Chuyên đề hóa tổng hợp và quang tổng hợp

HĨA TỔNG HỢP VÀ QUANG TỔNG HỢP I Hóa tổng hợp Khái niệm : Là q trình tổng hợp chất hữu từ CO2 nhờ lượng phản ứng hố học vi sinh vật thực Phương trình tổng qt: A (Chất vơ cơ) + O2 →AO2 + Q CO2 + RH2 + Q’ →Chất hữu ( RH2 chất hiđrơ ) 2.Các nhóm vi khuẩn hố tổng hợp a Nhóm vi khuẩn lấy lượng từ hợp chất chứa lưu huỳnh: 2H2S + O2 → 2H2O + 2S + Q 2S + 2H2O + 3O2 → 2H2SO4 + Q CO2 + 2H2S + Q’ → 1/6 C6H12O6 + 2S + H2O b Nhóm vi khuẩn lấy lượng từ hợp chất chứa nitơ: Gồm nhóm nhỏ: + Nhóm vi khuẩn nitrit hố: Oxi hố NH3 thành HNO2 2NH3 + 3O2 →2HNO2 + H2O + Q CO2 + 2H+ + Q’ → 1/6 C6H12O6 + H2O (Q’= 6%Q) + Nhóm vi khuẩn nitrat hố: Oxi hố HNO2 thành HNO3 2HNO2 + O2 →2HNO3 + Q CO2 + 2H+ + Q’ → 1/6 C6H12O6 + H2O (Q’= 7%Q) c Nhóm vi khuẩn lấy lượng từ hợp chất chứa sắt: 4FeCO3 + 6H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + Q Nhóm VK Đại diện Hoạt động Vai trò Loại VK lấy NL Loại VK lấy NL từ hợp chất chứa từ hợp nitơ chất chứa lưu huỳnh VK lưu huỳnh -VK nitrit hoá (Nitrosomonas) - VK nitrat hóa (Nitrobacter) VK oxi hoá • VK nitrit hoá: Chuyển hoá NH3 H2S tạo NL: (amôniac) thành HNO2 (axit nitrơ) H2S + O2 để lấy NL: H2O + 2S + Q 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + Q (1) 6% NL thu từ pứ dùng để 2S + 2H2O + tổng hợp chất hữu từ CO2 3O2 C02 + H + Q H2SO4 + Q 1/6 C6 H12 O6 + H 2O (2) • VK nitrat hóa: oxi hóa HNO2 thành hợp chất HNO3 hữu cơ: HNO2 +O2 HNO3 + Q 6CO2+ 12H2S +Q 7% lượng thu từ phản ứng C6H12O6 dùng để tổng hợp chất hữu từ C02 + 6H2O + 12S C02 + H + Q (3) 1/6 C6 H12 O6 + H 2O Loại VK lấy NL từ hợp chất chứa sắt Làm môi trường nước Nhờ hoạt động nhóm vi khuẩn mà Fe(OH)3↓ tạo mỏ sắt Đảm bảo chu trình tuần hoàn vật chất (chu trình Nitơ) tự nhiên VK sắt VK sắt chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ 4FeCO3 + O2 + 6H2O Fe(OH)3 +4CO2 +Q NL thu từ pứ dùng để tổng hợp chất hữu II.Quang tổng hợp: 1.Khái niệm: Là q trình tổng hợp chất hữu từ chất vơ cơ, ánh sáng nhờ sắc tố quang hợp hấp thu CO2 + H2O + Q’ → [CH2O] + O2 2.Sắc tố quang hợp: Lục lạp có hình cầu hình trứng, gồm: Cake phân tử hữu có khả hấp thụ ánh sáng gọi sắc tố quang hợp Có nhóm sắc tố là: carotenoit, phicobilin (sắc tố phụ màu vàng, da cam, đỏ tím), clorophil sắc tố ( diệp lục có màu xanh) Cây rau rền tím có thực q trình quang hợp ko?  Mỗi loại sắc tố quang hợp hấp thụ ánh sáng bước sóng xác định Vì lồi có nhiều loại sắc tố quang hợp (hệ sắc tố)  Chất diệp lục có khả hấp thụ ánh sáng có chọn lọc, tham gia trực tiếp vào phản ứng quang hóa  Sắc tố phụ hấp thụ 10-20% tổng lượng hấp thu được, bảo vệ chất DL khỏi bị phân hủy ánh sáng q cao 3.Cơ chế Quang hợp a.Tính chất pha quang hợp ?Gồm pha: - Pha sáng: xảy Grana - Pha tối: xảy Stroma a.Pha sáng: Diễn biến đổi quang lý quang hóa Năng lượng: ánh sáng, ATP Ngun liệu: nước, ADP, NADP+ Phản ứng: H2O + ADP + NADP+ → O2 + ATP + NADPH @Diễn biến pha sáng + Giai đoạn quang lí: Diệp lục hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời, số electron khỏi quĩ đạo chuyển động di chuyển qua nhiều chất nhận electron, di chuyển tạo + Giai đoạn quang hố: - Tổng hợp ATP từ phần lượng diệp lục - Quang phân li H2O theo phương trình: H2O → 2H+ + O2 + 2e - H+ kết hợp với chất nhận H NADP+ tạo thành NADPH làm ngun liệu cho pha tối Các e tạo để bù electron cho diệp lục bị Oxi giải phóng ngồi b Pha tối: @Gồm phản ứng tổng hợp chất hữu từ CO2 khơng khí từ ATP NADPH pha sáng, xúc tác bỡi enzim có stroma FCó nhiều đường tổng hợp chất hữu cơ, sau đường phổ biến nhất: đường C3 theo chu trình Canvin Phân biệt pha sáng, pha tối Kết quang hợp • Ngồi sáng: Cây xanh quang hợp tạo lượng chất hữu nhiều gấp 20 lần nhu cầu →cây dự trữ dinh dưỡng cách: Gluco(lá)→Tinh bột(lá)→gluco(mạch rây) →Gluco(thân, rễ)→tinh bột(thân, rễ) • Ban đêm, mùa đơng giá rét, nhu cầu dinh dưỡng lớn hơn→sử dụng dinh dưỡng dự trữ -3.Cơ chế quang hợp: a.Tính chất hai pha quang hợp: b.Pha sáng quang hợp(pha cần ánh sáng):  Quang phân li nước:  Hình thành chất có tính khử mạnh: + Tổng hợp ATP + Hình thành chất có tính khử mạnh(NADPH thực vật NADH vi khuẩn quang hợp) + Cung cấp O2 Oxi quang hợp có nguồn gốc từ nước,được tạo q trình quang phân li nước 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Sau tạo ra,oxi phải qua lớp màng túi tilacoit qua lớp màng kép lục lạp cuối phải qua lớp màng kép sinh chất thành tế bào để rời khỏi tế bào Vậy để khỏi tế bào oxi phải qua lớp màng thành tế bào: c) Pha tối quang hợp Chu trình xảy giai đoạn chính: Tiếp nhận CO2 : Ribulozo 1,5 điphotpho(RiDP) tiếp nhận CO2 sau biến đổi thành phân tử axit photphoglixeric (APG) APG bị khử thành andehit photpho glixeric (Al PG) nhờ ATP NADPH pha sáng.Một phần Al PG tái tạo lại RiDP,phần lại tạo glucozo d.Mối quan hệ hai pha: Cả hai pha xảy lục lạp:pha sáng hạt grana,pha tối chất lục lạp Sản phẩm tạo từ pha sáng ATP NADPH đưa vào pha tối cung cấp lượng cho đồng hóa CO2 thành cacbon hidrat pha tối So sánh khác giống pha sáng pha tối Pha sáng Nơi xảy Hạt grana, màng tilacơit Cơ chế Ásà dltố kích độngà quang phân li nước, hình thành NADPH, tổng hợp ATP Pha tối Chất strơma Enzim xúc tác àChu trình Canvin (C3) ngun liệu tham gia ÁS, H2O Sản phẩm tạo thành O2 , ATP, NADPH, H2O CO2 , ATP, NADPH, Ribơzơ 15diphotphat, enzim Các chất hữu MỐI LIÊN QUAN GIỮA HƠ HẤP VÀ QUANG HỢP Đặc điểm Quang hợp Hơ hấp C6H12O6 + 6O6 6CO2 + 6H2O + PTTQ CO2 + H2 CH2O +O2 Q Nơi thực Năng lượng Sắc tố Đặc điểm khác Lục lạp Ánh sáng, H2O Chủ yếu diệp lục Tb quang hợp có đủ ás Ty thể ATP Khơng có Mọi tb,mọi lúc, nơi 1.Tại chu trình canvin khơng phụ thuộc vào ánh sáng lại khơng xảy vào ban đêm??? Pha sáng bắt buộc diễn ngồi ánh sángvì nhiệm vụ chuyển hố lượng ánh sáng thành lượng ATP, NADPH Năng lượng sử dụng vào pha tối để tổng hợp chất hữu Vì pha diễn đồng thời Buổi tối pha sáng ngừng pha tối ngừng Riêng thực vật CAM nắng nên CO2 khơng vào Ban đêm lỗ khí mở CO2 vào xẩy đồng hố CO2 tạo hợp chất 4C Ban ngày hợp chất 4C phân giải giải phóng CO2 tham gia chu trình C3 Tóm lại pha sáng pha tối diễn ban ngày Lá màu đỏ quang hợp cách nào? - Với nhiều người, thực vật hiển nhiên có xanh Vì xanh tức có chất diệp lục, nhờ chúng quang hợp, tạo chất hữu để sống chứ! Ấy mà có kẻ lại chơi trội Như rau dền đỏ, gỗ thích… chẳng hạn Lá chúng đỏ tía lai Chúng sống gì, khí trời chắc? - Đương nhiên chúng dùng rễ hút dinh dưỡng dùng để quang hợp Tạo hố màu mè chút thơi Bởi màu đỏ, có chất diệp lục Còn có màu đỏ có chứa chất antocyan màu đỏ Tỷ lệ chất so với diệp lục nhiều át màu xanh diệp lục Để chứng minh tượng này, người ta cần nhúng đỏ vào nước nóng, bộc lộ chân tướng - Khác với chất diệp lục, antocyan dễ bị hồ tan nước nóng Vì vậy, bị luộc, chất antocyan tan dần chuyển từ đỏ thành xanh Vậy là, có màu đỏ, chứa chất diệp lục thường ... -3.Cơ chế quang hợp: a.Tính chất hai pha quang hợp: b.Pha sáng quang hợp( pha cần ánh sáng):  Quang phân li nước:  Hình thành chất có tính khử mạnh: + Tổng hợp ATP + Hình thành chất... tố quang hợp hấp thụ ánh sáng bước sóng xác định Vì loài có nhiều loại sắc tố quang hợp (hệ sắc tố)  Chất diệp lục có khả hấp thụ ánh sáng có chọn lọc, tham gia trực tiếp vào phản ứng quang hóa. .. HẤP VÀ QUANG HỢP Đặc điểm Quang hợp Hô hấp C6H12O6 + 6O6 6CO2 + 6H2O + PTTQ CO2 + H2Oà CH2O +O2 Q Nơi thực Năng lượng Sắc tố Đặc điểm khác Lục lạp Ánh sáng, H2O Chủ yếu diệp lục Tb quang hợp