Đề tài; hô hấp và quang hợp doc

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.





. S¬ ®å cÊu tróc cña lôc l¹p thùc vËt bËc cao
Cơ quan quang hợp.
Pha sáng
•
Quang vật lý :sự hấp
thu năng lượng ánh
sáng của phân tử
diệp lục
•
Quang hóa học:quá
trình quang
phosphoryl hóa
Giai đoạn quang vật lý
Giai đoạn này mang bản chất vật lý thuần tuý gồm quá
trình hấp thu năng l'ợng ánh sáng của phân tử diệp lục và
quá trình vận chuyển năng l'ợng vào trung tâm phản ứng.

* Sự hấp thu năng l'ợng ánh sáng của diệp lục
Bản chất sự hấp thu năng l'ợng ánh sáng của diệp
lục cũng t'ơng tự nh' 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 l'ợng của l'ợng 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
v'ợt ra ngoài quỹ đạo cơ bản của mình để đến một quỹ đạo
xa hơn, tức là đã nâng mức năng l'ợng của nó cao hơn
trạng thái cũ


 ! !"
#$%&'($)*+#,%-"./'"0
#1%-"./'"2
T: Tr¹ng th¸i kÝch tÝch triplet
Quang
hîp
KÝch
thÝch
L©n
quag
NhiÖt
KÝch
thÝch
diÖp
lôc
kh¸c
Huúg
h
quang
NhiÖt


e
-

HV
®á

e
-

Hv
xanh

Tr¹ng th¸i Singlet 2
Tr¹ng th¸i Singlet 1
Tr¹ng th¸i Triplet
S
2
(10
-12
gy)
S
1
(10
-
gy)
T(10
-3
gy)
S
0
Giai đoạn cố
định CO
2
Ribulôzơ – 1,5 – đi Photphat
APG

RiDP
Axit Photpho Glixêric
AlPG
Alđêhit Photpho Glixêric
CO
2
AlPG
C
6
H
12
O
6
Giai
đoạn
khử
Giai đoạn
tái sinh
chất nhận
CHU TRÌNH CANVIN (C
3
)
ATP + NADPH
ATP
T bột, aa, prô, lipit
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
quang hoá để chuyển n ng l'ợng của điện

tử kích thích vào liên kết cao năng của phân
tử ATP và một phần n ng l'ợng đ'ợc sử
dụng tạo nên chất khử NADPH2. Quá trình
này gọi là quá trình quang photphoryl hoá.
Quang photphoryl hoá có thể đ'ợc hình
dung theo sơ đồ sau (sơ đồ Z):
. S¬ ®å quang photphoryl ho¸ trong quang hîp
34%5&%5"$6'$78%8..$2











¸nh s¸ng
¸nh s¸ng
Quang hÖ thèng II
Quang hÖ thèng I





!"



#

#


$%&
'&&




&'9 :
- Quang phân ly nớc:
4DL + 4h 4DL*
4DL* + 4H2O 4DLH + 4OH
4OH 2H2O + O2
ánh sáng
Tổng hợp: 2H2O 4H+ + O2 + 4e-
Diệp lục
Nh' vậy, 1 phân tử H2O sẽ đ'ợc phân ly cho:
+ Điện tử (2e-) đ'a vào chuỗi CVĐT quang hợp.
+ H+ (2H+) để khử NADP thành NADPH2.
+ Giải phóng 1/2O2 vào không khí để điều hoà nồng độ oxi trong
không khí.
Khi kết thúc pha sáng, có 3 sản phẩm sẽ đ'ợc tạo thành là ATP,
NADPH2 và O2.
Oxi sẽ bay vào không khí, còn năng l'ợng ATP và chất khử
NADPH2 sẽ đ'ợc 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
5;&<quá trình biến đổi C02 thành Gluxit nhờ
sử dụng n ng l'ợng ATP và NADPH2. Thông th'ờng ng'ời ta có
thể gọi tên quá trinh trên theo tên tác giả đã phát hiện ra nó hoặc
theo sản phẩm mà CO2 đ'ợc cố định bao gồm:

- Nhóm thực vật C3 bao gồm các thực vật mà con đ'ờng
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
nh' lúa, đậu đỗ, khoai, sắn, cam chanh, nhãn vải

- Nhóm thực vật C4 gồm các thực vật mà con đ'ờng quang
hợp của chúng là sự liên hợp gi a 2 chu trinh quang hợp là chu
trinh C4 và chu trinh C3. Một số cây trồng thuộc nhóm này nh'
mía, ngô, kê, cao l'ơng

- Nhóm thực vật CAM (Crassulacean Acid Metabolism) bao
gồm các thực vật mọng n'ớc nh' các loại x'ơng 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
5C: Ribulozo-1,5 diphotphat (RDP).
- Sản phẩm đầu tiên ổn định của chu trình là hợp chất 3C: Axit photphoglyxeric
(APG).
- Phản ứng cacboxyl hoá đ'ợc xúc tác bỡi enzym rất đặc tr'ng và phổ biến nhất
cho cây C3 là RDP-cacboxylaza.
* 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 l'ợng 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 h'ớng tổng
hợp nên đ'ờng và tinh bột và các sản phẩm khác của quang hợp. Các sản phẩm
này sau đó đ'ợc 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 l'ợng ATP của pha sáng đ'a
đến. Giai đoạn này cần 6ATP để tạo đủ chất nhận CO2 cho việc hình thành nên 1
phân tử glucoza.
. S¬ ®å ®¬n gi¶n cña chu tr×nh C3 (chu tr×nh Calvin)
 Ghi chó%,%3$;=>1?1%3$>1
%3$$/>1
@A5%@*'$B$C,7$D
E53%E2$$92.DF
E53%E.9$$92.DF

($
$
)
!
(
*
)
$+
!,
!&
*

(
*
)
$


*
!
$

-
$#
$
$
!

#!
!#!#
!
!

*
(
.
)
/0 !1$–
232
$+

34


34
* 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
trong tất cả thực vật. ây là chu trinh khử
CO2 duy nhất để tạo nên các sản phẩm
quang hợp trong thế giới thực vật.

- Trong chu trinh, nhiều sản phẩm sơ
cấp của quang hợp đ'ợc tạo ra. ó là các
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 nh' đ'ờng,
tinh bột, axit amin, protein, lipit
Con đờng quang hợp của thực vật
C4
* ặc điểm của thực vật C4

CVề 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 nh' trên đ'ợc gọi là cấu trúc
Kranz.

CChất nhận CO2 đầu tiên không phải là hợp chất 5C (RDP)
nh' 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
CO2' ở nồng độ cực kỳ thấp. Chính vì vậy mà chu trình C4 đ'ợc
chuyên hoá cho việc cố định CO2 có hiệu quả nhất.
Do vậy, các thực vật C4 có 2 enzym cố định CO2 là PEP-
cacboxylaza của chu trình C4 và RDP-cacboxylaza của chu trình
C3, trong đó PEP-cacboxylaza có nhiệm vụ cố định CO2 đầu tiên
và quan trọng nhất.

- Ngoài ra, thực vật C4 có một số đặc tính nổi bật khác nh'
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, c'ờng độ quang hợp th'ờng cao và năng suất sinh vật học
rất cao

S¬ ®å con ®'êng quang hîp cña thùc vËt C4
5678
/

9

*

9

*

*

$



+
+
:;0
/

*


<
<:;0

9

=:>
732
?82
?82
@

A
4
@


B/
6
78


CD-
Con đờng quang hợp của thực vật CAM
(Crassulacean Axit Metabolism)

* Sơ đồ về con đ'ờng quang hợp của thực vật CAM
đ'ợc 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 đ'ợc thực hiện vào ban
đêm. Vào ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm
xuống thì khí khổng mở ra để thoát hơi n'ớc 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 nh' cây C4. Quá trình
này diễn ra trong lục lạp.
•
,G#)HIJJ$ K6'!LIEM
Ghi chó: PEP: photphoeolpyruvic, AP: axit pyruvic,RMP:
Ribulozomonophotphat, RDP: ribulozodiphotphat, APG: axit
photphoglyxeric, AlPG: aldehyt photphoglyxeric
Malat
Malat
pH = 6 4
pH = 4 6
Malat
PEP
CO
2
¸34
O
2
EF4
CO
2
PEP
AP
APG
RMP
ALPG
RDP
NADPH
2
ATP

H
2
O
C
3
X
ªm Ngµy

NAOA sẽ chuyển hoá thành malat (C4). Malat sẽ đ'ợc 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 đ'ợc 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 nh' các thực vật khác để tổng hợp nên
các chất hữu cơ cho cây.
Nh' vậy, thực vật CAM cũng có hai enzym cố định CO2 nh# thực
vật C4.
Quang hô hấp
(Hô hấp sáng)

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

+ Hô hấp tối là quá trinh phân giải oxi hoá chất
h u cơ nhờ hấp thu oxi không khí và kết quả là giải
phóng CO2 và năng l'ợng. Quá trinh này có thể xảy
ra trong tối và cả ngoài sáng. ây là chức năng sinh
lý cơ bản của tất cả thế giới sinh vật.

+ Hô hấp sáng là quá trinh phân giải chất h u cơ
và giải phóng CO2 nh' hô hấp tối nh'ng không giải
phóng n ng l'ợng. Quá trinh này chỉ xảy ra ngoài
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