Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí

Ôn tập môn Sinh học 11

VnDoc xin trân trọng giới thiệu bài Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Sinh học lớp 11. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí

I. Khái quát về hô hấp ở thực vật
II. Hô hấp kị khí
III. Hô hấp hiếu khí
IV. So sánh hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Câu hỏi: Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí?

Trả lời:

Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí:

	Phân giải kị khí	Phân giải hiếu khí
Nơi xảy ra	Màng sinh chất – sinh vật nhân thực (không có bào quan ty thể)	Màng trong ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (sinh vật nhân sơ).
Điều kiện môi trường	Không cần oxi	Cần oxi
Chất nhận điện tử	Chất vô cơ NO₃^-, SO4^2-, CO₂.	2 phân tử
Năng lượng sinh ra	Ít ATP	Nhiều ATP
Sản phẩm cuối cùng	Chất vô cơ, chất hữu cơ với năng lượng ATP.	CO₂ và H₂O cùng với năng lượng ATP

I. Khái quát về hô hấp ở thực vật

Hô hấp ở thực vật là gì?

- Hô hấp ở thực vật là quá trình chuyển đổi năng lượng của tế bào sống, trong đó các phân tử cacbohiđrat bị phân giải thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng, một phần năng lượng đó được tích lũy trong ATP.

Phương trình hô hấp tổng quát

C₆H₁₂O₆ + 6O₂→ 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (nhiệt + ATP)

Vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật

- Năng lượng được thải ra ở dạng nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho các hoạt động sống của cơ thể thực vật.

- Năng lượng được tích lũy trong ATP được dùng để vận chuyển vật chất trong cây, sinh trưởng, tổng hợp chất hữu cơ, sửa chữa những hư hại của tế bào…

- Tạo ra các sản phẩm trung gian cho các quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác trong cơ thể.

II. Hô hấp kị khí

Hô hấp kị khí là gì?

- Hô hấp kị khí hay còn gọi là hô hấp yếm khí là quá trình phân giải cacbonhidrat để thu năng lượng cho tế bào, chấp nhận electron cuối cùng của chuỗi truyền electron là một phân tử vô cơ không phải là oxi phân tử. Ví dụ chất nhận electron cuối cùng là NO₃ trong hô hấp nitrat, SO₄ trong hô hấp sunphat.

- Những chất nhận electron cuối này có khả năng khử kém hơn O₂, có nghĩa là có năng lượng được sản sinh ra trên mỗi phân tử bị ôxi hóa ít hơn. Vì vậy, ta có thể nói rằng, hô hấp yếm khí kém hiệu quả hơn hô hấp hiếu khí.

- Nguyên liệu được sử dụng trong hô hấp kị khí là đường đơn, trải qua quá trình đường phân và cho ra sản phẩm cuối cùng là ATP. Quá trình này xảy ra ở môi trường không có O₂ tại màng sinh chất của sinh vật nhân thực (Không có bào quan ty thể).

- Hô hấp yếm khí được sử dụng chủ yếu bởi các vi khuẩn và cổ khuẩn sống trong môi trường thiếu thốn ôxi. Nhiều sinh vật yếm khí thuộc trong dạng yếm khí bắt buộc, tức là chúng sẽ chỉ hô hấp được với những hợp chất yếm khí và sẽ chết nếu có sự hiện diện của oxy.

Các quá trình hô hấp kị khí

- Hô hấp kị khí ở thực vật xảy ra trong môi trường nào? Để giải đáp thắc mắc này, trước hết các bạn cần hiểu hô hấp kị khí chính là quá trình phân hủy glucose trong điều kiện không có sự tham gia của O₂. Bên cạnh đó, giai đoạn đầu của quá trình hô hấp này được gọi là đường phân.

- Tuy nhiên, đối với loại hô hấp này, đường phân chỉ thường xảy ra trong giai đoạn glucose được phân hủy thành acid pyruvic và NADH - H⁺.Ngược lại, giai đoạn NADH -H ⁺ lại thực hiện chuỗi hô hấp không xảy ra vì không có sự tham gia của O₂. Vì vậy, kết quả đường phân trong loại hô hấp này đó chính là:

C₆H₁₂O₆ → 2CH₃COCOOH + 2NADH +H⁺

- Cùng với đó, giai đoạn tiếp theo trong quá trình hô hấp kị khí đó chính là biến đổi acid pyruvic trở thành các sản phẩm như etanol, acid lactic,…Vì vậy, giai đoạn này còn được gọi với cái tên đó là lên enzyme và hai quá trình lên enzyme phổ biến nhất đó là lên enzyme rượu và lên enzyme lactic,….

* Lên enzyme lactic hiện nay chính là quá trình hô hấp dạng kị khí phổ biến ở nhiều vi sinh vật đồng thời cũng xảy ra ở một số mô thực vật trong điều kiện thiếu O₂. Quá trình lên enzyme này xảy ra theo hai con đường khác nhau. Trong giai đoạn đường phân, sau khi AIPG được tạo ra thì AIPG không bị oxy hóa thành A13PG như trong đường phân nữa mà biến đổi một cách trực tiếp thành acid lactic.

* Lên enzyme rượu hiện nay cũng được xem là hình thức hô hấp kị khí phổ biến diễn ra ở một số nhóm vi sinh vật và ở một số mô thực vật. Quá trình lên enzyme này cũng được xảy ra qua 2 giai đoạn chính đó là:

+ Đường phân phân hủy glucose thành chất acid pyruvic và NADH^-H⁺

+ Lên enzyme rượu

Quá trình lên enzyme rượu được diễn ra theo công thức sau:

C₆H₁₂O₆ + 2NAD → 2CH₃COCOOH + 2NADH + H⁺

2CH₃COCOOH → 2CH₃CHO + 2CO₂

2CH₃CHO + 2NADH + H⁺ → 2CH₃CH₂OH + 2NAD

Kết quả chung nhận được: C₆H₁₂O₆ → 2CH₃CH₂OH + 2CO₂

Hô hấp kị khí có ý nghĩa gì?

- Hô hấp yếm khí là một thành phần quan trọng của chu trình nitơ, sắt, lưu huỳnh và carbon toàn cầu thông qua việc giảm các oxy hóa của nitơ, lưu huỳnh và carbon thành các hợp chất khử nhiều hơn. Chu trình hóa sinh của các hợp chất này, phụ thuộc vào quá trình hô hấp yếm khí, tác động đáng kể đến chu trình carbon và sự nóng lên toàn cầu.

- Hô hấp yếm khí xảy ra trong nhiều môi trường, bao gồm trầm tích nước ngọt và biển, đất, tầng ngậm nước ngầm, môi trường dưới bề mặt sâu và màng sinh học. Ngay cả môi trường, chẳng hạn như đất, có chứa oxy cũng có môi trường vi mô thiếu oxy do đặc tính khuếch tán chậm của khí oxy.

III. Hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí là gì?

- Hô hấp hiếu khí là quá trình xảy ra trong môi trường có O₂, hô hấp hiếu khí chỉ thực hiện được khi có sự tham gia của O₂ trong hô hấp.Hô hấp hiếu khí cùng với hô hấp kị khí, là một phần thuộc hô hấp ở cây xanh.

- Hô hấp hiếu khí là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể. Nguyên liệu chúng sử dụng là đường đơn, trải qua giai đoạn đường phân và cho ra sản phẩm cuối cùng là ATP. Đặc điểm lớn nhất của hô hấp hiếu khí là nó cần môi trường có O₂ để thực hiện quá trình hô hấp.

Hô hấp hiếu khí xảy ra ở đâu?

- Là quá trình xảy ra trong môi trường có O₂, hô hấp hiếu khí chỉ thực hiện được khi có sự tham gia của O₂ trong hô hấp. Hô hấp hiếu khí cùng với hô hấp kị khí, là một phần thuộc hô hấp ở cây xanh. Hô hấp hiếu khí được thực hiện qua nhiều con đường khác nhau:

+ Đường phân – chu trình Crebs.

+ Chu trình Pentozo photphat.

+ Đường phân – chu trình Glioxilic (ở thực vật).

+ Oxy hóa trực tiếp (ở vi sinh vật)

* Đường phân – chu trình Crebs

- Hô hấp hiếu khí theo con đường đường phân – chu trình Crebs là con đường chính của hô hấp tế bào xảy ra phổ biến ở mọi sinh vật, ở mọi tế bào. Hô hấp hiếu khí theo con đường này xảy ra qua 3 giai đoạn:

+ Đường phân tiến hành trong tế bào chất.

+ Chu trình Crebs tiến hành trong cơ chất ty thể.

+ Chuỗi hô hấp tiến hành trên màng trong ty thể.

- Đường phân: đường phân là quá trình phân hủy phân tử glucose tạo acid pyruvic và NADH. Điểm đặc biệt của đường phân là không phải phân tử đường tự do phân giải mà phân tử đường đã được hoạt hóa bởi việc gắn gốc P vào mới bị phân hủy. Ở dạng đường – photphat phân tử trở nên hoạt động hơn nên dễ biến đổi hơn.

- Đường phân được chia làm 2 giai đoạn:

+ Phân cắt phân tử glucose thành 2 phân tử trioza: AlPG và PDA.

+ Biến đổi AlPG và PDA thành acid pyruvic.

Kết quả đường phân có thể tóm tắt là: C₆H₁₂O₆ + 2NAD + ADP + 2H₃PO₄ → 2CH₃COCOOH + 2NADH + H⁺ + 2ATP

- Trong hô hấp hiếu khí, acid pyruvic tiếp tục phân hủy qua chu trình Crebs, còn 2 NADH + H⁺thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H₂O: 2NADH + H⁺ + O₂ → 2NAD + 2H₂O

Vậy kết quả của đường phân trong hô hấp hiếu khí là: C₆H₁₂O₆ + O₂ → 2CH₃COCOOH + 2H₂O

- Chu trình Crebs: sản phẩm của đường phân là acid pyruvic sẽ tiếp tục phân hủy qua chu trình Crebs (chu trình do Crebs và SZ.Gyogy phát hiện ra năm 1937).

Quá trình phân hủy acid pyruvic qua chu trình Crebs được thực hiện tại cơ chất ty thể do nhiều hệ enzyme xúc tác. Phần lớn các phản ứng trong chu trình là decacboxyl hóa và dehydro hóa acid pyruvic. Chu trình xảy ra qua 2 phần:

+ Phân hủy acid pyruvic tạo CO₂ và các coenzime khử (NADH – H⁺, FADH₂).

+ Các coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp.

Kết quả của chu trình là:

+ 2CH₃COCOOH + 6H₂O → 6CO₂ + 10H₂ (phần 1)

+ 10H₂ + 5O₂→ 10H₂O (phần 2)

Kết quả chung là: 2CH₃COCOOH + 5O₂ → 6CO₂ + 4H₂O

Nếu kết hợp giai đoạn đường phân ta có phương trình tổng quát của hô hấp là:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

* Chu trình Pentozo photphat

- Phân hủy glucose qua đường phân không phải là con đường duy nhất mà còn có nhiều con đường khác, trong đó, chu trình Pentozo P là con đường phổ biến hơn cả. Con đường Pentozo P được phát hiện đầu tiên ở nấm enzyme, sau đó ở động vật và cuối cùng ở thực vật (Warburg, Cristian, 1930; Grise, 1935; Diken, 1936 …).

- Khác với đường phân, con đường Pentozo – P không phân hủy glucose thành 2 triose mà glucose bị oxy hóa và decacboxyl hóa để tạo ra các Pentozo – P. Từ các Pentozo P tái tạo lại glucozo P. Con đường Pentozo – P xảy ra trong tế bào chất cùng với đường phân, vì vậy, có sự cạnh tranh với đường phân.

- Từ glucozo – P, nếu được enzyme glucozo – 6P – izomerase xúc tác sẽ biến thành fructozo 6P và đường phân sẽ xảy ra. Còn nếu enzyme glucozo 6P -dehydrogenase hoạt động nó sẽ oxy hóa glucozo 6P thành acid 6P – gluconic và con đường pentozo P xảy ra.

- Cũng như chu trình Crebs, con đường phân hủy glucose theo chu trình Pentozo P cũng xảy ra theo 2 phần:

+ Phân hủy glucose tạo CO₂ và NADPH₂.

+ NADPH₂ thực hiện chuỗi hô hấp tạo H₂O.

- Quá trình đó xảy ra một cách tổng quát là:

+ C₆H₁₂O₆ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O

+ 12H₂ + 6O₂ → 12 H₂O

Kết quả chung là: C₆H₁₂O₆ + 6H₂O → 6CO₂ + 6H₂O

Ý nghĩa của hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí có ý nghĩa rất đặc biệt, nó giúp tổng hợp ATP và cung cấp nguyên liệu cần thiết cho các phản ứng tổng hợp. Hệ số hô hấp là tỉ số giữa số phân tử CO₂ thải ra và số phân tử O₂ lấy vào khi hô hấp. Hệ số này cho biết số nguyên liệu đang hô hấp là nhóm chất gì và qua đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp của cây.

IV. So sánh hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Nhìn chung, hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí đều có những điểm giống nhau. Tuy nhiên, chúng cũng có nhiều điểm khác nhau rõ rệt.

- Giống nhau:

+ Đều là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể.

+ Nguyên liệu thường là đường đơn.

+ Đều có chung giai đoạn đường phân.

+ ATP là sản phẩm cuối cùng.

- Khác nhau:

+ Hô hấp hiếu khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi phân tử.

Nơi xảy ra: màng trong ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (sinh vật nhân sơ).

Điều kiện môi trường: cần O₂.

Chất nhận điện tử: O₂ phân tử.

Năng lượng sinh ra: tạo ra 38 ATP (riêng chuỗi vận chuyển electron tạo ra 34 ATP).

Sản phẩm cuối cùng: CO₂ và H₂O cùng với năng lượng ATP.

+ Hô hấp kị khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi liên kết. Ví dụ, NO₃ ^- (hô hấp nitrat), SO₄^2- (hô hấp sunfat).

Nơi xảy ra: màng sinh chất – sinh vật nhân thực (không có bào quan ty thể).

Điều kiện môi trường: không cần O₂.

Chất nhận điện tử: chất vô cơ NO₃^-, SO₄ ^2-, CO₂.

Năng lượng sinh ra: tạo lượng ATP ít hơn, vì hô hấp kị khí chỉ dùng một phần chu trình Krebs, và không phải tất cả các chất mang trong chuỗi vận chuyển electron đều tham gia vào quá trình hô hấp kị khí.

Sản phẩm cuối cùng: chất vô cơ, chất hữu cơ với năng lượng ATP (đường phân piruvic, lên men CO₂, rượu etylic hoặc axit lactic).

--------------------------

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Phân biệt phân giải kị khí và phân giải hiếu khí. Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Trắc nghiệm môn Sinh học lớp 11, Giải bài tập Sinh học 11, Giải SBT Sinh 11, Chuyên đề Sinh học lớp 11, Tài liệu học tập lớp 11, ngoài ra các bạn học sinh có thể tham khảo thêm đề học kì 1 lớp 11 và đề thi học kì 2 lớp 11 mới nhất được cập nhật.