CHU TRÌNH C4 SO SÁNH CHU TRÌNH C3 VÀ C4

Chu trình C4. So sánh C3 và C4
Trường Đại Học Sư Phạm Tp. Hồ Chí Minh
GVHD: cô Lương Thị Lệ Thơ
Đề tài 9: CHU TRÌNH C4
SO SÁNH CHU TRÌNH C3 VÀ C4
Chuyên đề QUANG HỢP
Khoa Sinh Học
1
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
I.Lịch sử nghiên cứu
II. Chu trình C4
III. So sánh chu trình C3 và C4
1. Cấu tạo lá cây C4
2. Đặc điểm chính chu trình C4
3. Chu trình C4
2
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
I. Lịch sử nghiên cứu
•
Năm 1943 Cacvanho nghiên cứu lục lạp
của mía thấy cấu trúc của nó không đồng
đều như lục lạp của nhiều cây khác.
•
Năm 1963 Tacchepski và Cacpilop cũng
phát hiện lại điều đó đồng thời tìm thấy
sản phẩm đầu tiên của pha tối quang hợp
ở cây này là hợp chất có 4 nguyên tử
cacbon là malate.
3
Chu trình C4. So sánh C3 và C4

I. Lịch sử nghiên cứu
•
Năm 1966, Marshall
Davidson Hatch và C. Roger
Slack tiếp tục nghiên cứu và
đã xác định được cơ chế
đồng hoá CO2 đặc trưng ở
một số cây một lá mầm như
mía, ngô, kê… có sản phẩm
đầu tiên là hợp chất 4C. Đó
là chu trình C4 hay chu trình
Hatch - Slack
4
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
I. Lịch sử nghiên cứu
•
Cuối những năm 60, Downton, Tregunna
cùng nhiều khám phá khác tìm thấy chu
trình có ở ngô, lúa miến, cỏ gà, cỏ lông
vịt…
•
Từ năm 1970 chu trình được gọi là chu
trình C4
5
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4

Đặc điểm chính lá C3
–
Tế bào thịt lá đảm nhiệm

chức năng đồng hóa CO2.
–
Gồm nhiều lớp tế bào mô
mềm
–
Tế bào mặt trên lá có nhiều
lúc lạp hơn tế bào mặt dưới
–
Xung quanh bó mạch có 1
vòng tế bào mô mềm và
không lục lạp
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4
6
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4

Ở nhóm thực vật đồng
hóa CO2 theo con
đường C4, các tế bào
mô mềm xung quanh bó
mạch này xuất hiện lục
lạp

Tế bào thịt lá
(Mezophyll) sẽ xếp
thành vòng, khoảng từ
2-4 lớp tế bào
7
Chu trình C4. So sánh C3 và C4

II. Chu trình C4

Cấu tạo của 2 lớp tế
bào này cũng có sự
khác nhau:
•
Tế bào thịt lá nằm ngay
sát dưới lớp biểu bì
•
Tế bào bao bó mạch
nằm giữa lá, bao
quanh bó mạch
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4
8
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4

Tế bào thịt lá nằm sát biểu bì nên có thể tiếp nhận trực tiếp
CO2 từ không khí

Tế bào bao bó mạch CO2 từ không khí, nhưng những sản phẩm
tạo ra ở đây chuyển vào hệ mạch dẫn dễ dàng.
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4
9
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4
•
Lợi thế của cấu trúc Kranz:
–
Sự vận chuyển các chất giữa tế bào thịt lá và tế

bào bao bó mạch dễ dàng
–
Tế bào thịt lá gần nguồn ánh sáng và khí quyển
nên thực hiện tốt pha sáng và khuyết tán CO2
–
Chu trình C3 xảy ra gần bó mạch  nhận được
nước và chất khoáng từ mạch gỗ, đồng thời
mạch rây giúp vận chuyển sản phẩm của quang
hợp.
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4
10
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4
1. Cấu tạo giải phẫu lá cây C4
11
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
II. Chu trình C4

Đặc điểm chủ yếu của
chu trình Hatch-Slack
là quá trình đồng hoá
xảy ra hai giai đoạn ở
hai tế bào khác nhau
2. Đặc điểm chu trình C4
12
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4
•
Ở thực vật C3, bước đầu cố định CO2 được
thực hiện nhờ enzyme RubisCo

•
Thực vật C4 đã phát triển một cơ chế nhằm
chuyển giao CO2 tới enzym RubisCo có hiệu
quả hơn bằng cách sử dụng kiểu lá đặc biệt
của mình
13
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
14
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4
•
Ở trên là chu trình tổng quát nhất của chu
trình C4 ở ngô, mía, củ cải và đa phần các
cây C4 khác.
•
Ngoài, ra, ở 1 số loại cây quá trình đồng hóa
CO2 có đôi chút khác biệt, chủ yếu trong quá
trình tạo malate, nhờ tác động cùa các loại
enzyme khác nhau
15
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4

Đồng hóa CO2 nhờ enzyme malate dehydrogenase (EC
1.1.1.39) (NAD-ME)
•
Xảy ra ở rau dền, kê
•
Trong quá trình này, ở phản ứng 2, OA sẽ tạo ra aspartate thay vì
malate

16
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4
•
Enzyme chuyển hóa OA thành Malate là
Malate dehydrogenase (EC 1.1.1.39)
17
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4
•
Enzyme xúc tác là alanine aminotransferase
18
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
Con đường 1:
Tạo thành malate
để vận chuyển
CO2
Pyruvate tạo thành
di chuyển tương tự
quá trình đồng hóa
nhờ NAD-ME

Đồng hóa CO2 nhờ enzyme PEPCK
3. Chu trình C4
19
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
3. Chu trình C4
Con đường 2:
Tạo aspartate.
Aspartate sẽ tái

tạo OA
Lúc này, OA sẽ
tạo thành PEP và
giải phóng CO2
nhờ enzyme
PEPCK

Đồng hóa CO2 nhờ enzyme PEPCK
20
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
III. So sánh C3 và C4
Các đặc điểm Thực vật C3 Thực vật C4
Số loại tế bào tham gia
1 loại tế bào tham gia
quang hợp (tế bào thịt
lá)
2 loại tế bào tham gia
quang hợp (tế bào
thịt lá và tế bào bao
bó mạch).
Hình thái giải phẩu
Thịt lá có cấu trúc xếp
lớp
- Thịt lá mỏng hướng
tâm
- Bao bó mạch xếp lớp
Giải phẩu Kranz Không Có
Cấu trúc lục lạp Lục lạp dạng hạt
- Thịt lá : hạt
- Bao bó mạch : lamen

21
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
III. So sánh C3 và C4
Các đặc điểm Thực vật C3 Thực vật C4
Chất nhận CO2 đầu
tiên
Ri-1,5-DP PEP
Sản phẩm đầu tiên APG (C3) AOA (C4)
Enzim cacboxyl hóa Rubisco
PEP cacboxylaza
Rubisco
Thời gian cố định CO2 Ban ngày (có A/S) Ban ngày (Có a/s)
Ức chế quang hợp bởi
O2
Có Không
Hiệu ứng nhiệt độ cao
lên quang hợp (300 -
400C)
Kìm hãm Kích thích
Điểm bù CO2 Cao (25 - 100ppm) Thấp (0 - 10ppm)
22
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
III. So sánh C3 và C4
Các đặc điểm Thực vật C3 Thực vật C4
Sự thoát hơi nước Cao Thấp
Nhu cầu nước Cao Thấp bằng ½ C3
Hô hấp sáng Có Không
Hoạt động khí khổng
Khí khổng mở ban
ngày

Khí khổng mở ban
ngày
Nhu cầu to tối ưu 10 – 25 độ C 30 – 45 độ C
Nhu cầu ánh sáng
- Trung bình
- Điểm bão hòa ánh
sáng: thấp 1/3 ánh
sáng mặt trời toàn
phần
- Mạnh
- Không có điểm no
23
Chu trình C4. So sánh C3 và C4
24
CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE