hình ảnh sinh học 11

Các sắc tố quang hợpLà thành phần quan trọng nhất trong quá trình quang hợp Có vai trò hấp thụ năng lượng ánh sáng Mặt Trời và biến năng lượng hấp thụ này thành dạng năng lượng hoá học s

Đặc điểm của hệ rễ

- Rễ là cơ quan hấp thu nước của cây Rễ hút được nước nhờ hệ thống lông hút, sau đó qua các tế bào rễ vào cây thành một dòng liên tục

- Hệ rễ của cây phát triển, ăn sâu và lan rộng Ví dụ họ lúa có hệ

rễ ăn sâu 1-2m và lan rộng là 225 m2, từ một rễ chính có thêm khoảng 2 triệu rễ cấp Trên hệ rễ này có khoảng 15 tỉ lông hút → tăng diện tích hấp thu nước

Đặc điểm của lông hút

Các đặc điểm của lông hút thích nghi với quá trình hấp thu nước:

Mối quan hệ giữa hai con đường

Cấu tạo của thân

Con đường vận chuyển

- Ở thân, nước vận chuyển theo mạch gỗ hay xylem

- Tuy nhiên, gần đây các nhà khoa học đã chứng minh nước không chỉ được vận chuyển theo 1 chiều duy nhất từ rễ lên lá theo con đường xylem mà nó còn được vậnc chuyển từ lá xuống rễ theo con đường phloem

The transpiration – cohesion

-tension mechanism

Đặc điểm quá trình thoát hơi nước

2 Con đường : có 2 con đường chính

- Con đường 1 : qua tầng cutin

+ Vận tốc của dòng nước chậm, lượng nước được thoát ra ít (cao nhất là 30%)

+ Quá trình tuân theo các qui luật thuần tuý, không có sự diều hoà

- Qua lỗ khí khổng

+ Vận tốc vận chuyển nhanh, lượng nước thoát ra nhiều (> 70%) + Quá trình vận chuyển mang tính chất sinh học, và được điều hoà theo rất nhiều cơ chế

Cấu tạo bộ máy khí khổng

(A) : Khí khổng nhóm thực vật 1

lá mầm (cỏ).

(B) : Khí khổng nhóm thực vật 2

lá mầm (C) : Kính hiển vi quét

Các triệu chứng thiếu N ở cây cà chua

Các triệu chứng thiếu P ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu P

Các triệu chứng thiếu K ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu K

Các triệu chứng thiếu K ở cây

rau diếp

Các triệu chứng thiếu K

Defective Mg 2+ in plants

Các triệu chứng thiếu Mg ở cây ngô Các triệu chứng thiếu Mg ở cây bông

Các triệu chứng thiếu S ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu S

Các triệu chứng thiếu Mg ở cây đỗ tương Các triệu chứng thiếu Mg ở cây cà chua

Các triệu chứng thiếu Ca ở cây cà chua các triệu chứng thiếu Ca

Các triệu chúng thiếu Mo ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu Mo

Các triệu chứng thiếu Fe ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu Fe ở cây

thuốc lá cảnh

Các triệu chứng thiếu Cu ở cây cà chua Các triệu chứng thiếu Cu

Quá trình hình thành axit amin

 Quá trình hô hấp của cây  xetoaxit

R-COOH;

 Quá trình tổng hợp glutamin và glutamat

 Quá trình trao đổi NH2  các xetoaxit → → a.a

- 4 phản ứng hình thành các axit amin;

– Các phản ứng chuyển amin hoá  20 axit

amin  các protein + các hợp chất thứ cấp.

4 phản ứng chuyển amin hoá hình

thành axit amin

• Xetoglutaric +R- NH2  glutamin;

• Axit pyruvic +R-NH2  alanin;

• Axit fumaric + R-NH2  aspartic;

• Axit oxaloaxectic + NH4+  aspartic.

( R- NH2 là Glu hay Gln có sự xúc tác của glutamin- aminotransferases)

2 Quá trình cố định nhờ vi khuẩn

sống tự do

 Vi khuẩn hiếu khí thuộc chi: Azotobacter

và Beijerinckia

 Vi khuẩn kị khí thuộc chi: Clostridium

 Vi khuẩn lam sống tự do thuộc chi

anabaena

Tuy nhiên sản phẩm cố định không nhiều

nên ít có ứng dụng trong thực tế

3 Quá trình cố định vi khuẩn và vi

khuẩn lam sống cộng sinh

 Vi khuẩn lam sống cộng sinh trong bèo

hoa dâu

 Chi nấm Actinomyces sống cộng sinh

trong rễ của cây hai lá mầm

 Vi khuẩn nốt sần cộng sinh với cây họ đậu

Vi khuẩn lam sống cộng sinh trong

bèo hoa dâu

• Những vi khuẩn lam thuộc chi: Anabaena

Vi khuẩn nốt sần cộng sinh với

cây họ đậu

• 1866 H Hellriegel và H Wilfarth phát hiện

nhữnga cây họ đậu có khả năng cố định nitơ

• 1888 M.W Beijerinck phân lập được vi khuẩn

này và đặt tên cho nó là: Bacillus radicicola

• Năm 1889 B Frank xếp nó và một chi riêng là

Rhizobium

• Ngày nay ngươi ta đã mô tả được 11.000 loài thuộc họ đâu và 1200 có khả năng tạo nốt sần trong đó có 133 loài không cố định nitơ

Lá – cơ quan quang hợp

Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp

 Cấu tạo giải phẫu lá : thích nghi cao độ với sự hấp thụ ánh sáng

Lục lạp – Bào quan chuyên hoá thực hiện

Số lượng, kích thước : Rất khác nhau ở các loài thực vật khác nhau

Số lượng lục lạp ở cây ưa bóng nhiều hơn ở cây ưa sáng, kích thước lục lạp to hơn  tăng khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng

Các sắc tố quang hợp

Là thành phần quan trọng nhất trong quá trình quang hợp

Có vai trò hấp thụ năng lượng ánh sáng Mặt Trời và biến năng lượng hấp thụ này thành dạng năng lượng hoá học

sử dụng được, hay nói cách khác tạo lực đồng hoá để khử CO2 thành các chất hưũ cơ

Bao gồm 4 nhóm sắc tố chính trong lá xanh:

 Nhóm sắc tố lục clorophin (diệp lục)

 Nhóm sắc tố vàng carotenoit

 Nhóm sắc tố xanh ở thực vật bậc thấp: phycobilin

 Nhóm sắc tố dịch bào – nhóm antoxyan

Tỷ lệ giữa các nhóm sắc tố trong lá rất phức tạp biến đổi theo nhóm loài thức vật và thời gian sinh thái của cây

Nguyên nhân do hệ sắc tố thực vật rất phức tạp trong đó clorophin là thành phần quan trọng nhất vì đây là nhóm sắc

tố có khả năng thực hiện chức năng quang hợp đầy đủ, ổn định và trực tiếp nhất

Cây ưa bóng và đa số loài tảo có

nhiều clorophin hơn cây ưa sáng

trong đó tỉ lệ clorophin b cũng tăng

phù hợp với điều kiện ánh sáng

khuyếch tán giàu tia bước sóng

ngắn

Bức xạ quang hợp tích cực nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy (400-700nm) trong đó hấp thụ mạnh nhất vùng ánh sáng đỏ và xanh lam và hầu như không hấp thụ vùng ánh sáng xanh lá cây Vùng ánh sáng đỏ có bước sóng dài mang nhiều năng lượng Vùng ánh sáng xanh lá cây có cường độ chiếu sáng rất mạnh

và có nhiều năng lượng trong thời gian buổi trưa không có lợi cho thực vật.

 Sắc tố quang hợp ở thực vật bậc thấp

Thực vật bậc thấp đặc biệt là tảo rất

phát triển ở môi trường nước

Trong môi trường nước, ánh sáng

chiếu qua bị thay đổi rất lớn về thành

phần các bước sóng, cường độ chiếu

sáng và độ dài của ngày Vì vậy các

nhóm sắc tố quang hợp của các tảo

cũng thay đổi và thích nghi phù hợp

với điều kiện chiếu sáng yếu và độ dài

tia sáng ngắn.

Tảo lục

Tảo nâu

Tảo đỏ

Xantophin tham gia vào quá trình phân ly nước và thải O2

 Nhóm sắc tố dịch bào

Trong phần lớn trường hợp quang phổ hấp thụ của antoxyan bổ sung cho quang phổ hấp thụ của clorophin, biến năng lượng thành dạng nhiệt năng sưởi ấm cho cây  màu sắc của thực vật vùng ôn đới sặc sỡ hơn

Có thể còn liên quan đến hoạt động của khí khổng (do làm tăng hàm lượng CO2 trong gian bào, tăng khả năng giữ nước của tế bào khi bị hạn và gi ó khô

 Sắc tố clorophin

Trong phân tử có nhiều nối đôi cách đều, là kiểu nối đôi cộng đồng thể hiện khả năng hấp thụ mạnh năng lượng ánh sáng.Trong cấu tạo có nhiều nguyên tử đứng độc lập tương đối xa nhân trung tâm nên dễ dàng bị kích thích bởi photon ánh sáng

Clorophin không được phân bố đều giữa các tế bào

mà được giữ trong các lục lạp  tạo hiệu ứng tập trung năng lượng bức xạ ánh sáng trong cơ quan chuyên hoá, làm tăng hiệu quả qt quang hợp đồng thời có tác dụng bảo vệ tế bào (tổng lượng ánh sáng được hấp thụ có thể được điều chỉnh, nhỏ hơn trong dung dịch)

Pha sáng

Pha tối

• Không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng;

• Xảy ra trong chất nền của lục lạp;

• Khử CO2 bằng ATP và NADPH để đưa nó vào hợp chất hữu cơ (cố định Cacbon).

Hệ thống lỗ khí

 Các lỗ khí sắp xếp thành hệ thống dày đặc ở mặt trên và mặt dưới lá xen kẽ trong lớp tế bào biểu bì

 Cấu tạo bao gồm các tế bào bảo vệ,

các tế bào phụ

Hoạt động của lỗ khí

Dựa trên sự thay đổi hình dạng

cuả các tế bào bảo vệ khi thay đổi

độ trương nước của tế bào.

Có quan hệ chặt chẽ đến các

quá trình sinh lý quan trọng của

tế bào đặc biệt là quá trình

quang hợp

Sự khác biệt trong cấu trúc thực vật C3 và C4

• Không có các tế bào thịt lá

 điểm bù CO2 khoảng 0 – 10ppm, nhu cầu nước giảm còn ½ so với C3

Pha sáng

• Xảy ra trên màng

thilakoid

• Là quá trình oxihóa (mất

điện tử hoặc nhận oxy)

• Trong mỗi bước quả

chuỗi vận chuyển điện

tử, electron bị mất dần

năng lượng

Sun

Chlorophyll passes energy down through the

electron transport chain.

for the use in light-independent reactions

bonds P to ADP forming ATP

oxygen released

splits

H 2 O

H + NADP + NADPH Light energy transfers to chlorophyll.

Energized electrons provide energy that

Mục lục

1 Tổng quan

2 Chu trình Calvin (chu trình C3)

3 Hô hấp sáng (chu trình C2)

4 Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)

5 Con đường cacbon ở thực vật CAM

Sắc tố quang hợp

• Định vị trên màng thylakoid

• Mọi sinh vật quang hợp đều có Chlorophyll a Các sắc tố phụ bao gồm Chl b, c, d; carotenoid; phycobilin ở thực vật bậc thấp

• Chlorophyll bao gồm 4 nhân pyron liên kết với nhau bằng các cầu nối metyl để tạo vòng porphyrin với các

nguyên tử Mg ở giữa

• Quang phổ hấp thu: 2 vùng hấp thu là xanh lam(430nm)

và đỏ(662nm)

• Chlorophyll a:

C55H72O5N4Mg

• Chlorophyll b:

C55H70O6N4Mg

Giai đoạn quang vật lí

Chl + hν Chl* Chl

Bao gồm

-Quá trình hấp thụ năng lượng

-Sự di trú tạm thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử chlorophin

Chlorophin ở trạng

thái bình thường

Chlorophin trạng thái kích thích

Chlorophin ở trạng thái bền thứ cấp

-Đầu tiên, điện tử được

đẩy tới mức năng lượng

cao hơn do hấp thụ ánh

sáng.

-Sau đó electron đó tác

động vào các chất vận

chuyển e => đi vào giai

đoạn quang hóa học

Quang hệ I (PSI)

Quang hệ I

Quang hệ II

Phức hệ ăng ten

Giai đọan quang hóa hóa học

• Là giai đoạn chlorophin sử dụng năng lượng

hóa để hình thành nên các hợp chất dự trữ năng lượng và các hợp chất khử

• Bao gồm

– Quang hóa khởi nguyên

– Quang phân li nước

– Photphorin hóa

Quang hóa khởi nguyên

Là quá trình hình thành thuận nghịch chlorophin khử

• Sự truyền e và H+ được tiến hành cùng với sự tham gia của 1 hệ thống các chất truyền e phức tạp

– chất chứa Fe dạng hem : xitocrom f, xitocrom b6, xitocrom b3… – dạng không hem : ferredoxin, plastoxyanin, plastoquinon…

• Chuỗi truyền e này nằm trong 2 hệ thống quang hóa: hệ thống quang hóa I (PSI) và II (PSII) Quá trình truyền e được thực hiện bởi hai phản ứng sáng: phản ứng sáng 1

và phản ứng sáng 2

Quang hóa khởi nguyên

Quang hóa khởi nguyên

Sự tổ chức của phức hệ pr trên màng thylakoid.

PSII định vị một cách tập trung thành cụm trên màng.

PSI và ATPs ynthase được tìm thấy trong các vùng không tập trung nhô ra chất nền stroma.

Phức hệ cytocrom b6f phân bố đồng đều.

Con đường electron vòng

Chu trình e không vòng Con đường e không vòng

-P700* oxihóa trung tâm phản

ứng khi e giàu năng lượng được

chuyển tới chất chuyển e đầu

Photphorin hóa

Quá trình vận chuyển e này có một tác động nữa, nó cho phép để bơm H+ qua màng thilakoid từ bên ngoài chất nền stroma vào bên trong Hoạt động này tạo ra một gradient proton

Mối quan hệ giữa 2 con đường

• Trong quá trình quang hợp cần sự phối hợp nhịp nhàng giữa 2 con đường Nếu chỉ có con đường không vòng thì thiếu ATP

• Quá trình photphorin hóa không vòng tiến hóa hơn, vì

quá trình này chỉ gặp ở thực vật bậc cao , nó sử dụng cả

2 hệ thống quang hóa, sản phẩm phong phú hơn.

• Kết quả : Pha sáng tạo ATP, NADPH đi

vào pha tối tạo nên mối quan hệ giữa 2

Light-Calvin Cycle NADPH

ATP

ADP + P NADP +

Chloroplast

1965, Hatch và Slack tìm ra chu trình C4

Ngô

Mía

Rau dền

Chu trình Hatch và Slack

Gồm hai chu trình được định vị trong về

- Tế bào bao bó mạch có nhiều lục lạp lớn, ít grana, nhiều hạt tinh bột

Con đường cacbon ở thực vật

• Quá trình cacboxi

hoá sơ cấp xảy ra

vào ban đêm;

• Sự tổng hợp đường

xảy ra vào ban ngày;

• Không khí nóng, khô;

• Khí hổng đóng;

• Axit malic giải phóng

ra CO2 đi vào chu

trình Calvin.

Night

Day

• Cơ chế của chu trình

CAM giống với C4;

• C4 phân biệt về

không gian còn CAM

phân biệt về thời

gian;

Chu trình Calvin là chu trình cơ bản, xuất hiện

cả ở 3 loại Trong quá trình tiến hoá, thực vật C3xuất hiện đầu tiên trên trái đất;

Lá của cây bắt mồi

3.Tính hướng tiếp xúc -

Thigmotropism

1 Do vai trò của auxin ở hai mặt tiếp xúc và không tiếp xúc

2 Do vai trò của các sợi liên bào “hairs” của các TB biểu bì

Khi bị kích thích bằng tiếp xúc làm xuất hiện điện thế hoạt động  làm

thay đổi tính thấm của màng tế bào đối với các ion và làm thay đổi hình dạng của màng TB  mặt tiếp xúc với kích thích sinh trưởng chậm hơn mặt còn lại  hiện tượng cong và uốn của các cơ quan

4.Tính hướng hoá - Chemotropism

• Hướng hóa được phát hiện ở rễ, ống phấn, lông tuyến của cây gọng vó

ăn côn trùng (Drosera rotundifolia) và những cây khác Các tế bào ở cơ quan của cây tiếp nhận gradient các hóa chất Các hóa chất có thể là axit, kiềm, các muối khoáng, các chất hữu

cơ, hoocmon, các chất dẫn dụ và các hợp chất khác

• Hướng nước là một trường hợp cụ thể của hướng hóa

• Hướng hóa xác định sự sinh trưởng của rễ cây hướng tới nguồn

nước và phân bón

B Vận động theo đồng hồ sinh học

• Sự cảm ứng của cây

nhằm phản ứng lại sự

thay đổi có tính chu kì

của các điều kiện

nội sinh chịu tác động

của các tác nhân bên

ngoài

albizzia hoặc samanea theo

chu kì ngày đêm, gọi là

thực vật cảm đêm

Lá bắt đầu mở trước khi

bắt đầu chiếu sáng của

ngày và đóng lại trước khi

tối

Hoạt động theo chu kì ngày đêm của lá

6 Trong phản xạ với

thương tổn

auxin có vai trò trong hình thành và tổ chức xylem và phloem Khi bị thương, nó sẽ kích thích sự biệt hoá tế bào và tái sinh mô mạch

5 Sinh trưởng quả

Chính auxin trong hạt đã

kích thích bầu phát triển

thành quả

• Từ lâu, nông dân châu Á đã biết

đến bệnh lúa von (foolish seedling

hay bakanae): thân sinh trưởng dài

nhưng sản lượng thấp.

đã phát hiện bệnh này thực chất do

một loại chất hoá học có trong nấm

bệnh kí sinh trên lúa gibberella

fujikuroi gây ra.

(GA) theo tên loài nấm đó.

Gibberellin - chất điều hoà phân

chia tế bào thực vật

Hiệu quả sinh lý

Kích thích sự sinh trưởng kéo dài của thân (được xác định do vai trò của GA1)

Sinh trưởng các đột biến lùn (thiếu gene chịu

trách nhiệm tổng hợp enzyme trong con đường tổng hợp GA)

Vai trò sinh lý

• Trong sự chín quả

Tăng kích thước quả và tạo quả không hạt: GA kích thích cuống nho sinh trưởng, tạo không gian cho quả phát triển

Kích thích sự sinh trưởng của cây: phun GA

Tăng sản lượng mía

Trong sự rụng lá, hoa, quả: hình thành tầng rời ở cuống lá

Bên trái: cây được phun

50ppm ethylene trong 3

ngày

Bên phải: cây đối chứng

 phá bỏ ưu thế ngọn  kích thích cành giâm ra rễ phụ; cây đâm cành

etilen  kích thích cây ra hoa

tăng sự đậu quả và tạo quả không hạt (phối hợp GA và auxin)

auxin tổng hợp sẽ thay thế nguồn auxin nội sinh trong hạt và kích

thích bầu phát triển thành hạt (Parthenocarpy)