Gián án chuyên đề quang hợp

Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU
uang hợp là quá trình thu nhận năng lượng
ánh sáng Mặt trời của thực vật, tảo và một
số vi khuẩn để tạo ra hợp chất hữu cơ phục
vụ bản thân cũng như làm nguồn thức ăn cho hầu
hết các sinh vật trên Trái đất. Trong các chuỗi
thức ăn tự nhiên, các sinh vật quang dưỡng (sống
nhờ nguồn năng lượng do quang hợp) thường là
những mắt xích đầu tiên; nghĩa là các sinh vật
còn lại đều sử dụng sản phẩm của quá trình quang
hợp phục vụ nhu cầu dinh dưỡng của chúng. Do
vậy, quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan
trọng bậc nhất trên Trái đất, vì nó tạo năng lượng
cho sự sống trong sinh quyển.
Q
Quá trình quang hợp cũng sản sinh ra khí ôxy, tạo nên một bầu khí quyển chứa
nhiều ôxy cho Trái đất, một bầu khí quyển vốn dĩ chỉ chứa nitơ và cácbônic trước khi có
sinh vật quang dưỡng.
Ở thực vật, quá trình quang hợp chủ yếu được thực hiện nhờ diệp lục (chlorophyll nghĩa là
màu xanh lục). Sắc tố này thường chứa trong các bào quan gọi là lục lạp. Mặc dù, hầu hết
các phần của nhiều loài thực vật đều có màu xanh, năng lượng của quá trình quang hợp chủ
yếu được thu nhận từ lá. Một số loài vi khuẩn quang dưỡng không sử dụng chlorophyll của
thực vật (tảo và cyanobacteria) mà dùng một sắc tố tương tự gọi là bacteriochlorophylls và
quá trình quang hợp của các vi khuẩn không sản sinh ôxy.
- 1 -
Lá cây: nơi thực hiện quá trình
quang hợp ở thực vật.
Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
CHƯƠNG II

TỔNG QUAN CHUNG VỀ QUANG HỢP
II.1. Định nghĩa.
Quang hợp là phương thức dinh dưỡng của các sinh vật có khả năng chuyển hóa quang
năng thành hóa năng tích trong các chất hữu cơ. Quang hợp không chỉ là phương thức dinh
dưỡng đặc trưng cho tảo và thực vật mà còn có ở các vi khuẩn quang hợp và vi khuẩn
lam.Quá trình quang hợp ở thực vật là chủ yếu.
Có thể định nghĩa quang hợp theo bản chất, phương trình phản ứng, tác dụng...
Phương trình chung của quang hợp:
II.2. Hệ sắc tố quang hợp:
Đối với tảo và thực vật, sắc tố quang hợp chủ yếu là clorophyl, carotenoit và xantophyl ở
tảo và thực vật bậc thấp.
- 2 -
Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
(Quang phổ hấp thụ của clorophyl)
Ở vi khuẩn quang hợp thì sắc tố là bacteriorodopxin, bacterioclorophyl và
bacteriopheophitin
II.3 Bào quan thực hiện quang hợp ở thực vật: lục lạp

Bằng nhiều thí nghiệm, người ta đã chứng minh được rằng Quang hợp gồm có 2 pha: pha
sáng và pha tối.

II.3.1. Pha sáng trong quang hợp:
Pha sáng quang hợp bao gồm các phản ứng đầu tiên kể từ lúc sắc tố hấp thụ năng
lượng ánh sáng, sau đó dự trữ nó trong cấu trúc phân tử sắc tố dưới dạng năng lượng điện
tử kích thích, đến các quá trình di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng và cuối cùng từ
đây năng lượng được biến đổi thành thế năng hóa học.
Pha sáng quang hợp gồm 2 giai đoạn:
- Quang vật lí
- Quang hóa học.
II.3.1.1. Giai đoạn quang lí:

- 3 -
Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
Giai đoạn quang lí của quang hợp bao gồm quá trình hấp thụ năng lượng và sự di trú tạm
thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử chlorophyl.Giai đoạn này thông qua cơ chế hấp
thụ năng lượng ánh sáng của vật thể. Ánh
sáng là một dạng vật chất vừa có tính chất
hạt (những phần tử năng lượng nhỏ bé
được gọi là photon ánh sáng hay quang
tử_là một dạng hạt cơ bản không mang
điện tương tự như proton hay electron) lại
vừa có tính chất sóng (ánh sáng thuộc các
miền quang phổ khác nhau thì có bước
sóng dài ngắn khác nhau). Khi ánh sáng
chiếu vào vật thể, tức là các photon đập vào
vật thể thì các photon phải được vật thể hấp
thụ và vật thể trở thành dạng kích động, lúc
đó ánh sáng chiếu xuống mới có hiệu suất
quang tử. Tỉ lệ giữa số photon chiếu xuống
vật thể và số phân tử vật thể bị kích động
bằng 1 nhưng trên thực tế tỉ lệ này lớn hơn
rất nhiều.
Khi hấp thụ quang tử ánh sáng, điện tử của phân tử từ quỹ đạo cơ sở nhảy lên quỹ đạo xa
hơn, ở đấy nó có mức năng lượng lớn hơn và lúc đó phân tử ở trạng thái kích động. Mức
năng lượng của điện tử lớn hay nhỏ phụ thuộc vào năng lượng của quang tử mà nó hấp thụ.
Năng lượng quang tử càng lớn thì e bị bắn ra càng xa, tức là nằm ở mức năng lượng càng
cao.
(Tác động của ánh sáng lên phân tử diệp lục ở trung tâm phản ứng)
Khi năng lượng ánh sáng (photon) đập vào phân tử diệp lục, các điện tử của phân tử diệp
lục sẽ hấp thụ năng lượng photon, nhảy ra các mức năng lượng cao hơn. Thời gian tồn tại
- 4 -

Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
của e ở mức năng lượng cao phụ thuộc vào năng lượng photon mà e nhận được, khi năng
lượng photon e nhận được đủ lớn để kích thích e nhảy ra bậc năng lượng cao, tồn tại khá
lâu (ở trạng thái bền thứ cấp) thì phân tử diệp lục lúc này ở trạng thái kích thích và có thể
tham gia vào quá trình vận chuyển Hidro và điện tử (e) của hệ thống trung gian tới CO2.

Các phân tử cholophyll trong các trung tâm phản ứng trên màng tilacoit

(Cấu trúc phân tử của các diệp lục)
Ngoài phân tử chlorophyll, trung tâm phản ứng sáng PSI và PSII còn chứa các sắc tố phụ
carotenoit…v..v… Các sắc tố khác nhau sẽ hấp thu tốt các bước sóng khác nhau của quang
- 5 -
Quang hơp GVHD: Nguyễn Xuân Linh
phổ, truyền điện tử và hidro bị kích thích cho diệp lục a trực tiếp tham gia các phản ứng
sáng.
II.3.1.2. Giai đoạn quang hóa:
Chlorophyll sử dụng năng lượng photon hấp thụ được vào các phản ứng quang hóa để hình
thành nên các hợp chất dự trữ năng lượng và các hợp chất khử. Giai đoạn này gồm quá
trình quang hóa khởi nguyên, quang phân li nước và phosphorin hóa. Tuy nhiên, giai đoạn
quang hóa một cách tổng thể (không phân riêng thành từng giai đoạn nhỏ) để có thể hiểu
dễ hơn.
Sự truyền e và hidro được tiến hành cùng với sự tham gia của một hệ thống các
chất truyền e phức tạp (chuỗi truyền e). Đó là những chất chứa Fe ở dạng hem như
xitocrom f, xitocrom b6_b3… và dạng không hem như ferredoxin, plastoxianin,
plastoquinon… Chuỗi truyền e này nằm trong 2 hệ thống quang hóa: hệ thống quang hóa I
và quang hóa II và quá trình truyền e được thực hiện bởi 2 phản ứng sáng: phản ứng sáng I
và phản ứng sáng II.

Khi quang tử đập vào các trung tâm phản ứng, nó sẽ kích thích cả 2 trung tâm cùng
hoạt động song song (tuy nhiên trong trường hợp cây thiếu nước thì chỉ có hệ thống quang
hóa I và trung tâm P700 hoạt động). Ta sẽ xét sự vận chuyển điện tử trong từng trung tâm.
· Khi quang tử đập vào các phân tử diệp lục ở trung tâm phản ứng sáng I (P700), điện
tử (e) bị kích động sẽ được dẫn truyền theo con đường sau:
P700 --> [X] (hợp chất chưa xác định) --> Fd à Xitb6 --> Xit7 --> Pc --> P700.
- 6 -