Bài 25. Hô hấp tế bào

I. Hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào là quá trình phân giải các chất hữu cơ (chủ yếu là đường glucose) diễn ra bên trong tế bào, đồng thời giải phóng năng lượng để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.

Trong quá trình hô hấp tế bào, chất hữu cơ bị phân giải thành sản phẩm cuối cùng là carbon dioxide và nước; một phần năng lượng được giải phóng từ quá trình này được tích luỹ trong các phân tử ATP để cung cấp cho hoạt động sống, phần còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt. Tuỳ vào nhu cầu năng lượng của cơ thể mà cường độ của quá trình hô hấp tế bào có thể diễn ra mạnh hay yếu.

Ở sinh vật nhân thực, quá trình hô hấp tế bào diễn ra trong ti thể.

II. Mối quan hệ hai chiều giữa tổng hợp và phân giải chất hữu cơ ở tế bào

Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào là hai quá trình có biểu hiện trái ngược nhau nhưng có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong đó, tổng hợp là quá trình các chất đơn giải được sử dụng làm nguyên liệu tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp (protein, carbohydrate, lipid,...), đồng thời tích luỹ năng lượng dưới dạng hoá năng; còn phân giải là quá trình biến đổi các chất hữu cơ thành những chất đơn giản, đồng thời giải phóng năng lượng.

Như vậy, trong các phản ứng chuyển hoá của tế bào, sản phẩm của quá trình tổng hợp cung cấp nguyên liệu cho quá trình phân giải; ngược lại, quá trình phân giải cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp. Mối quan hệ hai chiều này được thể hiện ở sơ đồ dưới đây:

III. Một số yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp tế bào

Quá trình hô hấp tế bào có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường như nhiệt độ, hàm lượng nước, nồng độ oxygen, nồng độ carbon dioxide,... Sự ảnh hưởng của các yếu tố này được thể hiện trong bảng dưới đây.

Yếu tố	Ảnh hưởng
Nhiệt độ	Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình hô hấp tế bào thông qua sự tác động đến các enzyme xúc tác phản ứng hoá học. Nhiệt độ thuận lợi cho quá trình hô hấp ở sinh vật là khoảng 30 - 35 oC. Một số loài tảo ở suối nước nóng có thể hô hấp ở 80 oC.
Hàm lượng nước	Nước vừa là nguyên liệu, vừa là môi trường cho các phản ứng hoá học trong quá trình hô hấp tế bào. Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước trong tế bào.
Nồng độ oxygen	Oxygen là nguyên liệu tham gia vào quá trình hô hấp. Khi nồng độ oxygen trong không khí giảm xuống dưới 5% thì cường độ hô hấp giảm.
Nồng độ carbon dioxide	Nồng độ carbon dioxide trong không khí thuận lợi cho hô hấp tế bào là 0,03%. Khi nồng độ carbon dioxide tăng sẽ ức chế quá trình hô hấp.

IV. Vận dụng hiểu biết về hô hấp tế bào trong thực tiễn

1. Tìm hiểu mối quan hệ giữa hô hấp tế bào và bảo quản lương thực, thực phẩm

Hô hấp tế bào là quá trình phân giải các chất hữu cơ, điều này sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng của lương thực, thực phẩm nếu điều kiện bảo quản không phù hợp hoặc bảo quản trong thời gian quá dài. Do đó, trong quá trình bảo quản, phải có những biện pháp để làm giảm cường độ của quá trình hô hấp, qua đó, giữ được đến mức tối đa số lượng và chất lượng của lương thực, thực phẩm. Hiện nay, có một số biện pháp phổ biến được dùng để bảo quản lương thực, thực phẩm như:

Bảo quản lạnh

Đây là biện pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp trong các kho lạnh hay tủ lạnh. Biện pháp này được dùng để bảo quản các loại thực phẩm như thịt, cá, rau, củ, quả, ... Tuỳ theo mỗi loại thực phẩm mà chúng sẽ được bảo quản ở điều kiện nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: các loại rau, củ được bảo quản ở ngăn mát tủ lạnh; các loại thịt tươi sống được bảo quản ở ngăn đá tủ lạnh.

Bảo quản khô

Biện pháp này nhằm làm giảm hàm lượng nước có trong nông sản, được áp dụng chủ yếu trong bảo quản các loại hạt giống. Các loại hạt phơi khô hoặc sấy khô trước khi đem bảo quản. Đối với các loại ngũ cốc, độ ẩm tối ưu khoảng 11 - 12%, độ ẩm giới hạn là 14 - 15%.

Bảo quản trong điều kiện nồng độ carbon dioxide cao

Đây là biện pháp bảo quản hiện đại và cho hiệu quả cao. Nhiều loại trái cây thường được bảo quản trong các kho kín có nồng độ carbon dioxide cao hoặc đơn giản là túi polyethylene. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ carbon dioxide thích hợp là điều kiện rất quan trọng đối với các đối tượng bảo quản và mục đích bảo quản.

Bảo quản trong điều kiện nồng độ oxygen thấp

Việc làm giảm nồng độ oxygen có tác dụng làm giảm hô hấp, nhờ đó, tăng hiệu quả của quá trình bảo quản. Ví dụ: nhiều loại thực phẩm được bảo quản bằng cách hút chân không.

2. Tìm hiểu mối quan hệ giữa hô hấp tế bào và bảo vệ sức khoẻ con người

Hô hấp tế bào tạo nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể sinh vật, ở người, cần có những biện pháp nhằm đảm bảo quá trình hô hấp tế bào diễn ra bình thường; qua đó, góp phần bảo vệ sức khỏe con người. Dựa vào sự hiểu biết về hô hấp tế bào, có một số biện pháp được đưa ra để bảo vệ sức khỏe như: có chế độ lao động hoặc chơi thể thao vừa sức, tránh thiếu hụt oxygen; có chế độ dinh dưỡng hợp lí; trồng nhiều cây xanh không sử dụng hoặc tiếp xúc với chất có tác dụng ức chế quá trình hô hấp; ...

1. Hô hấp tế bào là quá trình tế bào phân giải chất hữu cơ tạo thành carbon dioxide, nước, đồng thời giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể.

2. Phương trình hô hấp:

Glucose + Oxygen ➞ Nước + Carbon dioxide + Năng lượng (ATP + nhiệt)

3. Quá trình tổng hợp và phân giải các chất hữu cơ trong tế bào là hai quá trình trái ngược nhưng có mối quan hệ mật thiết với nhau đảm bảo duy trì các hoạt động sống của tế bào.

4. Cường độ của quá trình hô hấp tế bào bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố chủ yếu như: nhiệt độ, hàm lượng nước, nồng độ oxygen, nồng độ carbon dioxide.

5. Vận dụng hiểu biết về quá trình hô hấp tế bào, người ta có thể dùng các biện pháp để làm giảm cường độ của quá trình hô hấp nhằm tăng hiệu quả bảo quản lương thực, thực phẩm. Một số biện pháp được dùng để bảo quản lương thực, thực phẩm như: bảo quản lạnh, bảo quản khô, bảo quản trong điều kiện nồng độ carbon dioxide cao và nồng độ oxygen thấp.

6. Các biện pháp đảm bảo điều kiện thuận lợi cho quá trình hô hấp tế bào cũng góp phần bảo vệ sức khoẻ con người.