Sinh lý học Thực vật - Tổng quan Chuyển hóa Vật chất và Năng lượng

Bộ thẻ từ vựng tổng hợp kiến thức Sinh lý học thực vật từ Module 1 đến Module 5, bao gồm chuyển hóa vật chất, động học nước, dinh dưỡng khoáng, quang hợp và hô hấp.

Đồng hóa (Anabolism)

Quá trình tổng hợp các chất sống nội bào từ nguyên liệu ngoại bào, đồng thời thu năng lượng để tích lũy vào các liên kết hóa học.

Dị hóa (Catabolism)

Quá trình phân giải chất hữu cơ nội bào hoặc thức ăn để giải phóng năng lượng dưới dạng $ATP$ và nhiệt.

Enzyme (Chất xúc tác sinh học)

Bản chất là các Protein đặc hiệu có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hóa ($Ea$), giúp tăng tốc độ phản ứng từ $10^6$ đến $10^{12}$ lần.

Công thức Sức hút nước tế bào ($S$)

Được xác định bởi biểu thức $S = P - T$, trong đó $P$ là áp suất thẩm thấu và $T$ là sức căng trương nước của thành tế bào.

Hiện tượng Cytorise

Xảy ra khi hạn hán nghiêm trọng ($T < 0$), làm sức hút nước cực đại ($S = P + T$), khiến tế bào dễ bị vỡ khi tiếp xúc với nước đột ngột.

Con đường Apoplast

Con đường vận chuyển nước qua thành tế bào và gian bào, bị chặn lại bởi đai Caspari tại Nội bì.

Con đường Symplast

Con đường vận chuyển nước và khoáng đi xuyên qua tế bào chất thông qua các cầu liên bào.

Áp suất rễ (Động cơ dưới)

Lực đẩy nước lên mạch gỗ từ dưới lên, có giá trị khoảng $1-3\,atm$, biểu hiện qua hiện tượng rỉ nhựa hoặc ứ giọt.

Sức kéo thoát hơi nước (Động cơ trên)

Động lực chính của dòng mạch gỗ với độ lớn $> 10\,atm$, giúp kéo cột nước từ rễ lên lá.

Cơ chế mở quang chủ động

Quá trình mở khí khổng khi có ánh sáng: Quang hợp làm giảm $CO_2$ và tăng $pH$, dẫn đến sự thủy phân tinh bột thành đường làm tăng áp suất thẩm thấu ($P$) và hút nước.

Acid Abscisic ($ABA$)

Hormone thực vật chịu trách nhiệm ức chế Amylase, làm giảm nồng độ đường và tăng tinh bột, gây ra cơ chế đóng khí khổng thủy chủ động khi cây thiếu nước.

Hấp thụ khoáng chủ động

Quá trình vận chuyển các ion ngược Gradient nồng độ (từ nơi thấp đến nơi cao), bắt buộc tiêu tốn năng lượng $ATP$ từ hoạt động hô hấp.

Thuyết chất mang (Carrier Theory)

Cơ chế hấp thụ chủ động trong đó chất mang được hoạt hóa bởi enzyme Kinase và $ATP$ để gắn với ion và vận chuyển qua màng.

Quá trình khử Nitrate ($NO_3^-$)

Chuỗi biến đổi hóa học trong thực vật: $NO_3^- \rightarrow NO_2^- \rightarrow NH_2OH \rightarrow NH_4^+$.

Amine hóa khử cetoacid

Con đường đồng hóa $NH_4^+$ quan trọng nhất, biến đổi Acid $\alpha$-cetoglutaric thành Acid Glutamic.

Nitrogenase

Phức hệ enzyme chứa Mo và Fe, thực hiện cố định $N_2$ thành $NH_3$ trong điều kiện yếm khí.

Chlorophyll (Diệp lục)

Hệ sắc tố chính hấp thụ ánh sáng đỏ ($650-680\,nm$) và xanh tím ($430\,nm$), trực tiếp tham gia biến đổi quang năng thành hóa năng.

Carotenoid

Nhóm sắc tố phụ hấp thụ ánh sáng xanh tím ($446-476\,nm$), có vai trò lọc ánh sáng và bảo vệ Chlorophyll khỏi bị quang oxy hóa.

Phản ứng Hill (Quang phân ly nước)

Diễn ra tại $PSII$ của pha sáng theo phương trình: $2H_2O \xrightarrow{\text{Ánh sáng, } PSII} 4H^+ + 4e^- + O_2$.

Thực vật $C_3$

Nhóm thực vật có chất nhận $CO_2$ đầu tiên là $RuBP$ ($5C$) và sản phẩm cố định đầu tiên là $APG$ ($3C$).

Thực vật $C_4$

Nhóm thực vật (như ngô, mía) có chất nhận $CO_2$ là $PEP$ ($3C$), sản phẩm đầu tiên là $AOA$ hoặc Malate ($4C$), đạt năng suất sinh học cao nhất.

Thực vật CAM

Nhóm thực vật mọng nước (xương rồng, dứa) thực hiện cố định $CO_2$ ban đêm và tái cố định vào ban ngày để tiết kiệm nước.

Đường phân (Glycolysis)

Quá trình phân giải $1$ phân tử Glucose thành $2$ phân tử Pyruvate, diễn ra trong tế bào chất và tạo ra $2\,ATP$ cùng $2\,NADH$.

Quang hô hấp (Photorespiration)

Quá trình lãng phí năng lượng ở thực vật $C_3$, trong đó enzyme Rubisco oxy hóa $RuBP$ thay vì cố định $CO_2$ dưới điều kiện ánh sáng mạnh và $O_2$ cao.

Hệ số hô hấp ($RQ$)

Tỉ số giữa thể tích $CO_2$ thải ra và thể tích $O_2$ hấp thụ ($RQ = \frac{VCO_2}{VO_2}$), dùng để xác định loại cơ chất đang được hô hấp.

Hệ số $RQ = 1$

Chỉ số cho thấy cơ chất đang được hô hấp là Carbohydrate ($C_6H_{12}O_6$).