Bài 21. Quang hợp

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
start
Bài Thuyết Trình
Nhóm II
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
- Thí nghiệm chứng minh có sự quang hợp:
Năm 1772, Joseph Priestley (người Anh), làm thí nghiệm dùng hai chuông thủy tinh, một bên để vào một chậu cây và bên kia để một con chuột, sau một thời gian cả hai đều chết, nhưng nếu để chúng chung lại với nhau thì chúng đều sống, thí nghiệm của ông cho thấy cây tạo ra oxy, mặc dù lúc đó người ta chưa biết được các quá trình cũng như chưa biết được vai trò chính yếu của ánh sáng trong sự quang hợp. Phát hiện của ông là khởi đầu cho những nghiên cứu về sau.

Hình minh họa thí nghiệm
Cây
Chuột
Cây & Chuột
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.a/ Định nghĩa
 Quang hợp là quá trình mà sinh vật sử dụng năng lượng hoá học của ánh sáng mặt trời thành những dạng năng lượng có khả năng khử như NADPH hoặc NADH và ATP, đồng thời sử dụng nguồn năng lượng này để tổng hợp nên đường .
 Hiện nay, có thể xác định : phản ứng biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học là phản ứng sáng, phản ứng thu nạp CO2 vào chất hữu cơ là phản ứng tối.
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.a/ Định nghĩa

Sơ đồ tóm tắt quá trình quang hợp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.a/ Định nghĩa
Mối liên hệ giữa 2 pha : Pha Sáng và Pha Tối
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.b/ Bản chất quá trình quang hợp
 Sự quang hợp là một chuỗi các phản ứng oxy hóa khử .
 CO2 là một hợp chất nghèo năng lượng, trong khi đường thì giàu năng lượng.  Do đó, sự quang hợp không những là sự biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học mà còn dự trử chúng bằng sự tổng hợp chất giàu năng lượng.  Theo từ ngữ hóa học, năng lượng được dự trử bởi sự khử (reduction), tức là sự thêm vào một hay nhiều điện tử.  Quá trình ngược lại là sự oxy hóa (oxidation), là sự giải phóng năng lượng từ một hợp chất bởi sự lấy đi một hay nhiều điện tử.  Ðiểm cần chú ý là: sự khử là sự nhận điện tử, dự trử năng lượng trong chất bị khử, ngược lại sự oxy hóa là sự mất đi điện tử, giải phóng năng lượng từ chất bị oxy hóa.
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.b/ Bản chất quá trình quang hợp
 Trong các phản ứng oxy hóa khử của sự quang hợp, năng lượng của ánh sáng mặt trời làm phân ly phân tử nước và khử CO2 thành dạng đường giàu năng lượng.  Nói một cách khác, ion H+và điện tử do sự phân ly của những phân tử nước được cung cấp cho CO2 để tạo ra hợp chất khử với đơn vị căn bản là (CH2O)nvà năng lượng từ ánh sáng mặt trời được dự trử trong quá trình này.  Trong sự quang hợp, cần chú ý cơ chế hấp thu và sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và cơ chế chuyển hydro và điện tử từ nước đến CO2.
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.b/ Bản chất quá trình quang hợp
Các phương trình minh chứng :
+Ánh sáng mặt trời 4 +4 điện tử+
+4 +4 điện tử +

=> + 2 + +
cây xanh
cây xanh
cây xanh
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.c/ Lá xanh là cơ quan chính của sự quang hợp
 Mặc dù sự quang hợp có thể xảy ra ở tất cả những phần xanh, có chứa diệp lục tố, của cây, nhưng cơ quan chính có chứa nhiều diệp lục tố là lá, nên lá xanh là cơ quan chính của sự quang hợp.  Thông thường lá cây gồm cuống lá (petiole) và phiến lá (blade) (một số lá không có cuống, phiến lá gắn trực tiếp vào thân).  Phiến lá rộng, mỏng với một hệ gân lá phức tạp. 
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.c/ Lá xanh là cơ quan chính của sự quang hợp
 Giữa hai lớp biểu bì là diệp nhục (mesophyll), các tế bào diệp nhục chứa nhiều lục lạp nên còn được gọi là lục mô, và là mô chính tham gia vào sự quang hợp của cây.  Diệp nhục thường chia thành hai phần: lục mô hàng rào ở phía trên (palisade mesophyll), gồm những tế bào hình trụ xếp thẳng đứng, và lục mô xốp (khuyết) (spongy mesophyll) gồm những tế bào có hình dạng không nhất định và sắp xếp bất định.  Các tế bào của cả hai phần liên kết với nhau rất lỏng lẻo và có những khoảng trống giữa chúng. Những khoảng trống này thông ra bên ngoài không khí bởi những lỗ được gọi là khí khẩu (stomata), CO2 cần thiết cho quá trình quang hợp từ không khí đi vào lá qua các khí khẩu này.  Sự đóng mỡ của khí khẩu được điều tiết do hai tế bào khẩu nằm trên biểu bì.

Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.c/ Lá xanh là cơ quan chính của sự quang hợp
 Hệ gân lá (các bó mạch) phân nhánh từ cuống lá vào phiến lá làm thành bộ khung cho phiến lá và mô dẫn truyền là đường dẫn truyền chính nối liền với các thành phần khác của cây.  Mỗi bó mạch gồm hai loại mô chính: mô mộc, và mô libe, vận chuyển các vật chất hữu cơ đi khắp cây.  Mỗi bó mạch thường được bao quanh bằng những tế bào làm thành bao (bundle sheath).  Mô mộc cung cấp nước cần thiết cho sự quang hợp ở tế bào diệp nhục và sản phẩm cuối cùng là carbohydrat được chuyển đến các tế bào khác trong cây nhờ mô libe.
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
1.d/ 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. 
Quá Trình Quang Hợp
Cấu tạo của lục lạp phù hợp với chức năng quang hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
2/ Chu trình carbon trong tự nhiên
trong không khí
và trong nước

Hydrocarbon của
cây xanh
Protein,lipid và các hợp
chất carbon khác
hô hấp
quang hợp
Động vật
Các hợp chất
carbon của cơ thể
động vật
Tiêu hóa và hấp
thụ của động vật
Ký sinh của TV
Các hợp chất carbon
của cơ thể ký sinh
Cơ thể chết
Hợp chất carbon của động
vật và thực vật chết
Các ĐV khác hoặc
ký sinh của ĐV
Các hợp chất carbon
của cơ thể động vật
Tiêu hóa và hấp
thụ của động vật
Vi khuẩn
và nấm
hô hấp
hô hấp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
3/ Sự hấp thu năng lượng ánh sáng
 Ánh sáng mặt trời là toàn bộ nguồn năng cần thiết cho các cơ thể sống trên trái đất.
 Các ánh sáng nhìn thấy được có bước sống từ 400nm>800nm được hấp thu để tổng hợp chât hữu cơ.
 Các tia sóng ngắn hơn 300nm bị khí quyển hấp thụ , còn các tia sóng dài hơn 800nm chứa ít năng lượng nên chỉ dùng để sưởi ấm.
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
3/ Sự hấp thu năng lượng ánh sáng
Phân tử
diệp lục tố
Chất nhận
điện tử
sơ cấp
Các hợp
chất khác
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
3/ Sự hấp thu năng lượng ánh sáng
 Tác dụng của ánh sáng trắng trong sự quang hợp khác nhau. Diệp lục tố (chlorophylle) là chất hấp thụ ánh sáng nhưng diệp lục tố không hấp thụ tất cả các bước sóng trong đó có bước sóng xanh.
 Trong tế bào thực vật, proton tương tác với điện tử trong các nhân tố sắc tố chuyên biệt (như diệp lục tố) và đẩy chúng lên mức năng lượng cao hơn, rồi các phân tử được hoạt hóa chuyển năng lượng tiếp cho các phân tử khác (là các chất chuyên chở điện tử).
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
4/ Vai trò của sắc tố trong quang hợp
a/ Diệp lục tố (chlorophyll)
Có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng để thực hiện phản ứng phân giả nước:


ánh sáng
(tạo thành NADPH)
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
4/ Vai trò của sắc tố trong quang hợp
a/ Diệp lục tố (chlorophyll)
 Có nhiều dạng diệp lục tố khác nhau, trong đó quan trọng nhất là diệp lục tố a,b.diệp lục tố a,b có ở tất cả thực vật bậc cao. Diệp lục tố a có ở vài loại tảo biển và một số thực vật khác. Diệp lục tố a và b đều có đặc tính hấp thu ánh sáng (bức xạ đỏ và xanh lơ) một cách hiệu quả để quang hợp, nhưng chỉ có diệp lục tố a mới thực hiện được phản ứng quang giải nước.
Quá Trình Quang Hợp
Ảnh hưởng của ánh sáng trên diệp lục tố      
Cấu trúc chung của các diệp lục tố a, b và d
Cấu trúc chung của các diệp lục tố c1 và c2
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
4/ Vai trò của sắc tố trong quang hợp
b/ Sắc tố phụ
 Đó là các sắc tố vàng, cam ...(xanthophylle và -caroten, -caroten) gọi chung la carotenoid. Sắc tố phụ có nhiệm vụ hấp thu năng lượng ánh sáng và chuyển đến diệp lục tố để diệp lục tố quang hợp. Sắc tố phụ không thực hiện được phản ứng quang giải nước và khử NADPH2. Carotenoid còn che chở cho diệp lục tố không bị ánh sáng gay gắt phá hủy.
 Sắc tố phụ không quan trọng lắm ở thực vật bậc cao, nhưng rất quan trọng ở tảo và vi khuẩn quang hợp
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
4/ Vai trò của sắc tố trong quang hợp
b/ Sắc tố phụ
 Ở biển (nhất là biển sâu),các tảo biển chứa nhiều sắc tố phụ và ít diệp lục tố a, như tảo đỏ và tảo lam có chứa phycocyanine và phycoeritrine. Những sắc tố này hoạt động mạnh để hấp thu ánh sáng rồi chuyển cho diệp lục tố.
 Sắc tố phụ hấp thụ các bước sóng từ 460nm>650nm.
Quá Trình Quang Hợp
I/ Đại Cương
4/ Vai trò của sắc tố trong quang hợp
Những phân tử chlorophyll và các sắc tố khác tạo thành các phức hợp anten có nhiệm vụ hấp thu và tập trung ánh sáng vào trung tâm hoạt động.
Quá Trình Quang Hợp
II/ Các pha trong quang hợp
Quang hợp gồm 2 giai đoạn xảy ra liên tục
1/ Pha sáng
Là phản ứng quang giải nước, biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học dưới dạng ATP và NADPH.
a s
//
a s
//
Quá Trình Quang Hợp
II/ Các pha trong quang hợp
2/ Pha tối
Sử dụng năng lượng do phản ứng sáng tạo ra để kết nạp CO2 vào chu trình Calvin tạo ra đường. Pha tối xảy ra trong chất nền stroma của lục lạp.

NLAS
DL
DL*
ATP
NLAS
H2O
NADP +
NADPH
DL*
+ e -
DL
+ 2H +
Sơ đồ pha sáng của quang hợp
Sơ đồ tóm tắt pha sáng
NLAS
+ H2O
+ NADP +
+ ADP
+ Pi
sắc tố quang hợp
NADPH
+ ATP
+ O2
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
1/ Đơn vị quang hợp
 Trong lục lạp, diệp lục tố và các sắc tố hỗ trợ phối hợp thành nhóm hoạt động gọi là đơn vị quang hợp. Mỗi đơn vị gồm khoảng 300 phân tử sắc tố như: diệp lục tố a, b và carotenoid. Mỗi đơn vị quang hợp có một phân tử sắc tố chuyên biệt ( là diệp lục tố a) hoạt động như trung tâm phản ứng. Còn các phân tử sắc tố khác có nhiệm vụ như các antenne thu nhận năng lượng ánh sáng.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
1/ Đơn vị quang hợp
 Khi ánh sáng chiếu vào lá photon sẽ kích thích các phân tử diệp lục tố phóng thích điện tử ở mức năng lượng cao hơn nhưng không bền. Trạng thái kích thích sẽ lan truyền từ phân tử này sang phân tử khác để đạt đến trung tâm phản ứng và được giữ lại. Đến đây, điện tử được năng lượng hóa ở trạng thái kích thích sẽ được chuyển đến phân tử thu nhận và tham gia vào chuỗi phản ứng chuyền điện tử để biến thành năng lượng cho tế bào.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
1/ Đơn vị quang hợp
 Khi một quang tử (Photon) được một phân tử sắc tố hấp thu:
Năng lượng được chuyền vào một điện tử của một phân tử sắc tố, hoạt hóa điện tử này lên một mức năng lượng cao hơn.
Trạng thái hoạt hóa này có thể đi từ phân tử sắc tố này sang phân tử sắc tố khác đến trung tâm phản ứng.
Khi điện tử được thu nhận, phân tử ở trung tâm phản ứng trở thành một chất có xu hướng cho điện tử, và đưa điện tử này đến một phân tử tiếp nhận điện tử chuyên biệt (Acceptor molecule).
Sau đó, điện tử này được vận chuyển qua một chuỗi dẫn truyền điện tử (Electron-transport chain).
Quá Trình Quang Hợp
Chất nhận điện tử
Photon
Trung tâm phản ứng
Phân tử sắc tố antenne
Quang hệ thống
Ðường đi của quang tử 
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
e–
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
1/ Đơn vị quang hợp
 Quang phosphoryl hóa là phản ứng sử dụng năng lượng ánh sáng để phosphoryl hóa một phân tử ATP:


 Sự hấp thu năng lượng ánh sáng và quang phosphoryl hóa là hai quá trình tách rời nhau. Hai phản ứng này xảy ra ở màng thylakoid và các cột grana của lục lạp.
 Do có cấu trúc đặc biệt nên các lục lạp có khả năng hấp thụ năng lượng một cách hiệu quả và chúng di chuyển theo dòng tế bào chất để thu hay tránh ánh sáng.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
2/ Hai quang hệ thống
 Quang hợp ở cây xanh cần sự tương tác của 2 nhóm phản ứng ánh sáng. Một nhóm hay hệ thống, gọi là quang hệ thống I (photosystem I) cần ánh sáng ở bước sóng và nhóm kia, quang hệ thống II cần ánh sáng có .
 Hai quang hệ thống này riêng biệt nhau về cấu trúc và đều có tổ chức phức tạp gồm nhiều phân tử diệp lục tố carotenoid, cytochrome và các protein vận chuyển điện tử khác có vị trí định hướng xác định trên màng thylakoid của lục lạp.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
2/ Hai quang hệ thống
 Quang hệ thống II đặc biệt có nhiều trong màng thylakoid có grana còn quang hệ thống I chủ yếu có trong mành thylakoid không gắn với grana. Như vậy 2 quang hệ thống có vị trí riên biệt và trong quá trình quang hợp, điện tử được chuyển từ quang hệ thống II đến quang hệ thống I.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
2/ Hai quang hệ thống
 Quang hệ thống I có trung tâm phản ứng là một phức hợp protein – diệp lục tố hấp thu bước sóng 700nm nên gọi là P700. Quang hệ hống II có trung tâm phản sóng hấp thu bước sóng 680nnm nên gọi là P680.
 P680 và P700 điều có hệ thống sắc tố antenne thu năng lượng ánh sáng và chuyển năng lượng cho nó, gồm các carotenoid và các phức hợp diệp lục tố, carotenoid.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
2/ Hai quang hệ thống
 Diệp lục tố và các sắc tố phụ cần thiết cho quá trình quang hợp tổ chức thành hai hệ thống quang I và II, cả hai đều ở trên màng thylakoid.
 Mỗi hệ thống quang chứa khoảng 300 phân tử sắc tố
Gồm từ 5 đến 10 LHC (Light-harvesting complex), mỗi LHC II gồm ba bán đơn vị, mỗi bán đơn vị gồm một protein, 7 phân tử chlorophyll a, 5 chlorophyll b và 2 carotenoid.
 Mỗi hệ thống quang có một trung tâm phản ứng (Reaction center)
Gồm có 4 phân tử sắc tố, 4 phân tử enzim tất cả được gắn với nhau nhờ một phân tử protein, những phân tử sắc tố khác hoạt động như những anten.
 Hai hệ thống này hấp thu năng lượng của ánh sáng có độ dài sóng khác nhau và truyền năng lượng về trung tâm phản ứng.
Hệ thống quang I chứa phức hợp trung tâm phản ứng P700, vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 700 nm.
Hệ thống quang II chứa phức hợp trung tâm phản ứng P680, vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 680 nm.
Hệ thống quang I và II trên màng thylakoid
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
3/ Quang phosphoryl hóa vòng
 Trên màng thylakoid có 2 hệ thống quang phosphoryl hóa : quang hệ thống I và quang hệ thống II, có tổ chức cấu trúc riêng và phân phối riêng trên màng thylokoid.
 Sự chuyển điện tử từ H2O đến NADP+ chính là nhờ hoạt động phối hợp của 2 quang hệ thống này. Mặc dù hoạt động phối hợp nhưng mỗi quang quang hệ thống được kích động riêng biệt bởi năng lượng của những bước sóng khác nhau. Đối với quang hệ thống I là bước sóng 700nm và quang hệ thống II là bước sóng 680nm.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
3/ Quang phosphoryl hóa vòng
 Phân tử diệp lục tố chuyên hóa làm trung tâm phản ứng của đơn vị quang hợp chuyển điện tử mang năng lượng đến phân tử chất nhận khi chuyển xong phân tử trung tâm phản ứng cần được trả lại điện tử mà nó đã phóng ra và chuyển đi để trở lại trạng thái bình thường, sẵn sàng được hoạt hóa và quá trình quang hợp tiếp diễn. Trong quang phosphoryl hóa vòng, trung tâm phản ứng là P700 thu năng lượng ánh sáng và trở nên kích động, phóng thích điện mang năng lượng cao. Một protein có chứa Fe và S (gọi là enzyme FS) là chất nhận điện tử từ P700 phóng ra, chất nhận sẽ được khử còn P700 được oxy hóa. Tiếp theo điện tử dược chuyển qua các enzyme nằm trên màng thylakoid để đến plastocyanine(Pc) và cuối cùng trả lại P700. Chỉ có năng lượng thoát ra khi chuyển từ plastoquinone(Pq) qua phức hệ cytochrome được sử dụng để tổng hợp ATP.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
3/ Quang phosphoryl hóa vòng
 Quá trình này được gọi là quang phosphoryl hóa vòng tròn vì điện tử từ diệp lục phóng ra và rồi quay trở lại diệp lục tố và một phần năng lượng được dùng để phosphoryl hóa ADP thành ATP.
 Quang phosphoryl hóa vòng là dạng đầu tiên của quá trình quang hợp, được tìm thấy ở vi khuẩn quang hợp, cho hiệu quả năng lượng thấp.
Quang Phosphoryl hóa vòng
(Cyclic Photophosphorylation)
E
P700
1O Electron acceptor
Ferredoxin (Fd)
(E0 = O,43V)
Plastoquinone (PQ)
(E0 = 0,06V)
Plastocyanin
(E0 = O,365V)
hn
Cytochrome b/f
Photosystem I
2e-
2e-
2e-
2e-
2e-+2H+
- 0,6
+ 0,43
nADP + nP nATP + nH2O
 
Enzym
Sơ đồ quang phosphonyl hóa vòng
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
Quang phosphoryl hóa không vòng là cơ chế thu năng lượng hiệu quả hơn. Các phản ứng được tập hợp trong quang hệ thống I và quang hệ thống II.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
4/ Quang phosphoryl hóa không vòng
a/ Hoạt động của quang hệ thống I
 Ánh sáng tạo thành trạng thái kích thích làm cho trung tâm phản ứng (là P700) mất 2 điện tử. Điện tử được chuyển qua Ferredoxine(Fd) rồi đến NADP+ để khử thành NADPH nhờ enzyme NADP reductase.



 P700 cần trả lại điện tử mà nó đã phóng ra và chuyển đi vì ở trạng thái oxy hóa, nó không thể thu nhận tiếp năng lượng ánh sáng từ các sắc tố antenne chuyển đến. Việc này sẽ do quang hệ thống II thực hiện qua trung gian những chất chuyển điện tử.
Sự dẫn truyền điện tử trong hệ thống quang I
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
4/ Quang phosphoryl hóa không vòng
b/ Hoạt động của quang hệ thống II
 Quang hệ thống II có trung tâm phản ứng là P680 hấp thu năng lượng ánh sáng, trở nên kích động và mất điện tử. Điện tử mang năng lượng cao được nhận bởi Q(plastoquinone), từ Q điện tử được chuyển qua một chuỗi chất trung gian và cuối cùng trả lời điện tử cho P700, P700 trở lại dạng khử để sẵn sàng nhận năng lượng ánh sáng.
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
4/ Quang phosphoryl hóa không vòng
b/ Hoạt động của quang hệ thống II



 Nhưng P680 của quang hệ thống II cũng cần được trả lời điện tử đã mất, điện tử sẽ được lấy từ nước và phản ứng quang giải nước xảy ra để trả lại điện tử cho P680
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
4/ Quang phosphoryl hóa không vòng
 Có thể tóm tắt hoạt động phối hợp của 2 quang hệ thống như sau:
 H2O -> chuỗi chuyền điện tử của quang hệ thống II->P700->chuỗi chuyền điện tử của QHT I
-> NADPH2->carbohydrate.
Sự dẫn truyền điện tử trong hệ thống quang II
Quang Phosphoryl hóa không vòng
(Noncyclic Photophosphorylation)
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
4/ Quang phosphoryl hóa không vòng
 Toùm laïi quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng trong quang hôïp ôû caây xanh ñöôïc tieán haønh chuû yeáu nhôø vaøo hai phaûn öùng photphorin hoùa voøng vaø khoâng voøng. Hai phaûn öùng naøy coù theå phaân bieät nhö sau:
+Con ñöôøng ñi cuûa ñieän töû: voøng vaø khoâng voøng
+Saûn phaåm cuûa quaù trình: Photphorin hoa voøng chæ taïo ra ATP; coøn photphorin hoùa khoâng voøng thì taïo ra ATP, NADPH2 vaø O2.
+Heä saéc toá tham gia: Photphorin hoùa voøng laø heä saéc toá soùng daøi( = 680-700 nm); coøn photphorin hoùa khoâng voøng thì caû ngaén laãn daøi (  < 680 nm )
Quá Trình Quang Hợp
III/ Pha Sáng : sự quang phosphoryl hóa
5/ So sánh phản ứng sáng giữa vi khuẩn và thực vật
 Các khuẩn lam cyanobacteria cũng có khả năng quang hợp. Chúng là những sinh vật tự dưỡng có cơ chế quang hợp giống với thực vật . Sắc tố để chuyển hóa năng lượng ánh sáng ánh sáng cũng là diệp lục tố a. Các khuẩn lam thuộc nhóm prokaryote không có lục lạp, nhưng có thylakoid là những túi gắn với màng thành nhiều lớp lồng vào nhau. Diệp lục tố và các thành tham gia phản ứng sáng gắn với màng thylakoid.
 Các vi khuẩn sulfur lục và nâu cũng là những sinh vật tự dưỡng nhưng có hệ quang hợp khác. Chúng chỉ có một hệ thống quang hợp và được sử dụng khử NADP với các điện tử từ H2S (không phải từ H2Onhư ở thực vật ). Chúng không phóng thích O2 và phần lớn sống trong môi trường yếm khí. Diệp lục tố của vi khuẩn sulfur lục giống diệp lục tố a nhưng vi khuẩn sulfur nâu có bacteriochlorophyl hấp thu bước sóng dài hơn các diệp lục tố khác.
Quá Trình Quang Hợp
IV/ Pha tối : sự cố định CO2
 Pha tối của sự quang hợp bao gồm sự cố định CO2 vào chu trình calvin để tạo ra đường, là một chuỗi những phản ứng xảy ra trong stoma do enzyme xúc tác. Những phản ứng này cần năng lượng từ ATP và NADPH.
Quá Trình Quang Hợp
IV/ Pha tối : sự cố định CO2
1/ Chu trình calvin
Có thể tạm chia quá trình này thành 3 nhóm phản ứng :
Sự cố định CO2 : đây là một phản ứng carboxyl hóa chất nhận CO2 là ribulose biphosphate (RuBP) được xúc tác bởi enzyme Ribulose biphosphatec carboxylase ( còn gọi là rubisco)
RuBP + CO2 +H2O ->acid-3-phosphoglyceric
Khử acid phosphoglyceric : giai đoạn gồm 2 bước :
G-3-P là 1 đường trose-P, có thể được chuyển ra khỏi lục lạp để tổng hợp glucose, fructose và saccharose.
3-PGA + ATP -> 1,3-PGA + ADP
1,3PGA + NADPH ->Aldehydphosphoglyceric +NADP
(G-3-B)
G-3-B là 1 đường trose-P, có thể được chuyển ra khỏi lục lạp để tổng hợp glucose, fructose và saccharose.
Quá Trình Quang Hợp
IV/ Pha tối : sự cố định CO2
1/ Chu trình calvin
Tái tạo RuBP: gồm những phản ứng khá phức tạp, sử dụng một phần lớn Triose-P(5/6 số phân tử C3-P) để tái tạo lại chất nhận CO2 là RuBP.
Quá Trình Quang Hợp
PHA TỐI Ở CÁC NHÓM THỰC VẬT
Quá Trình Quang Hợp
RIbolozơ-1,5điP
CO2
APG
AlPG
Dường
Chu trình canvin
Sơ đồ chu trình calvin
Giai đoạn cố định CO2
Ribulôzơ – 1,5 – đi Photphat
APG
RiDP
Axit Photpho Glixêric
AlPG
Alđêhit Photpho Glixêric
CO2
AlPG
C6H12O6
Giai đoạn khử
Giai đoạn tái sinh chất nhận
CHU TRÌNH CANVIN (C3)
ATP + NADPH
ATP
T bột, aa, prô, lipit..
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
IV/ Pha tối : sự cố định CO2
2/Nhận xét
 Sản phẩm đầu tiên của sự cố định CO2 là một hợp chất 3C (3-phosphoglycerate) do đó những thực vật quang hợp theo con đường này gọi là thực vật C3.
 Chất đường đầu tiên của sự quang hợp chu trình calvin là triose – phosphate :
3-phosphoglyceraldehyd.
Phương trình tổng quát của sự quang hợp là:

Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
1/Quang hô hấp
 Một hiện tượng thường gặp ở thực vật C3 là thải CO2 ngoài sáng mạnh hơn trong tối. khi khoảng không giữa là có nồng độ O2 cao hơn nhiều so với CO2 ,gọi là quang hô hấp (hô hấp sáng ). Trong trường hợp này , O2 là chất kìm hãm cạnh tranh với CO2 ,enzyme rubisco gắn CO2 vào RuBP cũng có khả năng oxy hóa RuBP cũng có khả năng oxy hóa RuBP bởi O2.
Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
1/Quang hô hấp
Phosphoglycolate -->Glycolate + P
Glycolate rời lục lạp đi vào peroxysome để biến thành glycin , glycin vào ti thể bị phân hủy và giải phóng CO2
Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
1/Quang hô hấp
 Quang hô hấp không tạo ra ATP, quá trình này khác hẳn cơ chế hô hấp tế bào xảy ra ở ti thể. ở một số thực vật, kể cả cây trồng như đậu nành, quang hô hấp làm mất 50% CO2 được cố định bởi chu trình calvin và như vậy hiệu suất quang hợp giảm nhiều. những ngày nóng, khô và sáng, làm tăng quang hô hấp vì thực vật đóng các khí khổng, nồng độ CO2 giảm do quang hợp.
 Một số loài thực vật có các phương thức cố định CO2 khác làm giảm tối thiểu quang hô hấp trong điều kiện môi trường nóng khô, đó là các thực vật C4 và CAM.
Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
2/ Quang hợp ở thực vật C4
 Thực vật C4 gồm đa số cấy lá mầm như mía, bắp, cao lương, cỏ tranh, cỏ ống… và một ít cây hai lá mầm. sự cố định CO2 của khí quyển được thực hiện không phải do RuBP mà từ một hợp chất khác : phosphoenolpyruvate(PEP)
Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
2/ Quang hợp ở thực vật C4
 Phản ứng này xảy ra trong những tế bào lục mô của lá cây C4 . các acid 4 carbon được tạo ra(như acid oxaloacetic, acid malic…) sẽ nhanh chóng được chuyển đến một loại tế bào khác(tế bào nhu thằng) có chứa lục lạp lớn hơn, có tinh bột và có đầy đủ enzyme của chu trình calvin. Tại đây, các acid này bị khử carboxyl, CO2 tạo ra sẽ được kết nạp vào chu trình calvin như ở thực vật C3.
 Thực vật C4 thường phát triển tốt ở vùng nhiệt đới do thích hợp với điều kiện chiếu sáng cao và cũng có ở một số hoang mang nóng khô.
PHA TỐI TRONG QUANG HỢP Ở THỰC VẬT C4
CO2
Chất 3C
(Axit Pyruvic)
CO2
APG
AlPG
Rib-1,5-điP
C6H12O6
mô giậu
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Tế bào nhu mô thịt lá
Sơ đồ chu trình C4
Quá Trình Quang Hợp
V/ Quang hợp ở nhóm thực vật C3 , C4 và CAM
3/ Thực vật CAM
 Là những thực vật có biến dưỡng acid họ trường sinh(crassulaceae acid metabolism) , chúng thích nghi với mội trường khô hạn như sa mac, có lá mập, mọng nước vd xương rồng, sống đời , dứa(thơm)…
 Các thực vật này có khí khổng đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm , để chóng mất nước, nhưng lại ngăn cản CO2 xâm nhập vào. Thực vật CAM có khả năng cố định CO2 vào ban đêm và gắn vào các acid hữu cơ(như acid malic…). Ban ngày khi các phản ứng sáng cung cấp ATP và NADPH , CO2 được phóng thích khỏi các acid này để kết nạp vào chu trình calvin tạo ra đường.
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
Quá Trình Quang Hợp
So sánh một số đặc điểm của thực vật C3, C4 và CAM
Quá trình quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM có nhiều điểm khác biệt nhau về cơ chế và cả đặc điểm sinh lý của cây. Sau đây là sự so sánh đặc điểm sinh lý ở 3 nhóm thực vật C3, C4 và CAM.
Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe bài thuyết trình.
Nguồn thông tin:
vi.wikipedia.org
violet.vn
sinhhocvietnam.com
}
google.com.vn
Sgk : Sinh học đại cương- Đại học nông lâm TP.HCM
Nguyễn Đình Toàn