Pha toi trong quang hop

Pha tối trong quang hợp
Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
Quang hợp
Quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng Mặt trời thành năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất hữu cơ;
Xảy ra ở thực vật và vi khuẩn quang hợp;
Hệ sắc tố thực vật: chlorophyll, carotenoid, phycobillin;
Chia thành 2 pha: pha sáng, pha tối.

6 CO2 + 12 H2O + ánh sáng  6 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
CO2 + 2 H2A + ánh sáng  [CH2O] + H2O + 2 A
Pha sáng
Pha tối
Không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng;
Xảy ra trong chất nền của lục lạp;
Khử CO2 bằng ATP và NADPH để đưa nó vào hợp chất hữu cơ (cố định Cacbon).
Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
Chu trình Calvin
Do nhà bác học người Mỹ đưa ra từ năm 1951;
Hợp chất đầu tiên trong đó CO2 được cố định là photphoglixeric (APG);
Chất nhận CO2 đầu tiên là ribulozodiphotphat (RiDP);
Gồm 3 giai đoạn.
Chu trình Calvin
RuBP được cacboxi hoá thành 2 phân tử APG;
APG bị khử thành ALPG;
Phục hồi chất nhận RuBP

Chu trình Calvin








6 CO2 + 12 H2O + 6 RuBP + 12 NADPH + 18ATP
 Glucose + 6 RuBP + 12 NADP + 12 H+ + 18 ADP + 18 Pi
Hệ thống vận chuyển đối cảng
1 phân tử triozo photphat đi ra tế bào chất và 1 photphat vô cơ đi vào chất nền;
Hệ thống vận chuyển đối cảng
Cung cấp năng lượng cho tế bào
Năng lượng tiêu thụ
Mỗi photon của ánh sáng đỏ (680nm) cung cấp 42kcal;
1 CO2 cần ít nhất là 8 photon  6 CO2 cần 2016kcal.
1 fructose sinh ra 673kcal khi bị đốt cháy;
Năng lượng còn lại bị thất thoát khi tạo ATP (7kcal) và NADPH (52kcal);
∑ Q sử dụng = 750
 H ~ 90%
Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
Hô hấp sáng
Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ O2 xảy ra cùng với sự thải CO2 phụ thuộc vào ánh sáng;
Enzim Rubisco
Có khả năng cacboxi hoá và oxi hoá RuBP;
O2 và CO2 có cùng vị trí gắn trên rubisco;
Nếu [O2] = [CO2] thì rubisco có khả năng
cacboxi hoá nhanh gấp 80 lần so với oxi hoá;
CO2/O2 = 1/24 trong nước ở điều kiện cân bằng với không khí với t = 250C;
 Tỷ lệ rubisco phản ứng với CO2, O2 là 3:1
Khi nhiệt độ cao, tỉ lệ O2/CO2 trong dung dịch tăng lên nên hô hấp sáng xảy ra mạnh hơn.
Chu trình C2
Chu trình này xảy ra ở 3 bào quan:
Lục lạp
Peroxixom
Ti thể
Oxi được hấp thụ ở 2 giai đoạn trong 2 bào quan khác nhau
Vai trò
Là quá trình phụ thuộc nhiều vào O2 và ánh sáng, có cường độ lớn hơn hô hấp tối;
Không tạo ra ATP;
Giảm cường độ quang hợp, dùng 20-50% sản phẩm;
Hình thành một số axit amin cho cây: serin, glixin.
Bơm CO2 trên màng sinh chất
Thực vật trong nước tảo và vi khuẩn lam;
Thí nghiệm:
Tảo sống trong môi trường có [CO2] cao, khi chuyển sang nơi có [CO2] thấp  hô hấp sáng;
Tảo sống trong môi trường có [CO2] thấp  không có hiện tượng hô hấp sáng;
Protein tạo thành bơm CO2 không có trong tế bào sống ở nơi có [CO2] cao.

Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
1965, Hatch và Slack tìm ra chu trình C4

Chu trình Hatch và Slack
Gồm hai chu trình được định vị trong về không gian:
Chu trình 1 – chu trình cacboxi hoá: xảy ra ở lục lạp tế bào mô giậu;
Chu trình 2 – chu trình hình thành monosaccarit: xảy ra ở lục lạp tế bào bao bó mạch.
Chu trình 1
Trong tế bào mô giậu
Enzim PEP-cacboxilaze
Chất nhận CO2 là PEP
Sản phẩm đầu tiên: axit oxaloaxetat, malic, aspartic (có 4C, chứa hai nhóm cacboxyl).
Chu trình 2
Trong tế bào bao bó mạch
Enzim Rubisco
Axit malic bị decacboxyl hoá tạo thành CO2 và axit pyruvic;
CO2 tham gia vào chu trình Calvin;
Axit pyruvic quay trở lại chu trình 1.
Phân biệt thực vật C3 và C4
Giải phẫu, hình thái lá và lục lạp
Thực vật C3
- Tế bào mô giậu có cấu trúc hạt phát triển, ít hạt tinh bột
- Tế bào bao bó mạch không phát triển
Thực vật C4
Tế bào mô giậu xếp xung quanh;
Tế bào bao bó mạch có nhiều lục lạp lớn, ít grana, nhiều hạt tinh bột
Phân biệt thực vật C3 và C4
Sự tiêu phí năng lượng
C3: 1CO2 cần 3 ATP  6CO2 cần 18 ATP;
C4: 1CO2 cần 5 ATP  6CO2 cần 30 ATP;
Nhu cầu H2O ở C4 chỉ bằng ½ C3;
Hô hấp sáng: chỉ có C3 mới có hô hấp sáng, C4 không có hoặc rất yếu.
Mục lục
Tổng quan
Chu trình Calvin (chu trình C3)
Hô hấp sáng (chu trình C2)
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C4)
Con đường cacbon ở thực vật CAM
Con đường cacbon ở thực vật CAM
CAM – Crassulaceae acid metabolism (trao đổi axit ở họ thuốc bỏng);
Thực vật CAM thích ứng với
khí hậu khô nóng kéo dài.
Quá trình cacboxi hoá sơ cấp xảy ra vào ban đêm;
Không khí ẩm, mát;
Khí khổng mở;
CO2 bị khử thành axit malic dự trữ trong không bào.
Sự tổng hợp đường xảy ra vào ban ngày;
Không khí nóng, khô;
Khí hổng đóng;
Axit malic giải phóng ra CO2 đi vào chu trình Calvin.
Cơ chế của chu trình CAM giống với C4;
C4 phân biệt về không gian còn CAM phân biệt về thời gian;

Chu trình Calvin là chu trình cơ bản, xuất hiện cả ở 3 loại. Trong quá trình tiến hoá, thực vật C3 xuất hiện đầu tiên trên trái đất;