Để thực hiện các hoạt động sống như trao đổi nước, khoáng, sinh trưởng, phát triển, sinh sản,… thực vật sử dụng nguồn năng lượng do quá trình hô hấp cung cấp. Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời, tạo ra ATP và nhiệt năng. Năng lượng dưới dạng ATP sinh ra từ quá trình hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây.

- Khái niệm hô hấp ở thực vật: Hô hấp ở thực vật là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp, phổ biến là carbohydrate thành các chất đơn giản, đồng thời, tạo ra ATP và nhiệt năng.

- Phân tích vai trò của hô hấp đối với cơ thể thực vật:

+ Năng lượng (dưới dạng ATP) sinh ra từ hô hấp được sử dụng cho hầu hết các hoạt động sống của cây như tổng hợp và vận chuyển các chất, sinh trưởng và phát triển, cảm ứng,…

+ Nhiệt năng được giải phóng ra trong hô hấp giúp duy trì nhiệt độ cơ thể, đảm bảo cho các hoạt động sống trong cơ thể thực vật diễn ra một cách bình thường.

+ Các sản phẩm trung gian được tạo ra từ quá trình hô hấp ở thực vật (đường 3 carbon, pyruvate,…) là nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể như protein, acid béo,…

• Con đường hô hấp hiếu khí:

- Gồm 3 giai đoạn: đường phân, oxy hóa pyruvate và chu trình Krebs, chuỗi truyền electron.

- Nguyên liệu và sản phẩm của từng giai đoạn:

• Con đường lên men:

- Gồm 2 giai đoạn: đường phân và lên men.

- Nguyên liệu và sản phẩm của từng giai đoạn:

Để hạt nảy mầm cần cung cấp đủ nước vì: Các hạt khô đang ở trạng thái ngủ, nghỉ có hàm lượng nước rất thấp dẫn đến quá trình hô hấp tế bào bị ức chế. Khi hạt được cung cấp đủ nước sẽ kích thích cường độ hô hấp tế bào tăng nhanh, giúp tạo ra vật chất và năng lượng cho sự nảy mầm của hạt.

• Sơ đồ hóa các ứng dụng thực tiễn của quá trình hô hấp ở thực vật:

• Điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp có thể kéo dài thời gian bảo quản nông sản vì: Hô hấp phân giải chất hữu cơ của tế bào, làm giảm chất lượng, số lượng của nông sản. Tuy nhiên, nếu ngừng hô hấp thì các tế bào chết dẫn đến nông sản bị hỏng. Do đó, để bảo quản nông sản, cần khống chế cường độ hô hấp tế bào ở mức tối thiểu. Như vậy, có thể điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp (nước, nhiệt độ, CO₂, O₂) để khống chế cường độ hô hấp ở mức tối thiếu, giúp kéo dài thời gian bảo quản nông sản.

• Điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp có thể góp phần nâng cao năng suất cây trồng vì: Hô hấp tạo ra năng lượng để duy trì nhiệt độ cho cơ thể và sử dụng cho các hoạt động sống của cây, đồng thời, tạo ra các sản phẩm trung gian cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác trong cơ thể. Do đó, có thể điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp tạo điều kiện cho quá trình hô hấp hiếu khí của cây diễn ra thuận lợi, qua đó, thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển, nâng cao năng suất cây trồng.

Quang hợp và hô hấp có mối quan hệ chặt chẽ với nhau:

- Quang hợp tạo ra chất hữu cơ và O₂ cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp.

- Ngược lại, sản phẩm của hô hấp lại là nguyên liệu (CO₂) cho quang hợp. Ngoài ra, hô hấp còn tạo ra các sản phẩm trung gian làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào rễ, tạo điều kiện cho rễ hút nước, cung cấp nguyên liệu cho quang hợp.

Trong quá trình bảo quản nông sản, cần đưa cường độ hô hấp của nông sản về mức tối thiểu vì: Hô hấp phân giải chất hữu cơ của tế bào, làm giảm chất lượng, số lượng của nông sản. Tuy nhiên, nếu ngừng hô hấp thì các tế bào chết dẫn đến nông sản bị hỏng. Do đó, để bảo quản nông sản (giữ được số lượng và chất lượng của nông sản), cần khống chế hô hấp tế bào ở mức tối thiểu.

Cơ sở khoa học của việc ngâm hạt giống vào nước và ủ hạt trước khi gieo trồng: Các hạt giống đang ở trạng thái ngủ nghỉ (quá trình hô hấp bị ức chế). Việc ngâm hạt giống vào nước và ủ hạt trước khi gieo trồng giúp cung cấp đủ độ ẩm và nhiệt độ thích hợp để kích thích quá trình hô hấp ở hạt. Khi cường độ hô hấp ở hạt tăng, sẽ tạo ra vật chất và năng lượng phá vỡ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, từ đó, kích thích hạt nảy mầm.

• Một số biện pháp bảo quản nông sản:

- Điều chỉnh hàm lượng nước: bảo quản khô, bảo quản ở điều kiện độ ẩm cao.

- Điều chỉnh nhiệt độ: bảo quản lạnh.

- Điều chỉnh thành phần không khí trong môi trường bảo quản: bảo quản trong điều kiện nồng độ khí CO₂ cao, bảo quản quản trong điều kiện hút chân không,…

• Cơ sở khoa học của việc rau trong siêu thị được bảo quản trong túi nylon đục lỗ và để trong tủ mát:

Rau tươi có hàm lượng nước cao, do đó:

- Việc bảo quản rau trong ngăn mát nhằm tạo môi trường bảo quản có nhiệt độ thấp giúp làm giảm cường độ hô hấp, đồng thời, ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật gây hỏng rau.

- Việc sử dụng túi đục lỗ để bảo quản rau nhằm giúp hơi nước do rau thoát ra không đọng lại làm thối nhũn rau.

→ Rau được bảo quản trong túi nylon đục lỗ và để trong tủ mát sẽ giúp kéo dài được thời gian bảo quản.

- Vai trò của hô hấp đối với sự hút nước và khoáng của cây:

+ Cung cấp năng lượng, vật chất để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát của bộ rễ – bộ phận chịu trách nhiệm chính trong việc thực hiện chức năng hút nước và khoáng của cây.

+ Cung cấp năng lượng ATP cho hoạt động hấp thụ chủ động chất khoáng của cây, đảm bảo duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào rễ cao hơn của môi trường. Nhờ đó, dòng nước và muối khoáng có thể dễ dàng đi từ môi trường vào trong tế bào.

- Ý nghĩa của những hiểu biết về vai trò của hô hấp đối với sự hút nước và khoáng của cây trong trồng trọt: Hiểu được vai trò của hô hấp đối với sự hút nước và khoáng của cây, do đó, trong trồng trọt, cần áp dụng các biện pháp để tạo điều kiện thuận lợi cho cây hô hấp hiếu khí giúp cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống, qua đó, thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển, nâng cao năng suất cây trồng. Một số biện pháp canh tác giúp tạo môi trường thoáng khí, cung cấp đủ O₂ cho cây hô hấp hiếu khí thuận lợi như làm đất (cày, bừa, xới đất) trước khi gieo hạt, làm cỏ sục bùn, vun gốc, đảm bảo hệ thống cấp và thoát nước trong canh tác để tránh ngập úng,…