quang hợp ở thực vật

 Quang hợp là quá trình trao đổi chất chỉ thực hiện ở tế bào thưc vật xanh, tảo, một số nguyên sinh động vật và các vi khuẩn quang hợp.. -Việc hấp thu năng lượng cho việc quang hợp được

12.Phạm Thị Thu Hà 0953010164 13.Nguyễn Thị Cẩm Tú 0953010841

Tại sao phải trồng cây

26/05/15 3

I ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG HỢP

- Năm 1930, van Neil cho thấy một số vi khuẩn quang hợp sử dụng H2S thay cho H2O và tạo

ra S thay cho O2 Chứng tỏ rằng O2 thoát ra có nguồn gốc từ H2O

- Tiếp theo, biết rằng sắc tố lục của cây xanh là cholorophyll cần cho sự phân huỷ nước, và

phương trình tổng quát như sau:

 Quang hợp là quá trình trao

đổi chất chỉ thực hiện ở tế bào

thưc vật xanh, tảo, một số

nguyên sinh động vật và các vi

khuẩn quang hợp

- Trong quang hợp, năng lượng

ánh sáng mặt trời được tế bào thu

Thực vật xanh Rong biển Tảo rong mơ

 Hô hấp phân huỷ glucose và các chất hữu cơ để giải phóng

năng lượng hoàn trả Hydro cho Oxi khí quyển tái lập nước Quá trình hô hấp sẽ oxi hoá C của glucose hoàn toàn đến CO2

- Quang hợp và hô hấp là hai quá trình diễn ra song song, đối lập, nhưng là hai nhân tố quan trọng để duy trì sự sống ổn định trên trái đất

2 Chu trình Carbon trong tự nhiên.

- Chlorophyll là chất hấp thụ ánh sáng, nếu ta nhìn thấy màu lục thì có thể

rút ra một số điểm như sau:

- Thứ nhất, chlorophyll không hấp thụ tất cả các bước sóng, trong đó có

bước sóng xanh lục nên phản chiếu làm mắt nhìn thấy màu xanh lục.

- Thứ hai,chrolophyll hấp thụ các bước sóng khác để thu năng lượng.

- Lục lạp có nhiều thylakoid màu lục vì màng của nó chứa Chlorophyll là chất không hấp thu màu lục , phản chiếu lên mắt nên ta thấy lá cây có màu xanh.

-Việc hấp thu năng lượng cho việc quang hợp được thực hiện nhờ vào cấu

trúc phức tạp của màng thylakoid với chlorophyll -chất lõi trung tâm của quang hợp.

-Phân tử chlorophyll có cấu trúc vòng, nơi photon ánh sáng kích thích

điện tử lên mức năng lượng cao hơn và truyền đi.

3 Sự hấp thu năng lượng ở lá cây

Cấu tạo của diệp lục

26/05/15 1

4 Sơ đồ khái quát của

quang hợp.

- Quang hợp được thực

hiện chủ yếu ở bào quan

lục lạp của tế bào, gồm hai

Quang phosphoryl hoá có nghĩa là sử dụng ánh sáng để

phosphoryl hoá (thêm nhóm phosphate vô cơ Pi – phosphore

iorganic) vào một phân tử, thường là ADP

enzyme ADP + Pi + năng lương ánh sáng ATP

Lục lạp có chứa các sắc tố để hấp thu ánh sáng như: chlorophyll

a, b, c, hay d, caroten và sắc tố vàng cam.

II PHA SÁNG: SỰ QUANG PHOSPHORYL HOÁ

chất phổ biến hơn cả và giữ vai trò

chủ yếu trong quang hợp

- Chrolophyll b: C55H70O6N4Mg

- Hầu hết các sắc tố Chrolophyll

đều có khả năng thâu được năng

lượng của photon ánh sáng

- Một phân tử sắc tố ở mỗi đơn vị khác với tất cả số còn lại, đó là

chlorophyll a chuyên biệt hoạt động như trung tâm phản ứng Các phân tử sắc tố khác có chức năng như các antenne thu nhận năng

lượng ánh sáng

- Năng lượng ánh sáng đến với các đơn vị gián đoạn là photon

Photon ánh sáng kích thích điện tử Thường gặp 2 trạng thái: bên trái: ở các antenna Bên phải: ở

các trung tâm phản ứng.

Có hai quá trình thu giữ năng lượng từ các điện tử được kích thích:

Con đường vòng tròn (cyclic photo- phosphorylation ): xảy ra chỉ một trong hai kiểu đơn vị quang hợp có ở

Quang Phosphoryl hóa vòng

đến cytochrome về P700 vào quang phosphoryl hóa vòng.

- NADPH không chuyền mà lập tức làm chất cho (donor) điện tử

để khử CO2 tạo carbohydrate, đó là sự cố định carbone

Điện tử từ chlorophyll qua chuỗi chuyền điện tử đến

NADP+ rồi carbohydrate Một phần năng lượng tạo ATP

trước khi điện tử đến NADP+

-QH II(photosystem II) gồm chlorophyll chuyên hóa P680 làm

trung tâm phản ứng của đơn vị quang hợp, các phân tử antenne và một chuỗi chuyền điện tử đặc biệt có plastoquinone(Q),

cytochrome và plastocyanine(PC)

- Khi nồng độ NADP đã tích luỹ đủ nhưng thực vật vẫn cần năng lượng(ATP), thì con đường không vòng tròn sẽ chuyển hoá thành dạng vòng tròn

- Phản ứng quang phân nước (photolyse) được thực hiện ở lục lạp

do ánh sáng theo phương trình tổng quát sau:

2H2O 4e- + 4H+ +O2 ánh sáng

Con đường e không vòng

Photphorin hóa vòng Photphorin hóa không vòng

Con đường đi của

điện tử

Vòng(e qua dãy truyền điện tử rồi trở về chl)

Không vòng(e từ chl chuyển đến khử NADP, e bù lại cho chl là e của H2O)Sản phẩm Chỉ tạo ATP ATP,NADH2 và O2

Chuỗi truyền điện

tử

ferredoxin, xitocrom b6, xitocrom f -plastoquinon, plastoxyanin và

xitocrom 7

Bảng so sánh con đường electron vòng và electron không vòng

4 Sự hoạt động của 2 hệ thống quang hợp

a Quang phân nước: trong thylakoid, phân tử nước nhờ ánh sáng

bị phân hủy thành O2, các ion hydro và các điện tử Chúng thay thế các điện tử bị mất của P680

b Hệ thống quang II: sắc tố antenna hấp thụ năng lượng ánh sáng

chuyển đến chlorophyll P680 đưa điện tử vào hệ chuyền điện tử vào hệ chuyền điện tử tới P700 thay thế các điện tử bị mất từ QH1

c Hệ thống quang I: ánh sáng đập vào sắc tố antenna Sự rung

động nhanh truyền từ phân tử qua phân tử tới P700 điện tử

được kích thích và đi dọc chuỗi chuyền điện tử xuyên màng

d Hóa thấm thấu tạo ATP:

-Lục lạp tổng hợp ATP qua hoá thẩm thấu

-Năng lượng qua một chuỗi các chất nhận được dùng để bơm

proton vào trong màng thylakoid điều này làm giảm pH trong

màng

- Các ion H+ có nồng độ cao có xu hướng đi ra ngoài Tuy nhiên màng thylakoid chỉ cho chúng qua một số điểm có gắn enzyme ATP – synthetase, được gọi là phức hợp CF0-CF1 (CF0-CF1

complex) xuyên thủng màng thylakoid cả 2 phía tạo kênh, qua đó các proton có thể thoát ra ngoài kèm theo việc tổng hợp ATP

4 Sự hoạt động của hệ thống quang hợp

*Vi khuẩn lam Cyanobactoria.

- Là sinh vât tự dưỡng

- Có khả năng quang hợp với cơ

-Sự hoà lẫn giữa chrolophyll màu

lục với các sắc tố đỏ xanh tạo màu

lam cho vi khuẩn.

Cyanobacteria

*Vi khuẩn sunfur lục và nâu.

Cấu trúc hiển vi của cytochrome- chi phối quá

trình quang hợp trong vi khuẩn

Pha tối không cần ánh sáng, không tạo năng lượng ATP và

NADPH từ pha sáng được dùng cố định carbon tổng hợp chất hữu

cơ như carbohydrate.

1.Mối quan hệ giữa pha sáng và pha tối về năng lượng.

Các phản ứng tối của chu trình

c alvin ( ở stroma)

6 H2O C

6 H12O6 (glucose)

2 Chu trình Calvin (Chu trình C3)

Trong chu trình Calvin,chất thâu nhận CO2

là một chất có sẵn trong tế bào lá và do ánh sáng tạo ra gọi là ribulose biphosphate có

5C (RuBP) nó thâu nhận CO2 và tạo phản ứng đầu tiên của pha tối là carboxyl hoá

được xúc tác bởi enzyme ribulese

biophosphate carbonxylase hiện diện trong tất cả các lục lạp.

26/05/15

2.Khử Carbon: Mỗi phân tử 3-photphate glixerat thu

nhận nhóm photphat từ ATP để tạo thành

1,3-phosphateglixerat Tiếp theo, 1,3-phosphateglixerat bị

khử bởi NADPH tạo thành đường 3C

3.Tái sinh RuBP: 5 phân tử G3P sẽ tiếp tục đi vào chu trình và sử dụng năng lượng từ ATP để tái sinh chất dường 5C là RuBP-là chất nhận CO2

Phản ứng tổng cộng của chu trình Calvin

3CO 2 + 9ATP + 6NADPH 2 + 6H 2 O

3PGAL + 9ADP +9Pi + 6NADP +

Thực vật C3

IV QUANG HỢP Ở NHÓM THỰC VẬT C3, C4 VÀ CAM

1 Quang hô hấp

CO 2

chất 3C trong chu trình Calvin và hợp chất 2C là acid glycolic

rời chloroplast vào peroxysome Sau đó ở ty thể, chất này bị phân

trúc grana kém phát triển

1.CO2 xâm nhập vào tế bào thịt lá bên ngoài Đầu tiên

CO2 gắn vào axit phosphoenolpyruvic(PEP) tao axit oxalic (4C)

1.CO2 xâm nhập vào tế bào thịt lá bên ngoài Đầu tiên

CO2 gắn vào axit phosphoenolpyruvic(PEP) tao axit oxalic (4C)

2.Các tế bào thịt lá sẽ chuyển acid oxalic thành acid malic qua sợi liên bào vào tế bào bao mạch lá.

2.Các tế bào thịt lá sẽ chuyển acid oxalic thành acid malic qua sợi liên bào vào tế bào bao mạch lá.

3.Trong tế bào bao mạch lá,

axit malic nhả CO2 vào chu

trình Calvin và acid pyruvic

trở về tế bào thịt lá.

3.Trong tế bào bao mạch lá,

axit malic nhả CO2 vào chu

trình Calvin và acid pyruvic

trở về tế bào thịt lá.

- Hoạt động quang hợp của các cây C4 mạnh hơn và có hiệu quả hơn

các thực vật khác Kết quả là năng suất sinh vật học của cây C4

1.CAM (Crassrlacean Acid Metabolism)

 Một biến dạng khác của cố định carbon được tìm thấy ở các động vật mọng nước thích nghi với khí hậu khô và phần lớn ở

sa mạc.

 Phương thức cố định carbon này gọi là CAM (Crassculacean

Acid Metabolism) do phát hiện đầu tiên ở họ Crassulaceae

 Các thực vật này mở khí khổng vào ban đêm, đóng lại vào ban

ngày Đêm, khi khí khổng mở thực vật này nhận CO 2 và gắn vào acid hữu cơ, các tế bào thịt lá trữ các acid hữu cơ đã gắn

CO 2 trong các không bào Ban ngày, khi các phản ứng sáng cung cấp ATP và NADPH cho chu trình Calvin, CO 2 được

phóng thích khỏi các acid hữu cơ gắn vào các phân tử đường.

1.CAM (Crassrlacean Acid Metabolism)

MỘT SỐ THỰC VẬT CAM

THANH LONG

- Đây là con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn của các thực vật mọng nước Nhờ con đường quang hợp này mà khả năng chịu hạn của chúng rất cao , hơn hẳn các thực vật chịu hạn khác.

- Do quang hợp trong điều kiện quá khó khăn nên cường độ quang hợp

của các thực vật mọng nước thường thấp , năng suất sinh vật học cũng vào loại thấp và sinh trưởng chậm hơn các thực vật khác.

Ý nghĩa con đường quang hợp của thực vật

CAM

Đặc điểm

Đại diện

Đa số gặp ở các loài thực vật như: rêu, lúa

mì, cam…

Thực vật sống ở vùng nhiệt đới như mía, ngô Thực vật sống khô hạn: Thanh Long, xương

PHA TỐI

Thực vật CAMThực vật C4

Thực vật C3

Bảng so sánh con đường cố định Carbon của thực vậtC3, C4, CAM

- Cả 3 quá trình đều có chu trình Canvin tạo ra ALPG rồi từ đó hình thành một hợp chất cacbohidrat, axit amin , protein, lipit

- Đều có 3 giai đoạn là giai đoạn cố định CO2 , giai đoạn tái cố định CO2 và giai đoạn tái sinh chất nhận CO2.

pyruvat Photphoenol pyruvat

26/05/15 1

Ý NGHĨA CỦA QUANG

HỢP

Tạo hợp chất hữu cơ

cung cấp nguồn thức

ăn cho toàn bộ thế giới

sinh vật và con người.

Tạo hợp chất hữu cơ

cung cấp nguồn thức

ăn cho toàn bộ thế giới

sinh vật và con người.

Tạo cân bằng hệ sinh thái và toàn bộ sinh quyển đặc biệt là cân bằng hàm lượng CO2 và

O2 khí quyển

Tạo cân bằng hệ sinh thái và toàn bộ sinh quyển đặc biệt là cân bằng hàm lượng CO2 và

O2 khí quyển

Tổng hợp các chất hữu

cơ để xây dựng nên cấu trúc cơ thể và làm nguyên liệu cho các hoạt động sống xảy ra trong

cơ thể.

Tổng hợp các chất hữu

cơ để xây dựng nên cấu trúc cơ thể và làm nguyên liệu cho các hoạt động sống xảy ra trong

cơ thể.

Làm giàu O2 cho khí quyển dẫn đến xuất hiện cơ chế hô hấp tạo năng lượng cho

sự sống.

Làm giàu O2 cho khí quyển dẫn đến xuất hiện cơ chế hô hấp tạo năng lượng cho

sự sống.

Là phương thức duy nhất chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành hoá năng tích trong chất hữu cơ mà thế giới sống

có thể sử dụng được

Là phương thức duy nhất chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành hoá năng tích trong chất hữu cơ mà thế giới sống

có thể sử dụng được

• Quang hợp là phản ứng hoá quan trọng bậc nhất trên trái đất, việc nghiên cứu về quang hợp hứa hẹn cho loài người một cuộc cách mạng sâu sắc về năng lượng và kinh tế.

• Nhóm giáo sư Crossley đã tạo được dạng tổng hợp của diệp lục có thể đảm nhiệm giai đoạn đầu của quá trình quang hợp là chuyển quang năng thành điện năng

• Lá cây chuyển ánh sáng thành điện năng đạt hiệu suất 30-40% so với 12% của pin mặt trời dùng tinh thể

TÓM TẮT CHƯƠNG

Quang hợp là quá trình thu nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên chất hữu cơ như glucose để tích lũy năng lượng ở thực vật Quá trình quang hợp được thực hiện ở lục lạp qua hai pha: sáng và tối Pha sáng được thực hiện trên màng thylakoid qua hai quá trình phosphoryl hĩa vịng và khơng vịng, nĩ tạo ra năng lượng cho phản ứng sau.

Hệ thống QH I và QH II đảm nhận việc quang thủy giải nước giải

phĩng O2, chuyền điện tử và proton để giải phĩng năng lượng.

Pha tối được thực hiện ở stroma của lục lạp nhờ năng lượng tích lũy ở pha sáng Các phản ứng tối được thực hiện theo chu trình Calvin, qua

đĩ cố định CO2 để tổng hợp chất hữu cơ.

Phần lớn thực vật cĩ quang hợp C3, số khác là thực vật C4 và CAM Các cơ chế quang hợp phức tạp và tinh vi Cĩ thể nĩi đĩ là quá trình biến đổi lượng tử sinh lý hĩa học( quantic biophysicochemical process)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

HEÁT Chúc các bạn

học tốt

26/05/15 1

Hồ Hoài Diệp An -Sơ đồ khái quát của quang hợp, chu trình CAM.

- ý nghĩa của quang hợp, triển vọng của quang hợp.

- Thuyết trình, design, trình bày slide, đánh văn bản.

Đỗ Thị Hoàng Xuân -Vai trò của các sắc tố trong quang hợp.

-Design, trình bày slide, đánh văn bản.

Đỗ Thị Vui -So sánh các phản ứng giữa vi khuẩn và thực vật.

- Thuyết trình hệ thống quang hợp I và quang hợp II Phạm Thị Thu Hà - Chu trình Calvin

- Thuyết trình về chu trình Calvin Nguyễn Thị Bích Chu trình Calvin, quang hô hấp,Quang hợp C4

Phạm Lan Phương - Chu trình Calvin, quang hô hấp,Quang hợp C4

- Thuyết trình

Võ Thị I Na - Hệ thống quang hợp I, II

Đỗ Kim Cương - Chu trình Carbon trong tự nhiên

- Sự hấp thu ánh sáng ở lá cây Nguyễn Thị Đài

Trang Hệ thống quang hợp I, II

Nguyễn Thị Kim

Ngân -Đơn vị quang hợp-Sự quang phosphoryl hoá vòng.

Nguyễn Thị Cẩm Tú Hoá thẩm thấu tạo ATP

Nguyễn Đức Hạnh

Nguyễn Quang Hưng -Sự hoạt động của hai hệ thống quang hợp- Quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM