Bài 4: Quang hợp Quang hợp § Là trình chuyển lượng ánh sáng thành lượng hóa học § Xảy thực vật, tảo, protist vi khuẩn cyanobacteria CO2 + 12 H2O→ C6H12O6 + O2 + H2O Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Fig 10-3a Leaf cross section Vein Mesophyll Stomata Chloroplast CO2 O2 Mesophyll cell µm Fig 10-3b Chloroplast Outer membrane Thylakoid Stroma Granum Thylakoid space Intermembrane space Inner membrane µm Hai giai đoạn trình quang hợp Phản ứng sáng – phản ứng chuyển lượng ánh sáng (Xảy thylakoids): § Quang phân ly H2O để tạo e-, H+ giải phóng oxy § Sử dụng lượng ánh sáng để vận chuyển electron o Khử NADP+ thành NADPH o Tạo ATP từ ADP trình photophosphorylation Chu trình Calvin – Phản ứng tổng hợp chất hữu (Xảy stroma) § Tạo đường từ CO2, sử dụng NADPH ATP § Bắt đầu cố định carbon vào phân tử hữu Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Fig 10-5-1 H 2O Light NADP+ ADP + Pi Light Reactions Chloroplast Fig 10-5-2 H 2O Light NADP+ ADP + Pi Light Reactions ATP NADPH Chloroplast e- O2 H+ Fig 10-5-3 CO2 H 2O Light NADP+ ADP + Pi Light Reactions ATP NADPH Chloroplast e- O2 H+ Calvin Cycle Fig 10-5-4 CO2 H 2O Light NADP+ ADP + P i Light Reactions Calvin Cycle ATP NADPH Chloroplast e- O2 H+ [CH2O] (sugar) Fig 10-18-3 Input (Entering one at a time) CO2 Phase 1: Carbon fixation Rubisco P Short-lived intermediate P P 3-Phosphoglycerate 3P P Ribulose bisphosphate (RuBP) ATP ADP ADP Calvin Cycle P P 1,3-Bisphosphoglycerate ATP NADPH Phase 3: Regeneration of the CO2 acceptor (RuBP) NADP+ Pi P G3P P Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) Output P G3P (a sugar) Glucose and other organic compounds Phase 2: Reduction Chu trình Calvin 41 Các thích nghi đặc biệt § Khi khí hậu nóng khơ, khí đóng lại để chống H2O Tuy nhiên a. Hạn chế xâm nhập CO2 b. Hạn chế O2 § Trong điều kiện bình thường, C3 sử dụng Rubisco cố định CO2 Quang hơ hấp Trong điều kiện có nhiều O2, CO2, Rubisco cố định O2 chu trình Calvin khơng xảy Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Thực vật C4 § C4 plants làm giảm tượng quang hô hấp cách cố định CO2 để tạo hợp chất acid 4-carbon tế bào thịt enzyme PEP carboxylase (PEPC) § PEPC có lực cao với CO2 rubisco; PEPC cố định CO2 nồng độ CO2 thấp § Hợp chất acid carbon sau chuyển qua tế bào vịng bao bó mạch để giải phóng CO2 cho chu trình Calvin cycle Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Fig 10-19 The C4 pathway C4 leaf anatomy Mesophyll cell Mesophyll cell Photosynthetic cells of C4 Bundleplant leaf sheath cell CO2 PEP carboxylase PEP (3C) ADP Oxaloacetate (4C) Vein (vascular tissue) Malate (4C) Stoma Bundlesheath cell ATP Pyruvate (3C) CO2 Calvin Cycle Sugar Vascular tissue Fig 10-19a C4 leaf anatomy Mesophyll cell Photosynthetic cells of C4 Bundleplant leaf sheath cell Vein (vascular tissue) Stoma Fig 10-19b The C4 pathway Mesophyll cell PEP carboxylase Oxaloacetate (4C) PEP (3C) ADP Malate (4C) Bundlesheath cell CO2 ATP Pyruvate (3C) CO2 Calvin Cycle Sugar Vascular tissue Thực vật CAM § Một số thực vật mọng nước sử dụng quy trình crassulacean acid metabolism (CAM) để cố định carbon § Thực vật CAM mở khí vào ban đêm, cố định CO2 vào acid hữu § Ban ngày, khí đóng, CO2 giải phóng từ acid hữu tham gia vào chu trình Calvin Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Fig 10-20 Sugarcane Pineapple C4 CAM CO2 Mesophyll cell Organic acid Bundlesheath cell CO2 CO2 incorporated into four-carbon Organic acid organic acids (carbon fixation) CO2 Calvin Cycle CO2 Organic acids release CO2 to Calvin cycle Night Day Calvin Cycle Sugar Sugar (a) Spatial separation of steps (b) Temporal separation of steps Fig 10-21 H 2O CO2 Light NADP+ ADP + P i Light Reactions: Photosystem II Electron transport chain Photosystem I Electron transport chain RuBP ATP NADPH 3-Phosphoglycerate Calvin Cycle G3P Starch (storage) Chloroplast O2 Sucrose (export) Fig 10-UN1 H 2O CO2 Primary acceptor Primary acceptor H 2O O2 Fd Pq NADP+ reductase Cytochrome complex Pc ATP Photosystem II O2 Photosystem I NADP+ + H+ NADPH Fig 10-UN2 CO2 Carbon fixation × 5C × 3C Calvin Cycle Regeneration of CO2 acceptor × 3C Reduction G3P (3C) Fig 10-UN4 Fig 10-UN5 Câu hỏi thảo luận § Tạo nhóm sinh viên (hoặc hơn) § Nộp viết tay giấy A4 (phải có danh sách sinh viên tham gia ghi rõ lớp, buổi học, tiết học) § Bài nộp vào thứ tuần sau (29/10/2013) Câu hỏi 1. So sánh q trình hơ hấp hiếu khí q trình quang hợp 2. So sánh chu trình Calvin chu trình Krebs 54