Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

Học viên: Lê Văn Trọng
Dương Thị Vĩnh Thạch
Pha tối của quang hợp
Về cơ bản, pha sáng của quang hợp ở tất cả các nhóm thực vật là giống nhau. Pha sáng tạo nguồn năng lượng ATP và hợp chất khử NADPH2 để khử CO2 thành gluxit và các chất hữu cơ khác trong pha tối.
Trong pha tối có sự khác biệt ở các thực vật. Ngoài con đường cố định CO2 theo chu trình Calvin, tồn tại hai con đường khác cố định CO2 là chu trình C4 và chu trình CAM.Tuỳ thuộc vào con đường cố định CO2 trong quang hợp khác nhau mà người ta chia thế giới thực vật thành 3 nhóm:
Thực vật C3
Thực vật C4
Thực vật CAM
Đặc điểm của nhóm
thực vật C3
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật C3

Ý nghĩa chu trình C3
I- THỰC VẬT C3
Phân bố rộng rãi trên khắp thế giới chủ yếu ở vùng ôn đới và á nhiệt đới: lúa khoai, sắn, khoai, đậu..
I- THỰC VẬT C3
            Các thực vật C3 chỉ tiến hành một chu trình quang hợp là chu trình C3 hay chu trình Calvin - Benzon , tên nhà Bác học Mỹ đầu tiên phát hiện ra chu trình này. Người ta gọi tên chu trình  C3- vì sản phẩm đầu tiên tạo nên trong chu trình này là một hợp chất có 3C là axit photphoglixeric (APG).
 
I- THỰC VẬT C3
? Chu trình C3: diễn ra trong chất nền của lục lạp
ở tế bào bao bó mạch.
I- THỰC VẬT C3
1.Giai đoạn cố định CO2:
RDP + CO2-> Cacboxi – Ketopeltitol diphotphat
Cacboxi – Ketopeltitol diphotphat -> axit photphoglixeric
axit photphoglixeric
RDP - cacboxilaza
2. Giai đoạn khử CO2
ADPG + NADPH2
glixeraldehitphotphatdehidrogenaza
ALPG
3.Giai đoạn tái sinh chất nhận CO2
ALPG
Triozophotphatizomeraza
DHAP
DHAP + ALPG
Fructozo di P aldolaza
FDP
FDP
F 1,6 di photphataza
FP + P vô cơ
FP + ALPG
transketoaza
F4P + Xi 5P
F4P + DHAP
Sedoheptulozo diphophatadolaza
SeDP
SeDP
Sedoheptulozo diphophataza
SeP + Pvô cơ
SeDP + ALPG
transketoaza
Ribozo P + Xilulozo P
Xilulozo P
Ribulozo P
Ribulozo –P- epimeraza
Ribozo P
Ribulozo P
Ribulozo DP + ADP
Ribulozo P
Ribulozo photphokinaza
Ribozo photphatizomeaza
Tĩm t?t :
Chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:
I- THỰC VẬT C3
+ Giai đoạn cố định CO2:
+ Giai đoạn khử:
+ Giai đoạn tái sinh
chất nhận CO2 ban đầu:
Cố định CO2
Khử
Tái
sinh
chất
nhận
CO2ban
đầu
I- THỰC VẬT C3
Ý nghĩa của chu trình C3
 -     Chu trình C3 là chu trình quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật xảy ra trong tất cả thực vật,
-      Trong chu trình tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp: C3, C5, C6… là các nguyên liệu để tổng hợp nên các sản phẩm quang hợp thứ cấp như đường, tinh bột, axit amin, protein,
I- THỰC VẬT C3
Đặc điểm của nhóm
thực vật C4
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật C4

Ý nghĩa chu trình C4
II- THỰC VẬT C4
C�y C4 gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (mía, ngô, kê, rau dền, cỏ dại,.)
II- THỰC VẬT C4
II- THỰC VẬT C4
? Chu trình C4: diễn ra trong chất nền của lục lạp
ở tế bào nhu mô.
Đặc điểm của thực vật C4
+ Tế bào thịt lá chứa lục lạp. có cấu trúc grana phát triển, thực hiện chu trình C4.
+ Tế bào bao quanh bó mạch nằm sát cạnh các bó mạch dẫn, chứa lục lạp của tế bào vòng bao quanh bó mạch với cấu trúc grana kém phát triển.
II- THỰC VẬT C4
Chu trình Hatch – Slack – Chu trình C4
- Theo Hatch và Slack, ở một số cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới như mía, ngô, rau dền, cỏ gấu…. Chúng hoạt động quang hợp theo một con đường riêng gọi là con đường quang hợp của thực vật C4.
- Thực ra những thực vật C4 thực hiện đồng thời hai chu trình quang hợp liên hợp với nhau: chu trình C4 và chu trình C3.
II- THỰC VẬT C4
CO2
Chất 3C
(axit piruvic)
CO2
APG
AlPG
Rib-1,5-điP
C6H12O6
II- THỰC VẬT C4
II- THỰC VẬT C4
2.1.Chu trình cacbonxi hóa (sơ bộ cố định CO2 )
PA + ATP
Pyruvatphotphodikinaza
PEP + ADP
PEP +CO2
photphoenolpyruvatcacboxilaza
AOA + P vô cơ
AOA + RiDP
APG + AP
AOA
AP
malatdehidrogenaza
NH3
Axit Asparatic
2.2. Chu trình tổng hợp Monosaccarit
Chu trình này giống với chu trình Can vil . Nhưng ở thực vật C4 có hai dạng lục lạp với cấu trúc khác nhau. Do đó chu trình cacbonxi hóa xảy ra ở lục lạp của tế bào mô giậu, còn chu trình tổng hợp monosaccarit xẩy ra ở tế bào bao bó mạch
II- THỰC VẬT C4
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật C4
Hoạt động quang hợp của các cây C4 mạnh hơn và có hiệu quả hơn các thực vật khác. Kết quả là năng suất sinh vật học của cây C4 thường rất cao.
Xét về tiến hoá thì các cây C4 có con đường tiến hoá hơn thực vật C3 và CAM.
Đặc điểm của nhóm
thực vật CAM
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật CAM

Ý nghĩa chu trình CAM
III- THỰC VẬT CAM
III- THỰC VẬT CAM
Thực vật CAM gồm các loại cây sống trong điều kiện khô hạn và là những loài mọng nước
Diễn ra trong chất nền của lục lạp ở tế bào nhu mô.
III- THỰC VẬT CAM
Đồng hóa CO2 ở cây mọng nước – Chu trình CAM
Một số thực vật sống trong điều kiện khô hạn(hoang mạc). Chúng không được phép mở khí khổng vào ban ngày mà chỉ mở vào ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Do vậy CO2 chỉ được xâm nhập vào lá vào ban đêm mà thôi. Nên sự cố định CO2 vào ban đêm và khử CO2 vào ban ngày.
III- THỰC VẬT CAM
. Ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm xuống thì khí khổng mở ra để thoát hơi nước và CO2 sẽ xâm nhập vào lá khí khổng mở.
III- THỰC VẬT CAM
III- THỰC VẬT CAM
Ban đêm
(khí khổng mở)
+ Chu trình C4:
diễn ra ban đêm, lúc khí khổng mở.
- Cố định CO2 theo:
- Chất nhận CO2 đầu tiên:
- Sản phẩm đầu tiên:
Hợp chất 4 cacbon
PEP (phôtphoenolpiruvat)
+ Chu trình C3:
diễn ra ban ngày, lúc khí khổng đóng.
Ban ngày
(khí khổng đóng)
III- THỰC VẬT CAM
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật CAM
- Đây là con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn của các thực vật mọng nước. Nhờ con đường quang hợp này mà khả năng chịu hạn của chúng rất cao, hơn hẳn các thực vật chịu hạn khác.
- Do quang hợp trong điều kiện quá khó khăn nên cường độ quang hợp của các thực vật mọng nước thường thấp, năng suất sinh vật học cũng vào loại thấp và sinh trưởng chậm hơn các thực vật khác.
III- THỰC VẬT CAM
Giống nhau
- Cả 3 quá trình đều có chu trình Canvin tạo ra AlPG rồi từ đó hình thành một hợp chất cacbohidrat, axit amin , protein, lipit...
- Đều có 3 giai đoạn là giai đoạn cố định CO2 , giai đoạn tái cố định CO2 và giai đoạn tái sinh chất nhận CO2.
V? khơng gian
Về thời gian
Chất nhận CO2 đầu tiên

Sản phẩm đầu tiên

Tóm lại qúa trình đồng hóa CO2 ở cây xanh là một quá trình phức tạp bao gồm các hướng khác nhau với những sản phẩm khác nhau, các sản phẩm này có quan hệ mật thiết với các quá trình trao đỏi chất khác nhau xẩy ra ở cây xanh.