Đề tài; hô hấp và quang hợp doc

Giai đoạn quang vật lýGiai đoạn này mang bản chất vật lý thuần tuý gồm quá trình hấp thu năng lượng ánh sáng của phân tử diệp lục và quá trình vận chuyển năng lượng vào trung tâm phản ứn

Đề tài; hô hấp và quang hợp

• Thành viên nhóm 4:

• Mai Đức Dũng:10149321

• Lê Quốc Dương :

• Nguyễn Quốc Dương:

• Trương Minh Dũng ;

Bào quan chính của sự quang hợp

 Lục lạp là bào quan chính của sự quang

hợp.

 Lục lạp được hai màng bao bọc:màng ngoài cho phép các phân tử và các ion qua lại dễ dàng và chứa một hệ thống màng bên trong làm thành các túi dẹp thông thương với nhau được gọi

là thylakoid Một số thylakoid có hình dĩa xếp

chồng lên nhau như một chồng đồng xu gọi là

grana Màng thylykoid ngăn cách giữa những phần bên trong của thylakoid và chất cơ bản của lục lạp (stroma)

 Những phản ứng trong pha sáng của sự quang hợp xảy ra ở trong hay ở trên màng

thylakoid Những phản ứng trong pha tối của sự quang hợp xảy ra trong phần dịch của chất cơ bản bao quanh các túi thylakoid

Cơ quan quang hợp.

Giai đoạn quang vật lý

Giai đoạn này mang bản chất vật lý thuần tuý gồm quá trình hấp thu năng lượng ánh sáng của phân tử diệp lục và quá trình vận chuyển năng lượng vào trung tâm phản ứng.

• * Sự hấp thu năng lượng ánh sáng của diệp lục

Bản chất sự hấp thu năng lượng ánh sáng của diệp lục cũng tương tự như của các chất khác Phân tử diệp lục

có hệ thống nối đôi cách đều nên nó có khả năng hấp thu

ánh sáng rất mạnh Khi hấp thu năng lượng của lượng tử

ánh sáng thì phân tử diệp lục chuyển sang trạng thái kích thích điện tử Thực chất là khi nhận ánh sáng đỏ hay xanh tím thì một điện tử rất linh động trong phân tử diệp lục sẽ vượt ra ngoài quỹ đạo cơ bản của mình để đến một quỹ đạo

xa hơn, tức là đã nâng mức năng lượng của nó cao hơn trạng thái cũ

Hình 3.5 Các trạng thái kích thích điện tử của phân tử diệp lục khi tiếp nhận năng lượng của lượng tử ánh sáng

So: Quỹ đạo cơ bản S1: Trạng thái kích thích singlet khi hấp thu ánh sáng đỏ S2: Trạng thái kt singlet khi hấp thu as xanh

Giai đoạn cố định CO 2

Ribulôzơ – 1,5 – đi Photphat

Giai đoạn quang hoá học

Giai đoạn này phân tử diệp lục P700 trong trung tâm phản ứng ở trạng thái kích thích thứ cấp sẽ tham gia vào các phản ứng

tử kích thích vào liên kết cao năng của phân

dụng tạo nên chất khử NADPH2 Quá trình này gọi là quá trình quang photphoryl hoá Quang photphoryl hoá có thể được hình dung theo sơ đồ sau (sơ đồ Z):

Sơ đồ quang photphoryl hoá trong quang hợp Ghi chú: PQ: Plastoquinon, Fd: Feredoxin

Quang phân ly nước

Như vậy, 1 phân tử H2O sẽ được phân ly cho:

+ Điện tử (2e-) đưa vào chuỗi CVĐT quang hợp

Oxi sẽ bay vào không khí, còn năng lượng ATP và chất khử

NADPH2 sẽ được sử dụng để khử CO2 trong pha tối của quang hợp để tạo nên các chất hữu cơ cho cây

Pha tối và sự đồng hoá CO2 trong

quang hợp

Pha tối của QH là quá trình biến đổi C02 thành Gluxit nhờ

sử dụng n ng lượng ATP và NADPH2 Thông thường người ta có ă thể gọi tên quá trinh trên theo tên tác giả đã phát hiện ra nó hoặc theo sản phẩm mà CO2 được cố định bao gồm:

• - Nhóm thực vật C3 bao gồm các thực vật mà con đường quang hợp của chúng chỉ thực hiện duy nhất một chu trinh quang hợp là C3 (chu trinh Calvin) Hầu hết cây trồng thuộc thực vật C3 như lúa, đậu đỗ, khoai, sắn, cam chanh, nhãn vải

• - Nhóm thực vật C4 gồm các thực vật mà con đường quang hợp của chúng là sự liên hợp gi a 2 chu trinh quang hợp là chu ư trinh C4 và chu trinh C3 Một số cây trồng thuộc nhóm này như mía, ngô, kê, cao lương

• - Nhóm thực vật CAM (Crassulacean Acid Metabolism) bao gồm các thực vật mọng nước như các loại xương rồng, dứa, hành tỏi

* Giai đoạn cố định CO2

- Chất nhận CO2 đầu tiên và cũng là duy nhất của chu trình là một hợp chất có

* Giai đoạn khử CO2

- Sản phẩm quang hợp đầu tiên là APG sẽ bị khử ngay để hình thành nên AlPG, tức

có sự khử từ chức axit thành chức aldehyt

- Pha sáng cung cấp năng lượng ATP và lực khử NADPH2 cho phản ứng khử này

Để tạo nên 1 phân tử glucoza thì pha sáng cần cung cấp cho phản ứng khử này 12 ATP + 12 NADPH2

* Giai đoạn tái tạo chất nhận CO2 (RDP)

- Một bộ phận AlPG (2C3) tách ra khỏi chu trình (2C3) để đi theo hướng tổng hợp nên đường và tinh bột và các sản phẩm khác của quang hợp Các sản phẩm này sau đó được vận chuyển ra khỏi lá để đến các cơ quan khác

- Đại bộ phận AlPG (10C3) trải qua hàng loạt các phản ứng phức tạp, cuối cùng tái tạo lại chất nhận CO2 là RDP để khép kín chu trình

- Giai đoạn tái tạo chất nhận CO2 cũng cần năng lượng ATP của pha sáng đưa

đến Giai đoạn này cần 6ATP để tạo đủ chất nhận CO2 cho việc hình thành nên 1 phân tử glucoza

Sơ đồ đơn giản của chu trình C3 (chu trình Calvin)

Ghi chú: 1: Giai đoạn cố định CO2; 2: Giai đoạn khử CO2

3: Giai đoạn tái tạo chất nhận CO2

RDP: Ribulozo-1,5 diphotphat (C5

APG: Axit 3 photphoglyxeric (C3)

AlPG: Aldehyt 3 photphoglyxeric (C3)

[C 3 ] 6RDP

12NADP + 12ADP + 12Pi

1

2 3

* ý nghĩa của chu trinh C3

• - Chu trinh C3 là chu trinh quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật và nó xảy ra

CO2 duy nhất để tạo nên các sản phẩm quang hợp trong thế giới thực vật.

• - Trong chu trinh, nhiều sản phẩm sơ

hợp chất C3, C5, C6 Các hợp chất này là các nguyên liệu quan trọng để tổng hợp nên các sản phẩm quang hợp thứ cấp như đường, tinh bột, axit amin, protein, lipit

Con đường quang hợp của thực vật

C4

* đ ặc điểm của thực vật C4

• - Về giải phẫu, lá của cây C4 có hai loại tế bào đồng hoá và

hai loại lục lạp có cấu trúc và chức năng khác nhau (kiểu cấu trúc Kranz – Hình 3.11.))

• + Tế bào thịt lá (mesophill) chứa lục lạp của tế bào thịt lá Lục lạp tế bào thịt lá có cấu trúc grana (màng thilacoit) rất phát triển Chức năng của chúng là thực hiện chu trình C4 tức là cố

định CO2

• + Tế bào bao quanh bó mạch nằm sát cạnh các bó mạch dẫn Tế bào này chứa lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch với cấu trúc grana rất kém phát triển Các lục lạp này chứa rất nhiều hạt tinh bột Chức năng của chúng là thực hiện chu trình C3 để khử CO2 tạo nên các sản phẩm quang hợp

• Kiểu cấu trúc của lá thực vật C4 như trên được gọi là cấu trúc

Kranz.

• - Chất nhận CO2 đầu tiên không phải là hợp chất 5C (RDP)

như ở thực vật C3 mà một hợp chất 3C là photphoenol pyruvic (PEP) Do vậy sản phẩm đầu tiên trong quang hợp của thực vật này là một hợp chất có 4C- axit oxaloaxetic (AOA).

• - Enzym cố định CO2 đầu tiên là PEP-cacboxylaza Đây là một enzym có hoạt tính cực mạnh, có ái lực với CO2 gấp 100 lần

so với enzym RDP-cacboxylaza Do vậy, năng lực cố định CO2 của thực vật C4 là rất lớn và rất hiệu quả Nó có thể cố định CO2ư ở nồng độ cực kỳ thấp Chính vì vậy mà chu trình C4 được chuyên hoá cho việc cố định CO2 có hiệu quả nhất.

Do vậy, các thực vật C4 có 2 enzym cố định CO2 là cacboxylaza của chu trình C4 và RDP-cacboxylaza của chu trình C3, trong đó PEP-cacboxylaza có nhiệm vụ cố định CO2 đầu tiên

PEP-và quan trọng nhất.

• - Ngoài ra, thực vật C4 có một số đặc tính nổi bật khác như

điểm bù CO2 rất thấp vì khả năng cố định CO2 rất cao, không có quang hô hấp hoặc rất yếu nên giảm thiểu sự phân huỷ chất hữu cơ giải phóng CO2 ngoài sáng, năng suất cây trồng không bị giảm, cường độ quang hợp thường cao và năng suất sinh vật học rất cao

Sơ đồ con đường quang hợp của thực vật C4

RDP-cacboxylaza Chu trinh

C 3 CO 2 PEP PEP- cacboxylaza

C 4 (oxaloacetat) malat - aspartat

lục lạp

lục lạp

Tế bào thịt llá

Tế bào bao quanh bó mạch

CO 2

Dường bột

Con đường quang hợp của thực vật CAM

(Crassulacean Axit Metabolism)

• * Sơ đồ về con đường quang hợp của thực vật CAM

được minh hoạ ở hình 3.9.

Điều khác biệt của thực vật CAM so với thực vật khác là sự phân định về thời gian của quá trình cố

định CO2 và khử CO2.

- Quá trình cố định CO2 được thực hiện vào ban

đêm Vào ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm xuống thì khí khổng mở ra để thoát hơi nước và CO2

sẽ xâm nhập vào lá qua khí khổng mở.

- Chất nhận CO2 đầu tiên cũng là PEP và sản phẩm đầu tiên cũng là AOA như cây C4 Quá trình này diễn ra trong lục lạp.

• Hình 3.10 Sơ đồ vắn tắt con đường quang hợp thực vật CAM

Ghi chú: PEP: photphoeolpyruvic, AP: axit pyruvic,RMP:

Ribulozomonophotphat, RDP: ribulozodiphotphat, APG: axit photphoglyxeric, AlPG: aldehyt photphoglyxeric

Malat PEP

• + AOA sẽ chuyển hoá thành malat (C4) Malat sẽ được vận chuyển

đến dự trữ ở dịch bào và cả tế bào chất Do đó mà pH của tế bào chuyển từ 6 đến 4 (axit hoá).

• - Quá trình khử CO2 diễn ra ban ngày khi có ánh sáng hoạt hoá hệ thống quang hoá và khí khổng đóng lai Có 3 hoạt động diễn ra

đồng thời vào ban ngày:

• + Hệ thống quang hoá hoạt động Khi có ánh sáng thì pha sáng của quang hợp diễn ra và kết quả là hình thành nên ATP và NADPH2 và giải phóng oxi ATP và NADPH2 sẽ được sử dụng cho khử CO2 trong pha tối.

• + Malat lập tức bị phân huỷ để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình C3, còn axit pyruvic biến đổi thành chất nhận CO2 là PEP.

• + Thực hiện chu trình C3 như các thực vật khác để tổng hợp nên các chất hữu cơ cho cây.

Như vậy, thực vật CAM cũng có hai enzym cố định CO2 như thực vật C4.

Quang hô hấp (Hô hấp sáng )

* Khái niệm về hô hấp sáng

Có hai loại hô hấp xảy ra ở thực vật: Hô hấp tối và hô hấp sáng.

phóng CO2 và năng lượng Quá trinh này có thể xảy

lý cơ bản của tất cả thế giới sinh vật.

và giải phóng CO2 như hô hấp tối nhưng không giải

sáng và chỉ ở một số thực vật nhất định mà thôi (Đặc biệt là nhóm thực vật C3).

Đường phân

chu trình krebs

Hô hấp

ý nghĩa chu trình này sẽ tạo ra một nguồn năng lượng lớn cung cấp cho các hoạt

động sống của cây sp quan trọng tạo ra

là 12 NADPH với năng lượng tương

đương 36 ATP.Như vậy khi o xi hóa hết 1 phân tử gam glucose qua chu trình

pentozophosphat năng lượng có thể tạo

ra là 35 ATP

Cảm ơn thầy và các bạn

đã lắng nghe bài thuyết trình.