skkn hệ thống lý thuyết và câu hỏi vận dụng chủ đề quang hợp

Khi ánh sáng mạnh: Lục lạp có khả năng xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình về phía ánh sáng và ngược lại* Số lượng và kích thước lục lạp:- Tảo: mỗi tế bào có 1 lục lạp- Thực vật

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài.

Trong chương trình sinh hoc ̣ cấp trung hoc ̣ phổ thông , phần kiến thức về Sinh lý thực vật đặc biệt là chuyên đề Quang hợp là môṭ nôị dung khá quan troṇg , được đưa nhiều vào đề thichọn học sinh giỏi quốc gia, quốc tế Nhiều giáo viên và học sinh còn lúng túng với phần kiến thức này trong khi ôn luyện đội tuyển HSG Mặc dù hiện nay có rất nhiều tài liệu viết về sinh sản ở thực vật Tuy nhiên, ở các tài liệu khác nhau với mục đích khác nhau, phần kiến thức về sinh sản ở thực vật được trình bày theo nhiều cách khác nhau Vì vậy, chúng tôi biên soạn

chuyên đề : “Hệ thống lý thuyết và câu hỏi vận dụng chủ đề quang hợp” nhằm hệ thống kiến

thức cơ bản và các câu hỏi về quang hợp làm tài liệu cho các bạn học sinh tham dự kỳ thi học sinh giỏi quốc gia, khu vực và quốc tế

II Mục đích nghiên cứu

- Hệ thống kiến thức chuyên sâu về quang hợp

- Giới thiệu một số câu hỏi tự luận, bài tập để ôn tập, củng cố và vận dụng kiến thức

III Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Sưu tầm, nghiên cứu các tài liệu, các đề thilàm cơ sở xây dựng hệ thống lí thuyết và thiết kế các câu hỏi vận dụng

VI Đối tượng, phạm vi áp dụng

Học sinh lớp 11, các đội tuyển ôn thi học sinh giỏi môn Sinh cấp tỉnh và đội tuyển

11, 12 ôn thi học sinh giỏi quốc gia

PHẦN II NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ

A LÝ THUYẾT

I Khái niệm chung về quang hợp

1 Phương trình tổng quát của quang hợp

 Phương trình quang hợp ở thực vật, vi khuẩn lam, tảo

CO2 + H2O -> (CH2O) + O2

6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2

1 phân tử CO2 + 1 phân tử H2O -> 1 phân tử O2

Biết O2 có nguồn gốc từ H2O -> 1 phân tử H2O không giải phóng ra 1 phân tử O2 mà phải là 2 phân tử H2O

=> Phương trình đầy đủ của quang hợp:

6CO2 + 12H2O -> C6H12O6 + 6H2O + 6O2

 Phương trình quang hợp ở vi khuẩn

Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục, tía:

 Theo năng lượng

Quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng foton ánh sáng thành năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất hữu cơ đồng thời giải phóng O2

 Theo bản chất của quang hợp

QH là quá trình oxi hóa nước, khử CO2 thành C6H12O6

H2O bị oxi hóa:12 H2O-> 24H+ + 24e- + 6O2

CO2 bị khử: 6CO2 +24H+ + 24e- ->C6H12O6 + 6H2O

3 Vai trò của quá trình quang hợp

- Tạo chất hữu cơ làm thức ăn cho mọi sinh vật, nguồn nguyên liệu, dược liệu

- Tích lũy năng lượng: biến quang năng thành hoá năng trong các liên kết hoá học.

- Điều hòa khí quyển: hấp thụ CO2 và giải phóng khí O2, cung cấp sự sống cho Trái Đất

II Bộ máy quang hợp

1 Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp: lá và một số phần xanh của cây

- Lá mang nhiều đặc điểm thích nghi với chức năng quang hợp

+ Lá không nằm ngang mà xếp xiên

+ Nhiều lông tơ nhỏ màu trắng bạc phủ bề mặt lá để phản xạ ánh sáng mặt trời

VD: Cây bạch đàn, cây trúc đào

- Trong môi trường có quá nhiều ánh sáng có tiềm năng làm hại lá, lá thường có cấu tạogiải phẫu đặc biệt như dạng kim, phủ sáp biểu bì, nhiều lông nhỏ tăng sự phản xạ ánhsáng từ bề mặt lá nhờ đó giảm sự hấp thụ ánh sáng Sự thích nghi như vậy có thể giảmbớt 40% lượng nhiệt hấp thụ

-khác nhau của lục lạp ở cây ưa sáng và cây ưa bóng

Tỷ lệ Chla/ Chlb Thấp ( Chlb nhiều hấp thụ

ánh sáng khếch tán gồmcác tia sáng có bước sóngngắn)

Cao ( Chla nhiều hấp thụánh sáng trực xạ gồm cáctia sáng có bước sóng dài)

* Cấu trúc:

- Bên ngoài: Màng kép

- Bên trong:

+ Hạt Grana: Chứa nhiều bản thilacoid xếp chồng lên nhau, trên màng thilacoid chứa sắc

tố, trung tâm phản ứng, chất truyền electron

2 Lục lạp- Bào quan thực hiện chức năng quang hợp

* Hình thái:

- Thực vật bậc thấp: Lục lạp có nhiều hình dạng: võng, cốc, sao…(do không bị ánh sáng đốt nóng)

- Thực vật bậc cao: Lục lạp có hình bầu dục , dẹt -> Thay đổi diện tích tiếp xúc với ánh

sáng khi cần thiết

(Khi ánh sáng mạnh: Lục lạp có khả năng xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình về

phía ánh sáng và ngược lại)

* Số lượng và kích thước lục lạp:

- Tảo: mỗi tế bào có 1 lục lạp

- Thực vật bậc cao: mô đồng hoá có 20- 100 lục lạp

- Cây ưa bóng có số lượng, kích thước lục lạp, hàm lượng sắc tố trong lục lạp nhiều hơn cây ưa sáng, thường tập trung gần bề mặt tế bào ( lá có màu xanh thẫm)

( Các thilacoid xếp chồng lên nhau-> chứa được nhiều sắc tố hơn-> tăng diện tích tiếp xúc của hệ sắc tố với ánh sáng mặt trời và nước.)

+ Chất nền Stroma: trong suốt ( cho ánh sáng đi qua), keo nhớt ( lý tưởng cho các phản ứng hóa học xảy ra), chứa nhiều enzyme cacboxyl hóa

* Chức năng

- Thực hiện quang hợp

- Thực hiện di truyền qua tế bào chất

Phân tích cấu trúc lục lạp phù hợp với chức năng

1.Màng lục lạp là màng kép - Bao bọc, bảo vệ cấu trúc bên trong

- Kiểm tra tính thấm của các chất đi vào và

- Chứa enzim cacboxyl hoá

- Nơi xảy ra pha tối quang hợp

3 Các hạt grana - Thực hiện pha sáng quang hợp biến quang

- Mỗi grana có 5-10 túi dẹt tròn xếp

chồng lên nhau gọi là thilacoid

- Trên thilacoid chứa sắc tố quang hợp

năng thành hoá năng

4 DNA kép, vòng Thực hiện di truyền qua tế bào chất

3 Hệ sắc tố quang hợp

a Sắc tố chính: nhóm màu lục chlorophyl a,b,c,d,e

- Thực vật bậc cao có diệp lục a, b

- Diệp lục c, d, e có ở vi sinh vật, rong, tảo

- Diệp lục hấp thu ánh sáng chủ yếu ở vùng ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh tím, có khảnăng chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học

 Diệp lục a (màu xanh lục)

- Công thức cấu tạo: C55H72N4O5Mg

COOCH3

Gồm C32H30N4Mg

(nhóm CH3) COOC20H39

- Hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 400- 700 nm

- Cực đại hấp phụ ở bước sóng 430 nm ( xanh lam) và 662nm ( đỏ) Màu lục đặc trưng là

do kết quả của sự hấp thụ quang phổ xanh lam và đỏ

 Diệp lục b (màu xanh vàng)

- Công thức cấu tạo: C55H70N4O6Mg

COOCH3

 Cấu trúc diệp lục gồm 4 thành phần

- Nhân diệp lục: cấu tạo từ 4 nhân pyron liên kết với nhau bằng các cầu nối methyl tạo vòng porphyrin với nguyên tử Mg ở giữa có liên kết thật và giả với các nguyên tử N của nhân pyron

- Đuôi diệp lục có vòng xiclôpentan và gốc rượu phyton có các nối đôi cách đều

 Cấu trúc diệp lục liên quan đến chức năng

- Diệp lục có các nối đôi cách đều nhau nên phân tử chưa bão hoà có các điện tử π và sigma ϭ ở xa trung tâm khi có ánh sáng rọi vào dễ bị kích động truyền năng lượng cho nhau gây hiện tượng huỳnh quang và lân quang

- Là hợp chất có nhiều nguyên tử độc lập

 Chức năng

Đây là nhóm sắc tố quan trọng nhất với quang hợp vì:

- Hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời

- Truyền năng lượng về trung tâm phản ứng

- Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học ở trung tâm phản ứng

b Sắc tố phụ: nhóm màu vàng - Carotenoit: Caroten và Xantophyl

 Caroten C40H56 (màu vàng đậm)

Bước sóng hấp phụ cực đại: 446 và 476nm

 Cắt đôi β-caroten được 2 phân tử vitamin A Xantophyl C40H56On (n từ 1-6)(màu vàng nhạt)

Quang phổ hấp phụ cực đại 451 và 481nm

 Chức năng

- Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ

- Lọc ánh sáng bảo vệ diệp lục khỏi bị phá huỷ trước ánh sáng cường độ cao

- Hấp thụ ánh sáng truyền cho diệp lục

- Tạo màu cho quả chín

- Xantophin tham gia vào quang phân li nước giải phóng oxy, cung cấp electron và H+

d Sắc tố dịch bào: Antoxianin

- Antoxyanin ( Sắc tố dịch bào): nằm trong dịch tế bào chất ( không bào)

+ Hấp thụ ánh sáng -> truyền cho diệp lục và tạo nhiệt sưởi ấm cho cây

+ Phụ thuộc nhiều vào nước và dinh dưỡng khoáng

+ Màu thay đổi phụ thuộc vào pH, có đặc tính oxy hóa

+ Tạo màu cho lá cây, cánh hoa, quả chín, 1 số cơ quan khác ( hành tím, cải tím, cà tím)+ Tan tốt trong nước

+ Tăng khả năng chống chịu với môi trường

III.Bản chất của quá trình quang hợp

 Thí nghiệm chứng minh quang hợp có 2 pha

- Chiếu sáng nhập nháy và chiếu sáng bình thường thì quang hợp như nhau

- Làm thí nghiệm mối quan hệ ánh sáng với quang hợp và nồng độ CO2

+ Từ I0 đến IM: quang hợp phụ thuộc vào cường độ ánh sáng

+ Từ IM đến Imax: quang hợp phụ thuộc vào nồng độ khí CO2

c Phicobilin màu nâu ở TV bậc thấp: tảo

- Phicoxianin C34H42N4O9 (màu lam)

- Phicoerythrin C34H47N4O8 (màu đỏ)

- Hấp phụ vùng ánh sáng lục và vàng

- Chức năng:

+ Có ý nghĩa trong đời sống tảo

+ Phần lớn sống dưới tán rừng sâu hoặc trong nước nơi có ánh sáng bước song ngắn

- Hấp phụ xong truyền đến diệp lục để thực hiện quang hợp

- Ánh sáng xuyên qua môi trường nước được hấp thu chọn lọc nên tia đỏ mất dần, vì thế

sự có mặt của phicôbilin hấp thụ them tia vàng lục để chuyển cho diệp lục Đây là sự thích nghi của sinh vật sống dưới nước

→ QH có 2 pha: 1 pha phụ thuộc cường độ ánh sáng.

1pha phụ thuộc nồng độ CO2

1 Pha sáng

( Xảy ra ở Grana, cần ánh sáng, là pha oxi hóa H2O)

- Khái niệm: Pha sáng là pha chuyển hoá năng lượng ánh sáng được diệp lục hấp thụ thành năng lượng trong liên kết hoá học trong ATP và NADPH

Pha sáng cũng là pha oxi hoá nước để sử dụng H+ và e— vào việc hình thành ATP và NADPH, đồng thời giải phóng oxi vào khí quyển

- Gồm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn quang lí

+ Giai đoạn quang hoá

a Giai đoạn quang lý

- Là giai đoạn có tính chất vật lý đơn thuần ( giai đoạn hình thành các trạng thái kích động điện từ của sắc tố)

- Diệp lục hấp thụ ánh sáng khác nhau, tùy thuộc vào mức độ hấp thụ của photon mà phân tử sắc tố trở thành các trạng thái kích động khác nhau

Bao gồm:

- Quá trình hấp thụ năng lượng

- Sự di trú tạm thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử chlorophin

Chl +h ٧ - > Chl* -> Chl

( Khi diệp lục trở về trạng thái bền thì giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc huỳnhquang)

Carotenoid hấp thụ năng lượng ánh sáng -> Trở thành trạng thái bị kích thích -> Diệp lục

b trở thành trạng thái bị kích thích -> Diệp lục a trở thành trạng thái bị kích thích ->Trung tâm phản ứng P700 bị kích thích

Các sắc tố muốn trở thành trạng thái bền thì phải mất năng lượng dưới dạng nhiệt hoặchuỳnh quang

Năng lượng thải ra từ carotenoid Q1 >>> Năng lượng thải ra từ diệp lục b Q2 > Nănglượng thải ra từ diệp lục a Q3

Phần năng lượng thải ra từ carotenoid dùng để sưởi ấm cho cây vùng ôn đới lạnh Khinhiệt độ càng thấp, cây cần nhiều nhiệt-> tích lũy nhiều carotenoid-> hoa có màu càngđậm, sặc sỡ

Năng lượng photon: E = hC/ ƛ = hV

+ h: hằng số flanck( 6,625.10-34 J.s,

+ C: vận tốc ánh sáng = 3.1017 nm/s)

+ ƛ: độ dài bs ( nm)

+V: tần số bức xạ (1/s)

- Trên cùng một mức năng lượng ( A):

Số lượng photon của ánh sáng đỏ = A/ E đỏ, của as xanh tím = A/ E xanh tím

=> A/ 42 > A/ 71

=>Trên cùng 1 mức năng lượng số lượng photon ánh sáng đỏ lớn gấp 2 lần củaánh sáng xanh tím ( do ánh sáng đỏ có năng lượng photon là 42 kcal/mol; xanh tím là 71kcal/mol)

b Giai đoạn quang hóa

- Là sự biến đổi năng lượng ánh sáng từ nguồn năng lượng điện tử được hình thành trong giai đoạn quang lý thành năng lượng hóa học trong các hợp chất giàu năng lượng và chất khử

( Năng lượng kích thích chất diệp lục ở trung tâm kích động điện tử và trung tâm bền thứ cấp được sử dụng cho quá trình quang phân ly nước và phosphoryl hóa quang hóa để hình thành ATP và chất khử NADPH thông qua 2 hệ quang hóa: PSI và PSII)

Bao gồm:

- Quang hóa khởi nguyên

- Quang phân li nước

- Photphorin hóa

* Quá trình quang hóa khởi nguyên

Là quá trình hình thành thuận nghịch chlorophin khử bởi các phản ứng sáng 1 và phản ứng sáng 2

( chuyển e cho chất nhận : e được bật ra khi DL hấp thụ photon as)

+ Quang khử Chl và oxi hóa chất cho e

(AH2: chất cho điện tử và ion; B: chất nhận e)

- Sự truyền e và H+ được tiến hành cùng với sự tham gia của 1 hệ thống các chất truyền ephức tạp

+ chất chứa Fe dạng hem: xitocrom f, xitocrom b6, xitocrom b3…

+ dạng không hem: ferredoxin, plastoxyanin, plastoquinon…

- Chuỗi truyền e này nằm trong 2 hệ thống quang hóa: hệ thống quang hóa I (PSI) và II (PSII) Quá trình truyền e được thực hiện bởi hai phản ứng sáng: phản ứng sáng 1 và phản ứng sáng 2

* * Phản ứng ánh sáng I và con đường vận chuyển điện tử vòng:

- Phản ứng ánh sáng 1 được thực hiện bởi trung tâm phản ứng P700 Đây là trung tâm hấp thụ bước song dài 730 -700 =ג Trung tâm phản ứng P700 hấp thụ ánh sáng bước sóng dài và trở thành trung tâm kích động điện tử Phân tử sắc tố bị quang oxi hóa và 1 điện tử tự do của lớp điện tử ngoài cùng tách khỏi phân tử sắc tố và được di chuyển tới chất nhận điện tử khác hình thành con đường vận chuyển điện tử vòng

- Là cơ sở của việc chuyển hóa năng lượng điện tử thành ATP

- Điện tử xuất phát từ P700 cũng có thể chuyển cho các chất nhận điện tử khác như NADP->NADPH mà không tạo thành con đường vận chuyển điện tử vòng

=> Kết quả: Tạo được 1-2 ATP

Hệ sắc tố

carotenoit, chlorophyll b, chlorophyll a-660, chlorophyll a-670, chlorophyll a-678, chlorophyll a-683, chlorophyll a-690

xantophyll, chlorophyll b, chlorophyll a-680, chlorophyll a-660, chlorophyll a-670

Trung tâm

phản ứng P700 - λ= 680 – 700 nm P680 – λ < 680 nm

Con đường

* * Phản ứng ánh sáng 2 và con đường vận chuyển điện tử không vòng ( phản ứng ánh sáng 2 thường không xảy ra độc lập mà thường kết hợp với phản ứng ánh sáng 1):

- Phản ứng ánh sáng 2 thực hiện nhờ trung tâm phản ứng P680 P680 hấp thụ bước sóng

< 700 nm Điện tử bắn ra từ P680 sẽ bù lại cho P700 đồng thời quá trình quang phân ly nước xảy ra sẽ bù lại điện tử cho P680 và hình thành con đường vận chuyển điện tử không vòng trong quang hợp

=> KQ: Tạo 1 ATP và 2 NADPH

* Quá trình quang phân ly nước;

Chl hấp thụ 4 photon ánh sáng để trở thành trạng thái kích thích:

O2 giải phóng ra ngoài không khí

* Quá trình quang photphorin hóa:

- Quá trình vận chuyển e trong hệ quang hóa I và hệ quang hóa II đã tạo ra ATP

- Nguyên nhân: Do sự chênh lệch về thế năng oxi hóa của các chất truyền e trung

gian( chênh lệch 0,39-0,4 eV) đã làm giải phóng năng lượng ( 7- 10kcal/mol) cho ADP tổng hợp nên ATP

- Cơ chế: Quá trình vận chuyển e tạo năng lượng cho phép để bơm H+ qua màng

thilakoid từ bên ngoài chất nền stroma vào bên trong Hoạt động này tạo ra một gradient proton H+ khuếch tán trở lại stroma qua ATPase để tạo ATP

KQ của pha sáng:

2H 2 O + 3ADP +2NADP + + 3Pv-> 3ATP + 2NADPH + O 2

Hay:

12H2O + 18ADP +12NADP + + 18Pv-> 18ATP + 12NADPH + 6O 2

( 18ATP + 12NADPH là xuất phát từ nhu cầu ATP và NADPH cần thiết cho việc hình

thành 1 phân tử Glucozo)

* So sánh quá trình phosphoryl hóa vòng và không vòng

Phosphoryl hóa vòng Phosphoryl hóa không vòng

về Chl)

Không vòng (e từ Chl đến khử NADP, e bù lại là từ

Xảy ra ở vi khuẩn lam và thực vật bậc

cao

( Qúa trình phosphoryl hóa vòng chỉ xảy ra ở vi khuẩn quang hợp không thải O2 và cây trong điều kiện thiếu nước)

2 Pha tối

( Pha không cần ánh sáng - xảy ra ở Stroma)

- Bản chất của pha tối là quá trình khử CO2 nhờ năng lượng ATP và lực khử NADPH được hình thành trong pha sáng để tạo ra các hợp chất hữu cơ

- Có 3 con đường cố định CO2 ở 3 nhóm thực vật khác nhau:

+ Thực vật C3: Chu trình Calvin

+ Thực vật C4: Chu trình Hatch- Slach

+ Thực vật CAM: Chu trình CAM

- Các con đường cố định CO2 khác nhau ở:

– Chất nhận CO2 đầu tiên

– Sản phẩm cố định CO2 đầu tiên

a Chu trình Canvin- Benson ( Chu trình C3)

- Thực vật C3: Là nhóm thực vật phân bố rộng rãi trên thế giới., sống trong điều kiện khí hậu ôn hòa: cường độ ánh sáng, nhiệt độ, nồng độ CO2, O2 bình thường

- Chất nhận CO2 đầu tiên: Ribulozo1, 5 đi P

- Enzym cố định CO2: Rubisco

- Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình sau khi kết hợp với CO2 là: APG

Chu trình C3 gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn cacboxy hóa( khử CO2):

Ribulozo1 5 đi P + CO2-> hợp chất 6C không bền-> hợp chất 3C( APG)

 Giai đoạn khử:

APG -> AlPG nhờ NL của pha sáng ( 12ATP và 12NADPH)

AlPG là kho dự trữ G3P được sử dụng theo các phương thức khác nhau

 Giai đoạn tạo sản phẩm QH và tái sinh chất nhận

+ Một bộ phận của C3 tách khỏi chu trình đi theo hướng tổng hợp đường, tinh bột và các sản phẩm khác vận chuyển ra khỏi lá

+ Phần lớn C3 trải qua hàng loạt các phản ứng phức tạp để tái tạo R1,5DP cần thêm 6ATP

C3 + C3->C6

C6 + C3-> C4 +C5

C4 + C3-> C7

C7+C3-> 2C5

Các C5 được chuyển hóa thành Ribulozo 1,5 đi P khép kín chu trình

- Chu trình C3 còn tạo ra các sản phẩm trung gian như C3, C4, C6, C7-> hình thành nên các aa, a béo, glyxerin, lipit…

PTTQ của pha tối:

6CO 2 + 12NADPH + 18ATP

+ Pha tối làm việc 2 vòng

* Ý nghĩa của chu trình C 3

- Là chu trình cơ bản nhất trong quang hợp của giới thực vật, xảy ra ở tất cả thực vật Là chu trình khử CO2 duy nhất để tạo sản phẩm quang hợp

- Trong chu trình tạo nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp: đó là các hợp chất C3 , C4, C6

là nguyên liệu để tổng hợp các hợp chất thứ cấp như tinh bột, đường, axit amin, axit béo…

b Chu trình Hatch- Slack ( Chu trình C4)

- Thực vật C4: Thực vật sống ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới: ngô, mía, rau dền,

caolương, cỏ lồng vực, cỏ gấu… Sống trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, cường độ ánh sáng cao, t0 cao, nồng độ CO2 thấp, nồng độ O2 cao

* Đặc điểm của thực vật C4

Lá cây C4 có 2 loại tế bào đồng hoá và 2 loại lục lạp có cấu trúc và chức năng khác nhau+ Tế bào thịt lá chứa lục lạp tế bào thịt lá Lục lạp này có cấu trúc grana ( màng

thylacoid) phát triển với chức năng thực hiện chu trình C4 để cố định CO2

+ Tế bào bao quanh bó mạch nằm cạnh các bó mạch dẫn, chứa lục lạp tế bào bao bó mạch có cấu trúc grana (màng tilacôit) kém phát triển, chứa nhiều hạt tinh bột với chức năng thực hiện chu trình C3 để tạo sản phẩm quang hợp

→ kiểu cấu trúc như vậy gọi là cấu trúc Kranz

* Quang hợp ở thực vật C4

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

Trong tế bào mô giậu

• Enzim PEP-cacboxilaza (đây là enzim có hoạt tính cực mạnh, mạnh gấp 100 lần sovới Ri1,5DP cacboxilaza)

• Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP

• Sản phẩm đầu tiên: axit oxaloaxetat, →(có 4C, chứa hai nhóm cacboxyl) → Chu trình C4 hay chu trình đicacboxylic

+ Trong tế bào bao bó mạch

• Enzim Ribulozo đi P cacboxylaza

• Axit malic bị decacboxyl hoá tạo thành CO2 và axit pyruvic;

- CO2 tham gia vào chu trình Calvin-> Glucozo Sản phẩm được đưa ngay vào bó mạch dẫnvà đưa ra khỏi lá→làm giảm nhanh nồng độ sản phẩm quang hợp trong lá → đây là điểm ưu việt của thực vật C4

- Axit pyruvic quay trở lại chu trình 1

* Ý nghĩa quang hợp ở thực vật C4

- Có sự phân công rõ rang trong việc thực hiện chức năng quang hợp

+ 1 loại lục lạp cố định CO2 hiệu quả nhất

+ 1 loại lục lạp khử CO2 tạo thành chất hữu cơ

→ Hoạt động quang hợp mạnh hơn, năng suất sinh học cao hơn

- Điểm bù CO2 thấp hơn → không có hô hấp sáng

- Tiến hoá: quang hợp ở thực vật C4 tiến hoá hơn thực vật C3

* Sự khác nhau giữa cấu tạo và chức năng giữ lục lạp tế bào mô giậu và tế bào bao bó

mạch ở thực vật C4:

Lục lạp tế bào mô giậu Lục lạp tế bào bao bó mạchHạt Grana Lớn hơn, phát triển Nhỏ hơn, kém phát triển hoặc tiêu tiêu biến

Enzim cố định CO2 PEP- cacboxylaza Ribulozo 1,5 di P cacboxylaza

Quang hệ xảy ra PS I và PS II Chỉ xảy ra PS I, không xảy ra PS II

Chức năng Chủ yếu làm nhiệm vụ pha

sáng

Chủ yếu làm nhiệm vụ pha tối

+ Qúa trình cố định CO2 sơ cấp thực hiện vào ban đêm khí khổng mở.

+ Chu trình C3 thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng-> Ban ngày cây không mở khí khổng nhưng quá trình quang hợp vẫn diễn ra bình thường

 Y nghĩa của con đường quang hợp ở thực vật CAM

- Con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn của thực vật mọng nước, nhờ đó chúng có khả năng chịu hạn cao

- Do quang hợp trong điều kiện khắc nghiệt nên cường độ quang hợp thấp → năng suất sinh học thấp, sinh trưởng chậm hơn các thực vật khác

3 Mối quan hệ giữa pha sáng và pha tối

- Pha sáng cung cấp nguyên liệu cho pha tối

- Pha tối cung cấp chất hữu cơ để xây dựng bộ máy quang hợp, cung cấp nguyên liệu cho pha sáng

- Thịt lá có cấu trúc xếp lớp

Hoạt động

khí khổng

- Khí khổng mở banngày Khí khổng mở ban ngày

Khí khổng mở ban đêm

- Mạnh

- Không có điểm no

- Thay đổi

- Điểm no thấp, 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần