Bài giảng quang hợp - chuyên ngành công nghệ sinh học

QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
M
M
ụ
ụ
c
c
tiêu
tiêu
h
h
ọ
ọ
c
c
t
t
ậ
ậ
p
p
1.
1.
Nêu
Nêu
đư

đư
ợ
ợ
c
c
đ
đ
ị
ị
nh
nh
ngh
ngh
ĩ
ĩ
a
a
v
v
à
à
c
c
á
á
c
c
th
th
í

í
nghi
nghi
ệ
ệ
m
m
ch
ch
ứ
ứ
ng
ng
minh
minh
quang
quang
h
h
ợ
ợ
p
p
ở
ở
cây
cây
xanh
xanh
.

.
2.
2.
Nêu
Nêu
c
c
á
á
c
c
phương
phương
ph
ph
á
á
p
p
đo
đo
v
v
ậ
ậ
n
n
t
t
ố

ố
c
c
quang
quang
h
h
ợ
ợ
p
p
v
v
à
à
c
c
á
á
c
c
y
y
ế
ế
u
u
t
t
ố

ố
ả
ả
nh
nh
hư
hư
ở
ở
ng
ng
đ
đ
ế
ế
n
n
quang
quang
h
h
ợ
ợ
p
p
.
.
3.
3.
Gi

Gi
ả
ả
i
i
th
th
í
í
ch
ch
s
s
ự
ự
chuy
chuy
ề
ề
n
n
đi
đi
ệ
ệ
n
n
t
t
ử

ử
trong
trong
quang
quang
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
I
I
v
v
à
à
quang
quang
h
h
ệ
ệ
th
th
ố

ố
ng
ng
II
II
v
v
à
à
s
s
ự
ự
h
h
ì
ì
nh
nh
th
th
à
à
nh
nh
ATP.
ATP.
4.
4.
Gi

Gi
ả
ả
i
i
th
th
í
í
ch
ch
s
s
ự
ự
c
c
ố
ố
đ
đ
ị
ị
nh
nh
CO
CO
2
2
v

v
à
à
c
c
á
á
c
c
ph
ph
ả
ả
n
n
ứ
ứ
ng
ng
c
c
ủ
ủ
a
a
chu
chu
tr
tr
ì

ì
nh
nh
Calvin,
Calvin,
s
s
ự
ự
t
t
ạ
ạ
o
o
th
th
à
à
nh
nh
đư
đư
ờ
ờ
ng
ng
.
.
QUANG H

QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
Quang
Quang
h
h
ợ
ợ
p
p
l
l
à
à
s
s
ự
ự
kh
kh
ử
ử
carbon
carbon
dioxyd
dioxyd
th

th
à
à
nh
nh
c
c
á
á
c
c
h
h
ợ
ợ
p
p
ch
ch
ấ
ấ
t
t
h
h
ữ
ữ
u
u
cơ

cơ
nh
nh
ờ
ờ
năng
năng
lư
lư
ợ
ợ
ng
ng
m
m
ặ
ặ
t
t
tr
tr
ờ
ờ
i
i
v
v
à
à
ph

ph
ó
ó
ng
ng
th
th
í
í
ch
ch
oxy
oxy
t
t
ừ
ừ
nư
nư
ớ
ớ
c
c
.
.
Á
Á
nh
nh
s

s
á
á
ng
ng
6 CO
6 CO
2
2
+ 6 H
+ 6 H
2
2
O
O
→
→
C
C
6
6
H
H
12
12
O
O
6
6
+ 6O2

+ 6O2
Di
Di
ệ
ệ
p
p
l
l
ụ
ụ
c
c
t
t
ố
ố
·
·
Nơi
Nơi
quang
quang
h
h
ợ
ợ
p
p
m

m
ạ
ạ
nh
nh
nh
nh
ấ
ấ
t
t
:
:
l
l
á
á
20
20
-
-
100
100
l
l
ụ
ụ
c
c
l

l
ạ
ạ
p
p
/TB
/TB
·
·
L
L
ụ
ụ
c
c
l
l
ạ
ạ
p
p
c
c
ó
ó
hai
hai
m
m
à

à
ng
ng
,
,
ch
ch
ứ
ứ
a
a
40
40
-
-
60
60
grana
grana
C
C
á
á
c
c
t
t
ú
ú
i

i
d
d
ẹ
ẹ
p
p
trong
trong
m
m
ỗ
ỗ
i
i
granum
granum
l
l
à
à
thylakoid
thylakoid
.
.
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P

P
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
Quang hợp gồm 2 giai đoạn chính:
· Giai đoạn “sáng” xảy ra dưới ánh sáng, tại
màng thylakoid, bao gồm sự chuyển điện tử
từ H
2
O tới NADP
+
⇨
⇨⇨
⇨ NADPH & ATP
· Giai đoạn “tối” không cần ánh sáng, xảy ra
trong stroma, dùng các sản phẩm cao năng
của giai đoạn sáng để khử CO
2
⇨
⇨⇨
⇨ glucid.
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P

P
Thí nghiệm chứng minh
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
1. Úp ống nghiệm đầy nước trên cái phễu lộn ngược
trên cây Rong trong chậu nước có nhiều CO
2
để
ngoài AS, oxy thoát ra dạng những bọt nhỏ đọng
lại trong ống nghiệm.
2. Nước sôi để nguội không thấy bọt khí thoát ra.
Cây không QH vì không được cung cấp CO
2
.
3. Lấy 1 lá to, nhúng cuống lá vào trong nước, bịt
một phần lá = giấy kim khí, để lá ngoài AS mặt trời
1 ngày. Chiều ngâm lá vào nước sôi, loại sắc tố =
rượu, ngâm lá vào nước iod⇨
⇨⇨
⇨ phần nhận AS màu
lam vì có tinh bột.
Vận tốc quang hợp
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ

P
P
- Đo vận tốc hấp thu CO
2
hoặc thải O
2
/đơn vị
diện tích lá / đơn vị thời gian. đặt lá hoặc cây
hay mô trong 1 phòng trong suốt có thể nhận
ánh sáng. Đo sự thay đổi nồng độ CO
2
của
dòng không khí đi qua phòng lá này. giữ ổn
định: t
o
c, vận tốc dòng khí, nồng độ hơi nước
- Sự gia tăng trọng lượng khô / đơn vị thời gian
(ước lượng)
Điều kiện của sự quang hợp
nước, CO2, ánh sáng, nhiệt độ, sắc tố: lục lạp.
1. Sắc tố
· nằm trong màng thylakoid,
· quan trọng nhất là diệp lục tố.
Cu to:
· nhân porphyrin (vòng tetrapyrrol và nguyên
tử Mg ở giữa), thích nước, liên kết với protein
và
· chuỗi phytol dài, thích lipid, liên kết với
thành phần lipid (của màng thylakoid).

Điều kiện của sự quang hợp
- DLT a có 2 cực đại
hấp thu: lam-tím &
đỏ.
- DLT b có 2 cực đại
hấp thu: lam &
cam.
- Carotenoid hấp thu:
lam-lục.
Điều kiện của sự quang hợp
- Các nối đôi trong vòng tetrapyrrol tạo hệ thống
cộng hưởng luân phiên với các nối đơn, ⇨
⇨⇨
⇨DLT
nhận & truyền năng lượng ánh sáng,
- diệp lục tố a có khả năng phóng thích điện tử:
sắc tố hoạt động của quang hợp
- sắc tố phụ: DLT b, c, d & các carotenoid thu
ánh sáng & truyền năng lượng cho DLT a ⇨
⇨⇨
⇨
phổ hoạt động của quang hợp rộng hơn
carotenoid: b- caroten & xanthophyl có cực đại
hấp thu ở 480-500 nm.
Điều kiện của sự quang hợp
2. Khí CO
2
· nồng độ CO2 tăng lên⇨
⇨⇨

⇨quang hợp tăng
3. Nước
· cây thiếu nước ⇨
⇨⇨
⇨ quang hợp giảm đi.
4. Nhiệt độ
- chỉ bắt đầu khi có một nhiệt độ tối thiểu.
- nhiệt độ tăng ⇨
⇨⇨
⇨ quang hợp tăng tới nhiệt độ tối
ưu
Điều kiện của sự quang hợp
5. Ánh sáng
Cng đ ánh sáng:
- Quang hợp chỉ bắt đầu khi có ánh sáng tối
thiểu.
- cường độ AS ↑ ⇨
⇨⇨
⇨ cường độ quang hợp ↑
- ánh sáng gắt ⇨
⇨⇨
⇨ảnh hưởng lục lạp và làm một
số enzym mất tác dụng.
- Ánh sáng tối ưu cho quang hợp thay đổi tùy
loại cây.
Điều kiện của sự quang hợp
5. Ánh sáng
Màu sc ca tia sáng:
-QH mạnh nhất ở tia
đỏ rồi đến cam,

lam.
- ít hoặc không có ở
tia màu lục, vàng,
chàm tím
Quang hệ
Trong màng thylakoid, các sắc tố quang hợp
được tổ chức trong hai đơn vị QH gọi là
quang hệ: PS II và PS I.
Mỗi quang hệ gồm:
- Mt trung tâm phn ng chứa một phức hợp
protein xuyên màng & một cặp phân tử DLT a
của PS II hay PS I là P680 và P700
- Mt anten thu ánh sáng gồm vài trăm sắc tố
phụ thu nhận & truyền năng lượng ánh sáng ở
nhiều độ dài sóng khác nhau về trung tâm
phản ứng.
Quang
Quang
h
h
ệ
ệ
Chuỗi quang hợp
Trong màng thylakoid, các PS là thành phần của
chuỗi QH gồm 4 phức hợp protein: PS II,
cytochrom b6-f, PS I & ATPsynthase;
plastoquinon & plastocyanin là 2 thành phần
linh động của chuỗi.
Chuỗi quang hợp
Các chất chuyên chở điện tử của chuỗi quang

hợp # enzym xúc tác các phản ứng oxyd hóa
khử do cấu trúc phân tử, một số chỉ chuyển
điện tử (như cyt b6-f), một số chuyển đồng
thời điện tử và H
+
(như PQ).
CHUY
CHUY
Ể
Ể
N ĐI
N ĐI
Ệ
Ệ
N T
N T
Ử
Ử
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
HO
HO
Ạ
Ạ
T Đ
T Đ

Ộ
Ộ
NG C
NG C
Ủ
Ủ
A 2 QUANG H
A 2 QUANG H
Ệ
Ệ
Hot đng ca quang h II
- Trung tâm phản ứng là P680, thu năng lượng
AS ở λ = 680nm ⇨
⇨⇨
⇨k
kk
kí
íí
ích
chch
ch đ
đđ
độ
ộộ
ộng
ngng
ng phóng thích 2e-, P
680 trở thành oxyd hóa (P680
+
).

- e* cao năng được nhận bởi Quinon ⇨
⇨⇨
⇨ Q khử
(Q
–
)
- Từ Q
–
, e- được chuyển theo thế oxyd khử tới
PQ ⇨
⇨⇨
⇨ Cyt b6-f ⇨
⇨⇨
⇨ PC
P680 ⇨
⇨⇨
⇨ Q ⇨
⇨⇨
⇨ PQ ⇨
⇨⇨
⇨ Cyt b6-f ⇨
⇨⇨
⇨ PC
CHUY
CHUY
Ể
Ể
N ĐI

N ĐI
Ệ
Ệ
N T
N T
Ử
Ử
QUANG H
QUANG H
Ợ
Ợ
P
P
HO
HO
Ạ
Ạ
T Đ
T Đ
Ộ
Ộ
NG C
NG C
Ủ
Ủ
A 2 QUANG H
A 2 QUANG H
Ệ
Ệ
Hot đng ca quang h thng I

- Trung tâm phản ứng là P700, thu năng lượng
ánh sáng ở λ = 700 nm ⇨
⇨⇨
⇨kích động, phóng
thích 2e-, P700 trở nên oxyd hóa P700
+
,
- e* được nhận bởi X một protein chứa Fe & S, X
trở nên khử (X
–
).
- từ X
–
, 2e- chuyển qua Ferredoxin rồi
Ferredoxin – NADP reductase, cuối cùng
làNADP
+
2e- 2e- +2H
+
P700 ⇨
⇨⇨
⇨ X ⇨
⇨⇨
⇨ Fd ⇨
⇨⇨
⇨ FNR ⇨
⇨⇨
⇨ NADP
+
⇨

⇨⇨
⇨ NADPH + H
+