trình crebs có hai ph n ng oxi hoá liên k t v i photphoryl hoá m c c ch t. - Trong giai o n ư ng phân:
- V y ph n ng t ng h p ATP: ADP + H 3PO 4 → ATP x y ra nh n ng l ư ng c a ph n ng oxi hoá AlPG b i NAD. Nh ư v y ph n ng t ng h p ATP ây x y ra nh n ng l ư ng th i ra trong ph n ng oxi hoá c ch t A. αcetoglutaric cung c p. Quá trình photphoryl hoá m c c ch t tích lu không quá 10% toàn b n ng l ư ng c a t bào s ng nên ý ngh a không l n l m. 90% n ng lư ng còn l i ư c tích lu qua quá trình photphoryl hoá m c enzime hay qua chu i hô h p. 5.3.4.4. Photphoryl hoá qua chu i hô h p. Khi v n chuy n H 2 t c ch t kh n O 2 chu i hô h p th c hi n nhi u ph n ng oxi hoá kh . Các ph n ng ó làm n ng l ư ng gi i phóng d n d n. N u giai o n nào c a chu i có i u ki n v n ng l ư ng và có enzime xúc tác thì quá trình t ng h p ATP ư c th c hi n. ó là photphoryl hoá qua chu i hô h p. V c ch c a quá trình photphoryl hoá qua chu i hô h p ã ư c nhi u tác gi nghiên c u trong th i gian dài. Thuy t do Mit.chell ư a ra n m 1962, g i là thuy t hoá th m ã gi i thích c ch photphoryl hoá m t cách h p lý và ư c quan tâm nhi u h n c . Thuy t hoá th m n u lên c s cho s liên k t dòng i n t trong chu i hô h p v i s photphoryl hoá ty th là s chênh l ch v I n tích và H + gi a 2 m t c a màng ty th . S chênh l ch này ư c t o ra do s v n chuy n è vàm proton qua màng làm cho s tích lu è và H + 2 phía c a màng chênh l ch nhau t o nên th n ng i n hoá. Th n ng I n hoá này ư c gi i phóng s cung c p n ng l ư ng cho ph n ng t ng h p ATP. Trong quá trình hô h p các è tách ra t c ch t ư c chuy n theo chu i v n chuy n è hô h p trên màng ty th . Các è ư c chuy n vào m t trong c a màng trong ty th , t c là vào c ch t ty th làm cho m t trong màng ty th tích i n âm. Ng ư c l i H + ư c v n chuy n qua chu i hô h p y ra m t ngoài c a màng trong ty th , t c là vào kho ng không gian gi a màng trong
- và màng ngoài ty th làm cho phía này tích i n d ư ng. K t qu s v n chuy n òng th i è và H + t o nên s chêng l ch i n th gi a 2 m t c a màng trong ty th – ó là th i n hoá - còn g i là “th n ng màng” hay “gradient i n th ”. S chênh l ch v n ng H + hình thành “gradient proton” các grdient i n hoá và gradient proton t o nên ng l c proton. Giá tr th n ng proton này ư c coi nh ư n ng l ư ng t do c a proton t ư ng ư ng 7,3 Kcalo th c hi n ph n ng t ng h p ATP. Vi c chuy n th n ng proton thành n ng l ư ng t ng h p ATP th c hi n nh các b m proton – ATP – sintetase,. B m proton làm nhi m v b m proton (H +) t l p m gi a 2 màng ty th , qua màng trong vào c ch t ty th t c là làm cho proton i ng ư c chi u v n chuy n c a ATP sintetase ã gi i phóng n ng l ư ng hoá th m và n ng l ư ng hoá th m ó ư c dùng t ng h p ATP. C u t o ATP sintetase (B m proton) r t ph c t p g m nhi u thành ph n khác nhau. Hai thành ph n quan tr ng nh t c a ATP-sintetase là ph c h p Fo và F 1. Fo ư c xem là kênh d n truy n proton i qua màng trong ty th , t m t ngoài vào c ch t ty th . F o có c u trúc hình tr c a lipid n m xen vào l p lipid v t qua màng n i m t ti p xúc v i l ng m và m t trong ti p xúc v i c ch t ty th . F1 là ph n xúc tác quá trình t ng h p ATP khi F o b m proton i qua. F 1 có c u trúc hình c u, ưa n ư c n m nhô ra phía c ch t ty th nh ư 1 cái n m. + H ư c b m qua kênh. F o dư i tác ng c a l c d n proton s ho t hoá F 1 và tiêu phí l c d n này. F 1 ư c ho t hoá s xúc tác s t ng h p ATP. T H 2 c a c ch t, 2è ư c chu i hô h p v n chuy n n O 2, v i n ng lư ng t ng s th i ra là: AH 2 + 1/O 2 => A + H 2O ∆Eo = + 1,23 V (+0,01 – (-0,22) = 1,23V) ∆G’ = -2.23,06.1.23 = 57,2 Kcalo/M N ng l ư ng th i ra này có th t ng h p ư c 5 ATP. Nh ưng trong th c t qua chu i hô h p ch t o ra ư c 3ATP. S d nh ư v y vì t c ch t è (H +) chuy n n O 2 qua nhi u ph n ng. M i ph n ng th i ra m t ít n ng l ư ng. N u ph n ng nào I u ki n v n ng l ư ng ( ∆G’ = 7,3 Kcalo/M) và có b m proton (ATP suntetase) nh v t i v trí ó c a chu i hô h p g n trên màng ty th thì ph n ng t ng h p ATP m i x y ra. ó là 3 v trí NAD => FAD; xyt b => xyt C và xyt a => xyt a 3
- 5.3.5. Hi u qu n ng l ng trong hô h p. T bào là m t nhà máy bi n i n ng l ư ng r t tinh vi v i hi u qu n ng lư ng r t cao. ó là nh t bào có thành ph n và c u t o r t phù h p v i c ch bi n i n ng l ư ng nh t. Ty th là m t nhà máy trao i n ng l ư ng r t hoàn h o. S trao i n ng l ư ng còn ư c xúc tác b i h enzime c hi u, h v n chuy n è c tr ưng nên hi u qu n ng l ư ng r t cao. N ng l ư ng gi i phóng trong quá trình phân hu c ch t ph n l n ư c tích vào ATP cho c th dùng d n. Hi u qu trao i n ng l ư ng ph thu c vào con ư ng bi n i c ch t. N u bi n i c ch t theo con ư ng hi u khí thì hi u qu n ng l ư ng cao h n bi n i theo con ư ng k khí. Trong hô h p k khí hi u qu n ng l ư ng ch t kho ng 2%. Phân hu 1 glucose ch t o ra 2 ATP 2.7,3 674 .100≈ 2% Trong hô h p hi u khí theo ư ng phân- chu trình Crebs hi u qu n ng lư ng r t cao. Phân hu 1 glucose theo con ư ng này t o ra ư c 38 ATP v i hi u su t n ng l ư ng: 38.7,3 674 .100≈ 41% Trong hô h p hi u khí theo con ư ng pentozo P, hi u qu n ng l ư ng là: 35.7,3 674 .100≈ 38% Nh ư v y so v i các máy móc v t lý, h trao i n ng l ư ng c a c th s ng có hi u qu cao h n nhi u. 5.3.6. S d ng ATP. M i ho t ng s ng c a c th u c n n ng l ư ng. Ngu n cung c p n ng l ư ng ch y u cho ho t ng s ng c a c th là ATP. B i vì ATP có d tr n ng l ư ng l n tho mãn nhu c u cho các ho t ng s ng ng th i ATP d ư c phân hu gi i phóng n ng l ư ng nên s d ng ATP r t thu n l i cho c th . Nh ư v y ATP chính là pin n ng l ư ng c a c th . Ngoài ATP, m t s d ng liên k t cao n ng khác c ng ư c c th s d ng cho m t s ho t ng s ng: - UTP cung c p n ng l ư ng cho quá trình sinh t ng h p disacharit, polysacharit. - XTP cung c p n ng l ư ng cho quá trình t ng h p lipid ph c t p. - GTP tham gia trong quá trình t ng h p protein riboxom.
- 5.4. nh h ng c a các i u ki n bên ngoài n hô h p. 5.4.1. nh h ng i u ki n bên trong n hô h p. 5.4.1.1. Thành ph n loài. Các loài khác nhau có quá trình hô h p không gi ng nhau: c ư ng , con ư ng, h s hô h p. - Tr ư c h t các loài khác nhau có c ư ng hô h p khác nhau B ng: C ng hô h p c a m t s loài th c v t (mg/CO 2/1g ch t khô /24h) Nhóm cây Ihô h p Nhóm cây IHH Lá lúa mì 136,70 Qu chanh 12,40 C khoai tây 2,45 H t h ư ng d ư ng 43,70 R c c i 6,70 Asperillus Niger (2 343,20 ư ng ngày tu i) - Tính ch t h oxy hoá kh , con ư ng bi n i c ch t c ng mang tính c tr ưng cho loài. Nh ư m t s nhóm cây trong h c i, h b u bí ch a nhi u enzime ascobin oxylase và peroxydase nên con ư ng hô h p nhóm cây này có nhi u h ư ng khác các nhóm cây khác v c ch t hô h p v chu i hô h p. Hay nhóm cây ch a nhi u lipid thì trong t bào ch a nhi u h enzime lipase và h enzime chuy n hoá axit béo. - H s hô h p các loài khác nhau c ng khác nhau do s d ng c ch t ch y u không gi ng nhau. Cây nào s d ng nguyên li u hô h p ch y u là gluxit thì HSHH = 1, cây nào s d ng c ch t hô h p là axit h u c thì HSHH > 1, còn cây nào ch a nhi u protein, dùng protein làm c ch t thì HSHH < 1. B ng: H s hô h p (CO 2/O 2) m t s cây Nhóm cây HSHH Nhóm cây HSHH H t lúa mì m c 1,0 H t l c n y m m 0,70 m m Qu táo chín 1,0 H t gai d u n y 1,22 m m H t lanh n y 0,65 Qu chanh chín 2,09 m m
- 5.4.1.2. Tu i cây. Hô h p còn ch u nh h ư ng c a quá trình phát tri n cá th c a cây. Th ư ng càng v già c ư ng hô h p càng gi m, con ư ng bi n i c ch t chuy n t ư ng phân – chu trình Crebs sang pentozo P. Cây càng già hi u qu n ng l ư ng càng gi m. Ngoài nh h ư ng c a thành ph n loài, tu i cây n hô h p, các c quan khác trên cây c ng có quá trình hô h p khác nhau do c tr ưng s ng, ch c n ng sinh lý c a chúng khác nhau. 5.4.1.3. Ch t i u hoà sinh tr ng. Các ch t I u hoà sinh tr ư ng có vai trò quan tr ng trong toàn b i s ng c a th c v t trong ó có hô h p. i v i quá trình hô h p, ch t i u hoà sinh tr ư ng có tác d ng nhi u m t. - Ch t HST làm t ng c ư ng hô h p vào giai o n n y m m và giai o n sinh tr ư ng m nh c a cây. ó là do ch t HST ã kích thích ho t tính nhi u h enzime trong hô h p. - Ch t HST còn có tác d ng I u ch nh các con ư ng hô h p trong cây. Nh ư theo Seb, Damhorecki, Oaks (1958) cho r ng Auxin làm gi m t l C 6/C 1 i u ó ch ng t Auxin làm gi m con ư ng pentozo P mà làm t ng s bi n i c ch t theo con ư ng ư ng phân – chu trình Crebs. - Ch t HST thúc y quá trình trao i n ng l ư ng trong hô h p, t ng hi u qu n ng l ư ng trong hô h p. Nh ư theo Benner, Wildmann cho r ng Auxin nh h ư ng n s hình thành các liên k t cao n ng, n quá trình photphoryl hoá theo chi u h ư ng có l i cho hô h p. 5.4.2. nh h ng các i u ki n bên ngoài n hô h p. 5.4.2.1. Ánh sáng. Tr ư c ây ng ư i ta cho r ng ho t ng c a hô h p không ch u nh hư ng c a ánh sáng. Nh ưng nh nh ng ph ư ng pháp nghiên c u m i nh ư s d ng ng v phóng x các nhà khoa h c ã xác nh ư c ánh sáng có nh hư ng n hô h p. Tr ư c h t ánh sáng nh h ư ng n quang h p mà quang h p là quá trình cung c p nguyên li u cho hô h p. Ánh sáng c ng nh h ư ng tr c ti p n hô h p. nhi u lo i cây ánh sáng kích thích hô h p. Câu ưa bóng hô h p nh y c m v i ánh sáng h n cây ưa sáng. Ánh sáng b ư c sóng ng n nh h ư ng n hô h p m nh h n ánh sáng b ư c sóng dài. c bi t quan tr ng là sánh sáng là y u t tr c ti p c a hô h p sáng. Hô h p sáng luôn ng bi n v i c ư ng ánh sáng.