sinh lý thực vật-pha sáng quang hợp

Bình Dương, tháng 11 năm 2010
Chuyên đề Pha sáng của quang hợp Môn sinh lí thực vật
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
- - -    - - -


MÔN: SINH LÍ THỰC VẬT
LỚP: SINH K3-HỆ LIÊN THÔNG
KHÓA: 2010-2012
NHÓM 2:
Ngô Thị Bình
Hồ Thị Dung
Nguyễn Thị Hồng Hà
Trần Quốc Kha
Nguyễn Thị Thu Nguyệt
Nguyễn Thị Hồng Thắm
Phạm Thị Thuỳ Trâm
Lớp Sinh – K3 Bình dương
ĐH SP. TPHCM
9
Chuyên đề Pha sáng của quang hợp Môn sinh lí thực vật
1. KHÁI NIỆM QUANG HỢP
1.1. Quang hợp
Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ nhờ năng lượng của ánh sáng,
là quá trình trong đó năng lượng của ánh sáng mặt trời do các sắc tố của cây hấp
thụ được chuyển hóa và tích lũy ở dạng năng lượng hóa học trong các hợp chất
hữu cơ
Nói cách khác, quang hợp là quá trình biến đổi các chất vô cơ đơn giản thành
các hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao trong cơ thể thực vật dưới tác
dụng của ánh sáng mặt trời và sự tham gia của các sắc tố

Ngày nay, người ta chia quang hợp thành hai pha là pha sáng và pha tối
1.2. Pha Sáng
Bao gồm quá trình hấp thụ ánh sáng và kích động các phân tử sắc tố (giai đoạn
quang lý) cùng với sự biến đổi năng lượng photon thành năng lượng hóa học
dưới dạng các hợp chất dự trữ năng lượng ATP và chất khử NADPH
2
(giai đoạn
quang hóa)
2. BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG
Ánh sáng vừa có tính chất hạt vừa có tính chất sóng. Thành phần nhỏ nhất của
ánh sáng là photon là một loại hạt cơ bản có khối lượng vô cùng nhỏ bé và mang
năng lượng.
Các photon khác nhau đặc trưng bằng nguồn năng lượng dự trữ khác nhau và
được xác định theo công thức sau.
E = h.v = h.(c ∕ג)
Trong đó.
E Năng lượng của photon
h. Hằng số Planck ( 6.625. 10
-34
J/s
c. Tốc độ ánh sáng ( 3.10
17
nm ∕ s)
ג . Độ dài bước sóng ( nm)
v. Tần số bức xạ ( số dao động ∕ s)
Năng lượng photon tỉ lệ nghịch với độ dài bước sóng. Ánh sáng bước sóng
ngắn có năng lượng photon lớn hơn ánh sáng có bước sóng dài. Năng lượng
photon rất nhỏ nên trong thực tế thường tình theo trị số Einstein.
Einstein = E. N
Lớp Sinh – K3 Bình dương

ĐH SP. TPHCM
9
Chuyên đề Pha sáng của quang hợp Môn sinh lí thực vật
E là năng lượng một photon
N là số Avogadro
Các phân tử diệp lục và các sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng với các mức
khác nhau. diệp lục hấp thụ photon ánh sáng xanh tím ( 430 nm), diệp lục hấp
thụ photon ánh sáng đỏ ( 670 nm).
3. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHA SÁNG
3.1. Giai đoạn quang lí
Pha sáng là một trong hai pha của quá trình quang hợp.
Những năm đầu của thế kỷ 18 ,người ta đã bắt đầu phát hiện ra vai trò của ánh
sáng và màu xanh của thực vật đối với quá trình sống của nó
(Ingenhousz,1779);có những phát hiện sơ khởi về vai trò của nước trong pha
sáng (De Saussure,1804).
Đến thế kỷ 20, xuất hiện nhiều công trình về cơ chế quang hợp như phản ứng
quang phân ly H2O (Hill,1940);chứng minh rằng O2 được thải ra từ H2O chứ
không phải từ CO2 như những quan niệm ban đầu(Ruben,Kamen,1939,1941).
Đến năm 1954,Arnold -người có công rất lớn cho cho công trình nghiên cứu về
cấu trúc hoàn chỉnh của bộ máy quang hợp ,con đường chuyển hoá e trong pha
sáng
Pha sáng trong quang hợp có sự tham gia của ánh sáng bao gồm quá trình
hấp thụ ánh sáng và kích thích sắc tố cùng sự biến đổi năng lượng lượng tử
thành các dạng năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất dự trữ năng
lượng ATP và hợp chất khử NADPH2 .
Xét về bản chất thì giai đoạn pha sáng có hai giai đoạn chính:
1. Giai đoạn quang vật lý.
2. Giai đoạn quang hóa học.
Quang lý là giai đoạn đầu tiên của pha sáng quang hợp. Trong giai đoạn này xảy
ra những biến đổi về tính chất vật lý của phân tử sắc tố khi hấp thụ năng lượng

ánh sáng. Giai đoạn này có hai hoạt động chính xảy ra là sự hấp thụ năng lượng
của sắc tố và sự truyền năng lượng do các sắc tố hấp thụ được đến hai tâm
quang hợp (P700 và P680). Kết quả của giai đoạn này là hai tâm quang hợp tiếp
nhận được năng lượng ánh sáng để tham gia vào các phản ứng quang hoá.
Như ta đã biết , ánh sáng là một dạng vật chất vừa có tính chất hạt (photon) vừa
có tính chất sóng . •Chính vì vậy ,khi ánh sáng chiếu vào vật thể ,nghĩa là photon
tiếp xúc với vật thể thì các photon sẽ được vật thể hấp thụ để chuyển thành dạng
kích động , xuất hiện hiệu suất quang tử .Năng lượng mà điện tử hấp thụ phụ
thuộc vào tần số dao động của bức xạ và được tính theo công thức sau:
Lớp Sinh – K3 Bình dương
ĐH SP. TPHCM
9
Chuyên đề Pha sáng của quang hợp Môn sinh lí thực vật
E = hv = h(c/ג)
3.1.1. Sự hấp thụ năng lượng ánh sáng của sắc tố.
Khi phân tử chlorophyll hấp thụ tia sáng có năng lượng lớn như tia
xanh, điện tử của chlorophyll sẽ được nâng lên quĩ đạo cao hơn, đó là trạng
thái singlet 2.
Trạng thái singlet-2 tồn tại không bền, nó chỉ tồn tại 10-12s rồi thải năng lượng
để quay về trạng thái ban đầu hay năng lượng mất đi một ít để trở về mức trung
gian – trạng thái singlet -1
Khi phân tử chlorophyll hấp thụ tia đỏ điện tử của chlorophyll nhận năng
lượng của foton đỏ truyền cho trở nên giàu năng lượng và chuyển sang quĩ đạo
có năng lượng lớn hơn quĩ đạo cơ sở, đó là trạng thái singlet-1 của chlorophyll.
Trạng thái này tồn tại trong thời gian rất ngắn, khoảng 10-9s. Năng lượng của
điện tử thải ra để quay về quĩ đạo cơ sở. Điện tử có thể thải năng lượng ở nhiều
dạng: năng lượng kích thích, năng lượng huỳnh quang, năng lượng nhiệt ...
Năng lượng của điện tử ở trạng thái singlet-1 của sắc tố cũng có thể không mất
đi hoàn toàn mà chỉ mất đi một ít để tồn tại ở trạng thái triplet.
Trạng thái triplet của chlorophyll tồn tại bền hơn 2 trạng thái singlet,với thời

gian khoảng 10-3s. Điện tử ở trạng thái này có khả năng tham gia vào các phản
ứng quang hoá để thực hiện các giai đoạn tiếp theo của quang hợp.
Tóm lại kết quả của giai đoạn hấp thụ ánh sáng của sắc tố là đã chuyển năng
lượng ánh sáng (Ehγ) thành năng lượng của các e- của sắc tố (Ee-).
Chuyển hóa mức năng lượng điện tử
Lớp Sinh – K3 Bình dương
ĐH SP. TPHCM
9
Chuyên đề Pha sáng của quang hợp Môn sinh lí thực vật
Quá trình biến đổi trạng thái của các diệp lục tố của quá trình quang lí có thể tổng hợp
như sau:
Chl + hv ↔ Chl* ↔ Chl
Trạng thái bình thường E ánh sáng Trạng thái kích thích Trạng thái bền
thứ cấp
3.1.2. Sự truyền năng lượng
Trong lục lạp có nhiều loại sắc tố, mỗi loại sắc tố lại có rất nhiều phân tử. Khi
có ánh sáng các sắc tố phân bố ở các vùng khác nhau có khả năng hấp thụ ánh
sáng khác nhau. Đồng thời không phải mọi sắc tố khi nhận được năng lượng ánh
sáng đều có thể thực hiện phản ứng quang hoá mà chỉ có các phân tử
chlorophyll. Hai tâm quang hợp (P700, P680) trực tiếp tiến hành các phản ứng
quang hoá.
Bởi vậy cần có sự truyền năng lượng từ các sắc tố nhận được năng lượng sang
các sắc tố khác và cuối cùng truyền năng lượng cho hai tâm quang hợp đề thực
hiện phản ứng quang hoá.
Có hai hình thức truyền năng lượng trong các sắc tố: truyền đồng thể và truyền dị
thể.
Lớp Sinh – K3 Bình dương
ĐH SP. TPHCM
9