Hô hấp sáng là quá trình không thể thiếu ở thực vật C3. Bạn đã biết hô hấp sáng ở thực vật C3 là gì? Quá trình này có đặc điểm gì, tại sao quá trình này chỉ diễn ra ở thực vật C3? Hãy cùng DINHNGHIA.com.vn tìm hiểu câu trả lời qua bài viết dưới đây nhé!
Nội dung bài viết
Khái niệm hô hấp sáng và hô hấp sáng ở thực vật C3
Hô hấp sáng là gì?
Để hiểu về hô hấp sáng, trước hết ta cần biết về quá trình hô hấp. Khi thực vật hô hấp, các tế bào sống của chúng sẽ chuyển đổi năng lượng, biến đổi các cacbohidrat thành CO2 cùng với nước, cuối cùng giải phóng ra năng lượng.
Trên cơ sở của hô hấp, ta định nghĩa được hô hấp sáng là quá trình hô hấp với điều kiện ánh sáng (được diễn ra ngoài sáng). Nó còn được biết đến với tên gọi là quang hô hấp.
Thực vật C3 là gì?
Thực vật C3 là các loài thực vật chỉ tồn tại duy nhất theo kiểu cố định carbon C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh. Ngày nay chúng chiếm đến 95% sinh khối thực vật trên Trái Đất.
Thực vật C3 có xu hướng phát triển tốt trong các khu vực với các điều kiện nhất định, ví dụ cần có cường độ ánh sáng Mặt Trời và nhiệt độ vừa phải, có nước ngầm, hàm lượng dioxide carbon cao hơn hoặc bằng 200 ppm,…
Hô hấp sáng ở thực vật C3 là gì?
Hô hấp sáng trong thực vật C3 là quá trình tạo ra axit glyoxylic bằng việc kết hợp oxi và axit glycolic, điều kiện diễn ra là trong điều kiện ánh sáng mạnh, lúc lá cây dư O2 và thiếu hụt CO2. Sau quá trình này, axit glyoxylic sẽ tiếp tục biến đổi thành glyxin, rồi thành Serin. Điểm cuối cùng của quá trình sẽ tạo ra CO2 bổ sung cho phần thiết hụt của lá cây.
Quá trình hô hấp sáng chỉ có thể diễn ra ở những loài thực vật có điểm bù CO2 cao, có thể hiểu đơn giản hơn là việc bổ sung CO2 còn thiếu ở thực vật, vì thế nó chỉ diễn ra ở thực vật C3.
Điều kiện xảy ra quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3
Điều kiện diễn ra hô hấp sáng ở thực vật C3 là cường độ ánh sáng mạnh và cường độ quang hợp cao. Ngoài ra, quá trình hô hấp sáng còn cần đến CO2 ở lục lạp bị cạn kiệt và O2 tích lũy được trong lục lạp.
Bên cạnh đó, hô hấp sáng xảy ra qua 3 bào quan theo trình tự: Bắt đầu ở lục lạp → Peroxixom → Ti thể.
Phương trình hô hấp tổng quát
Phương trình hô hấp tổng quát như sau:
- C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Năng lượng (Dưới dạng nhiệt + ATP)
Phương trình này cho biết rằng bản chất hô hấp là quá trình oxi hóa khử phức tạp giải phóng điện tử và hidro từ nguyên liệu hô hấp thành O2 trong không khí, tạo H2O. Các liên kết giàu năng lượng trong các phản ứng oxi hóa khử này tạo ra năng lượng.
Cơ chế, diễn biến quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3
Tại lục lạp
Tại lục lạp, quá trình hô hấp sẽ bắt đầu khi CO2 có nồng độ cao sẽ tạo thành 2 APG, sau đó thực hiện quá trình quang hợp. Bên cạnh đó, O2 có nồng độ cao sẽ tạo ra 1 APG và 1AG. Từ đó thực hiện quá trình quang hợp và hô hấp.
Tại Perôxixôm
Xuống đến Peroxixom, các axit glycolic sẽ kết hợp với O2 để tạo ra axit glyoxylic và H2O2 → H2O2 bị phân hủy bởi catalase, tạo thành nước và oxi. Tương tự quá trình trên, các axit glyoxylic chuyển hóa thành glyxin bằng phản ứng chuyển vị amin.
Tại ti thể
Sau quá trình tại Peroxixom, các glyxin sẽ chuyển xuống ti thể thành serin nhờ xúc tác của các enzym kép. Tại đây, serin được biến đổi thành axit glyoxylic, đến lục lạp và kết thúc quá trình hô hấp sáng trong thực vật C3.
Mối quan hệ giữa hô hấp, quang hợp và môi trường
Mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp
Đây là hai quá trình phụ thuộc vào nhau và là quá trình song song. Sản phẩm của quang hợp là nguyên liệu và cũng là chất oxy hóa trong quá trình hô hấp. Ngược lại, sản phẩm của hô hấp là nguyên liệu giúp tổng hợp tinh bột rồi giải phóng oxy trong quá trình quang hợp.
Mối quan hệ giữa hô hấp và môi trường
Các thành phần của môi trường có quan hệ qua lại và cần thiết cho quá trình hô hấp, như:
- Nhiệt độ: Là điều kiện để cây diễn ra hô hấp, nhiệt độ tối thiểu là 0-10 độ C tùy vào vùng và loại cây. Nhiệt độ tỉ lệ thuật với cường độ hô hấp và khả năng chịu đựng của cây. Sự phụ thuộc của hô hấp với nhiệt độ được diễn đạt qua định luật Van-hốp: Q10 = 2 – 3.
- Nước: Đóng vai trò dung môi để các phản ứng hóa học bao gồm hô hấp được diễn ra bình thường, đồng thời trực tiếp tham gia vào quá trình oxy hóa nguyên liệu của hô hấp. Mất nước khiến cường độ hô hấp giảm, hàm lượng của nước tỉ lệ thuận với cường độ của quá trình hô hấp.
- Nồng độ O2: Quá trình hô hấp bị ảnh hưởng nếu nồng độ O2 giảm xuống thấp hơn 10%. Dưới 5% nồng độ O2 thì cây sẽ phân giải kỵ khí, bất lợi cho việc phát triển.
- Nồng độ CO2: Nếu nồng độ CO2 trong môi trường lớn hơn 40% sẽ khiến quá trình hô hấp xảy ra ức chế.
Vai trò và ý nghĩa của hô hấp đối với cơ thể thực vật
Với cơ thể của thực vật, quá trình hô hấp có ý nghĩ như một quá trình sinh lý trung tâm, đóng vai trò đặc biệt trong quá trình trao đổi chất – chuyển hóa năng lượng:
- Cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của cây như trao đổi chất, hấp thu hay vận chuyển các chất dinh dưỡng, phân chia, sửa chữa tế bào hư hại,…
- Tạo nhiều hợp chất trung gian – nguyên liệu đầu vào để tổng hợp các chất hữu cơ khác, vì thế hô hấp có ý nghĩa trong cả quá trình tổng hợp.
- Hình thành cơ sở năng lượng và nguyên liệu giúp tăng khả năng chống chịu cho cây, giúp cây chống chọi ngoại cảnh, các bệnh dịch, rét buốt hay nắng nóng.
Hô hấp sáng có lợi hay có hại?
Bên cạnh các ý nghĩa có lợi mang lại cho thực vật như cung cấp năng lượng hay tham gia quá trình tổng hợp, hô hấp sáng thường được xem là có hại vì quá trình này không tạo ra năng lượng, nhưng lại tiêu tốn tới 30 – 50% sản phẩm của quá trình quang hợp, tạo ra những ảnh hưởng không tốt cho cây.
Nó còn tạo ra một sản phẩm phụ amoniac – đây là hợp chất có hại cho môi trường. Quang hô hấp cũng sẽ làm hao hụt cacbon và nitơ dẫn tới việc làm giảm hiệu suất quang hợp của cây. Điểm đặc trưng của việc này là lá cây trở nên héo úa, ảnh hưởng trực tiếp tốc độ tăng trưởng của cây.
Một số câu hỏi về quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3
Câu 1: Điều kiện xảy ra quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3 là:
- A. Ánh sáng thấp, nhiều CO2, cạn kiệt O2
- B. Ánh sáng cao, nhiều CO2, cạn kiệt O2 tích luỹ.
- C. Ánh sáng cao, cạn kiệt CO2, nhiều O2 tích luỹ.
- D. Ánh sáng thấp, cạn kiệt CO2, nhiều O2 tích luỹ.
Đáp án: C
Câu 2: Tại sao hô hấp sáng chỉ xảy ra ở thực vật C3, không thể xảy ra trên thực vật C4 và CAM?
Trả lời: Vì quá trình hô hấp sáng chỉ có thể diễn ra ở những loài thực vật có điểm bù CO2 cao, có thể hiểu đơn giản hơn là việc bổ sung CO2 còn thiếu ở thực vật, vì thế nó chỉ diễn ra ở thực vật C3. Thực vật C4 và CAM có điểm bù CO2 thấp.
Câu 3: Tìm phát biểu không đúng sau đây về hô hấp sáng:
- A. Chủ yếu xảy ra ở thực vật C4
- B. Làm giảm năng suất cây trồng.
- C. Xảy ra ở điều kiện cường độ ánh sáng cao
- D. Đây là quá trình hấp thụ O2 và giải phóng CO2
Đáp án: A
Câu 4: Hô hấp sáng có sự tham gia của 3 bào quan nào sau đây:
- A. Lục lạp, ribôxôm, ti thể
- B. Lục lạp, perôxixôm, ti thể
- C. Lục lạp, lizôxôm, ti thể
- D. Lục lạp, bộ máy Gôngi, ti thể
Đáp án: B
Câu 5: Tìm phát biểu không đúng sau đây về hô hấp sáng:
- A. Hình thành axit glioxilic
- B. Xảy ra vào ban ngày
- C. Không tiêu tốn sản phẩm quang hợp
- D. Không tạo ATP
Đáp án: C
Câu 6: Trật tự diễn ra của quá trình hô hấp tế bào:
- A. Crep – đường phân – chuỗi truyền e
- B. Đường phân – Crep – chuỗi truyền e
- C. Chuỗi trình e – Crep – đường phân
- D. Đường phân – chuỗi truyền e – Crep
Đáp án: B
Câu 7: Tế bào ở thực vật chứa lượng lớn ti thể?
- A. TB đỉnh trường sinh, TB chóp rễ, TB biết
- B. TB chóp rễ, TB trưởng thành, TB biết
- C. TB già, TB trưởng thành
- D. TB đỉnh trường sinh, TB trưởng thành, TB biết
Đáp án: A
Câu 8: Khi nói đến quan hệ hô hấp và quang hợp, phát biểu nào sau đây là sai?
- A. Hô hấp tạo ATP, cung cấp năng lượng cho quá trình hút khoáng
- B. Quá trình rễ hút khoáng giúp cung cấp chất chất dinh dưỡng thành yếu tố tham gia quá trình hô hấp
- C. Hô hấp hình thành các sản phẩm trung gian làm nguyên liệu đồng hóa khoáng
- D. Hô hấp hình thành các chất khử FADH2, NADH giúp cung cấp cho quá trình đồng hóa khoáng
Đáp án: A
Câu 9: Có bao nhiêu phát biểu dưới đây là sai khi nói về ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến quá trình hô hấp ở thực vật?
- I. Cường độ hô hấp luôn tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng.
- II. CO2 ảnh hưởng đến quang hợp.
- III. Hô hấp sẽ không giảm và vẫn tiếp tục khi cây bị thiếu nước.
- IV. Nhiệt độ ảnh hưởng đến hô hấp.
- A. 1
- B. 2
- C. 3
- D. 4
Đáp án: A
Câu 10: Sắc tố tham gia chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH là loại sắc tố thuộc nhóm nào sau đây?
- A. Diệp lục a
- B. Caroten
- C. Diệp lục b
- D. Xanthophyn
Đáp án: A
Câu 11: Chất bị oxy hóa trong quá trình hô hấp sáng là:
- A. Andehit photphoglyxeric
- B. Ribulozo Điphotphat
- C. Điphotpho Glyxeric
- D. Axit photpho Glyxeric
Đáp án: B
Câu 12: Quá trình hô hấp sáng là:
- A. Hấp thụ O2, giải phóng CO2 trong bóng tối
- B. Hấp thụ O2, giải phóng CO2 ngoài sáng
- C. Hấp thụ CO2, giải phóng O2 trong bóng tối
- D. Hấp thụ CO2, giải phóng O2 ngoài ánh sáng
Đáp án: B
Câu 13: Điều kiện để xảy ra hô hấp sáng ở thực vật C3 là:
- A. Ánh sáng thấp, nhiều O2, cạn kiệt CO2
- B. Ánh sáng thấp, cạn kiệt CO2, nhiều O2 tích lũy
- C. Ánh sáng cao, nhiều CO2, cạn kiệt O2 tích lũy
- D. Ánh sáng cao, cạn kiệt CO2, nhiều O2 tích lũy
Đáp án: D
Câu 14: Khi nói về mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp, phát biểu nào sau đây sai?
- A. Hô hấp và quang hợp phụ thuộc lẫn nhau
- B. Sản phẩm quang hợp là nguyên liệu hô hấp
- C. Thực vật chỉ cần quang hợp, không quá cần hô hấp
- D. Sản phẩm của hô hấp là nguyên liệu tổng hợp C6H12O6
Đáp án: C
Câu 15: Ý nghĩa của quá trình hô hấp ở thực vật là:
- A. Chuyển hóa gluxit, tạo CO2 và O2
- B. Làm sạch môi trường
- C. Đảm bảo cân bằng O2 và CO2 trong khí quyển
- D. Hình thành năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của các tế bào và cơ thể sinh vật.
Đáp án: D
Xem thêm:
- Thực vật C4 là gì? Chu trình quang hợp của các nhóm thực vật C4
- Chu trình Canvin là gì? Sản phẩm của chu trình Canvin
- Quang hợp là gì? Vai trò quan trọng của quang hợp đối với sự sống
Vừa rồi là những thông tin về khái niệm, cơ chế, vai trò và kết quả của quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3. Hy vọng bài viết trên đã đem đến cho bạn những kiến thức bổ ích. Nếu có thắc mắc gì về quá trình hô hấp sáng ở thực vật C3, hãy để lại nhận xét bên dưới bài viết này nhé!