CHƯƠNG 3 QUANG hợp( tiết 6)

1.Định nghĩa quang hợp - Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản là CO2 và H2O dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời và sự tham gia của sắc tố

CHƯƠNG 3: QUANG HỢP( Tiết 6)

MỤC TIÊU

 Hiểu biết quang hợp của thực vật là quá trình sinh lý quan trọng,

quyết định sự sống trên trái đất

 Nắm được đặc điểm của cơ quan quang hợp

 Hiểu biết một cách cơ bản bản chất của quang hợp

 Các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến quang hợp và sự hình thành năng suất cây trồng

 Tìm biện pháp kỹ thuật điều chỉnh quang hợp để nâng cao năng suất cây trồng và phẩm chất nông sản

1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUANG HỢP

1 1.Định nghĩa quang hợp

- Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ

đơn giản là CO2 và H2O dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời và sự tham gia của sắc tố diệp lục

- Sản phẩm quan trọng nhất của quang hợp là đường

- Xét về bản chất của quá trình biến đổi năng lượng trong quang hợp thì quang hợp được định nghĩa là: “ quang hợp là quá trình biến đổi

quang năng thành hóa năng xảy ra ở thực vật”

- Xét về bản chất hóa học thì quang hợp là một quá trình oxi hóa khử, trong đó CO2 được khử thành sản phẩm quang hợp

1.2 Phương trình quang hợp

• 6CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6 O2 + 686kCal/mol

• Phương trình tổng quát từng pha :

1.3 Ý nghĩa của quang hợp

• Cung cấp chất hữu cơ cho sự sống: Thực vật tổng hợp được 5 x 1010

tấn chất hữu cơ/năm

• Đảm bảo sự cân bằng CO2 và O2: Hấp thu 2x1010 tấn CO2, giải phóng 5,3x1010 tấn O2 /năm

• Cung cấp 96% năng lượng dinh dưỡng và năng lượng kỹ thuật.

• Cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp: Dệt, giấy, gỗ.

• Quyết định 90 - 95% năng suất cây trồng

2 CƠ QUAN LÀM NHIỆM VỤ QUANG HỢP-HỆ SẮC TỐ QUANG HỢP

2.1 Lá

• Lá là cơ quan chính làm nhiệm vụ quang hợp

 Hình thái của lá :lá thường có dạng bản và mang đặc tính

hướng quang rõ rệt, nên chúng có khả năng vận động sao cho mặt phẳng của lá vuông góc với tia sáng mặt trời để nhận được nhiều nhất năng lượng ánh sáng

 Giải phẫu của lá:

- Mô đồng hóa, nơi xảy ra quá trình quang hợp là mô dậu và mô khuyết.

- Trên cùng là lớp biểu bì trên có thể có hoặc không có khí khổng Trên mặt có một lớp cutin mỏng trong suốt, đồng nhất, có tính thấu quang

- Tiếp theo là lớp tế bào mô dậu: là những tế bào hình trụ, sắp xếp xít nhau như hàng dậu, vuông góc với tế bào biểu bì trên.Trong mô dậu có chứa nhiều lục lạp, nơi quang hợp diễn ra chủ yếu

- Tiếp đến là tế bào mô khuyết : gồm các tế bào sắp xếp lộn xộn để chừa

ra các khoảng trống gọi là gian bào, là nơi dự trữ nước và CO2 cung cấp cho quang hợp Còn có mạng lưới mạch dẫn chằng chịt làm nhiệm vụ dẫn nước, muối khoáng cung cấp cho quá trình quang hợp và dẫn truyền các sản phẩm quang hợp

- Dưới cùng là lớp biểu bì dưới chứa nhiều khí khổng, là cửa ngõ ra vào của CO2 và H2O trong quá trình quang hợp

2.2 Lục lạp ( chlorophast )

- Lục lạp là một bào quan lớn trong tế bào Lục lạp thường có dạng hình bầu dục với đường kính trung bình 4-6 m, dày khoảng 2-3m

- Số lượng lục lạp trong tế bào thay đổi tuỳ loại cây, tùy trạng thái sinh lý của cây, tuỳ tuổi cây Trong mỗi tế bào có khoảng 20-100 lục lạp Tế bào đang quang hợp mạnh số lượng có thể nhiều hơn

 Cấu trúc của lục lạp:

- Thể stroma

+ Các protein hoà tan

+ Enzim xúc tác

+ Sản phẩm của quang hợp

+ Muối vô cơ, một lượng nhỏ AND, ARN và riboxom

- Hệ thống màng quang hợp

+ Cấu trúc: Tập hợp màng tạo thành các đĩa chồng lên nhau tạo

ra cấu trúc dạng hạt

+ Thành phần hóa học: Protein, phospholipit, sắc tố

• Đơn vị quang hợp

+ Hệ thống sắc tố 1: Trung tâm phản ứnglà P700 Tiểu phần nhỏ: 1 polipeptit, 40 phân tử diệp lục a, 1 -2 phân tử caroten Phức hợp lớn: 6 -7 polipeptit, 100 phân tử diệp lục a, 5 phân tử diệp lục b

+ Hệ thống sắc tố 2: Chứa diệp lục a, ít diệp lục b, caroten, có trung tâm phản ứng là P680

 Chức năng của lục lạp

- Thực hiện quá trình quang hợp

- Thực hiện di truyền tế bào chất, di truyền một số tính trạng ngoài nhân vì nó có ADNvà ARN riêng cho lục lạp

2.3 Các sắc tố quang hợp

• Diệp lục (Chlorophill)

Bản chất hóa học của diệp lục

- Có 5 loại diệp lục: a, b, c, d, e

+ Thực vật thượng đẳng: diệp lục a, b + Vi sinh vật, rong, tảo: diệp lục c, d, e

- Công thức hóa học

+ Diệp lục a: C55H72O5N4Mg + Diệp lục b: C55H70O6N4Mg

Bản chất hóa học của diệp lục

- Công thức cấu tạo

+ Nhân tetrapyrol: Gồm hệ thống vòng có 9 nối đôi liên hợp, 4 nguyên tử N liên kết với Mg bởi hai liên kết chính và hai liên kết phụ

+ Phần thứ hai: Trên một vòng pyrol có mạch axit propanic được este với rượu phytol có 20 nguyên tử C linh động và ưa lipit để định vị diệp lục trên membran

Đặc tính hóa học của diệp lục

- Không tan trong nước, chỉ tan trong dung môi hữu cơ

- Có phản ứng đặc trưng của một este

+ Phản ứng xà phòng hóa

COOCH3 COOK CH3OH

C32H30ON4Mg + KOH = C32H30ON4Mg +

COOC20H39 COOK C20H39OH

+ Tác dụng với axit

COOCH3 COOCH3

C32H30ON4Mg + HCl = C32H30ON4H2 + MgCl2

COOC20H39 COOC20H39

Đặc tính quang hóa của diệp lục

- Tính huỳnh quang: Trạng thái kích thích sơ cấp (singlet)

- Tính lân quang: Trạng thái kích thích thứ cấp (triplet)

- Quang phổ hấp thu ánh sáng: Diệp lục hấp thu ánh sáng có  =

400 - 700 nm

- Cực đại hấp thu ánh sáng của diệp lục

+ Diệp lục a:  = 430 và 662 nm

+ Diệp lục b:  = 432 và 652 nm

Vai trò của diệp lục trong quang hợp

- Hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời và chuyển thành dạng kích thích của phân tử diệp lục

- Di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng

- Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học

• Carotenoit.

Công thức nguyên:

- Caroten: C40H56

- Xantophill: C40H56On (n = 1 - 6)

Quang phổ hấp thu:  = 451 và 481 nm

Vai trò của carotenoit:

- Lọc ánh sáng để bảo vệ diệp lục

- Hấp thu ánh sáng, truyền cho diệp lục: caroten + hv

+ diệp lục + caroten ( diệp lục ở tạng thái kích thích(*) sẽ tham gia vào quang hợp)

- Xantophill tham gia vào quá trình quang phân ly nước thông qua sự biến đổi C40H56O4 thành C40H56O2

•