1 Vai trò ADN ARN lục lạp quang hợp? Các loại lục lạp thực vật C3 vai trò? Cơ chế bảo vệ máy quang hợp? So sánh ưa bóng ưa sáng? Tại quang phosphoryl hóa vịng lại cổ quang phosphoryl khơng vịng? Các enzym ảnh hưởng đến quang hợp? Một số động vật có B-carotenoid? Cấu trúc đĩa chồng lên grana có ý nghĩa nào? Tại vùng lạnh thường có màu sắc sặc sỡ? 10 Khi đưa vào bóng tối nào? Trả lời Vai trị ADN tham gia q trình tổng hợp protein riêng cho lục lạp , ngồi cịn nhân đơi đưa vcdt lục lạp q trình phân đơi ARN tham gia q trình tổng hợp protein Thực vật C3 có loại lục lạp tế bào mơ giậu tham gia vào trình cố định CO2, tổng hợp chất hữu Cơ chế bảo vệ máy quang hợp : Bộ máy quang hợp gồm lục lạp Lá: có mơ liên kết cuống thân chắc-> để khỏi bị rụng trước đk bất lợi môi trường đến thời điểm định phải rụng vào mùa thu Lục lạp: Khi ánh sáng mạnh, lục lạp xếp song song với tia sáng để tránh tượng đốt nóng > tránh làm protein bị biến tính Khi ánh sáng yếu ,lục lạp xếp vng góc với tia sáng để tiếp nhận đầy đủ ánh sáng tham gia quang hợp Cây ưa bóng : - Lớp cutin dày - Mơ giậu phát triển, cịn mơ khuyết phát triển mạnh - Tỉ lệ diệp lục a/b thấp ( có nhều diẹp lục b để hấp thụ tia có bước sóng ngắn) Cịn ưa sáng ngược lại bạn Cổ chúng gặp thực vật bậc thấp thưc vật bậc cao k vịng có thực vật bậc cao Enzim ảnh hưởng đến quang hợp : - ATP-sintetaza - E RiDP- cacboxilaza - E PEP cacboxilaza ( Ở C4) Vì: Ở vùng lạnh thức vật có sắc tố antoxian chủ yếu , sắc tố hấp thu tia có bước sóng dài sưởi ấm cho Chính sắc tố tạo màu cho thực vật > màu sặc sỡ 10 đưa vào tối khơng quang hợp hơ hấp diễn bình thường Cá chất hữu bị phân giải - thiếu dinh dưỡng - vàng - chết dần Còn câu tạm thời chưa nghĩ Thông cảm bạn 10 đưa vào tối khơng quang hợp hơ hấp diễn bình thường Cá chất hữu bị phân giải - thiếu dinh dưỡng - vàng chết dần Còn câu tạm thời chưa nghĩ Thông cảm bạn 8/ grana xếp chống lên nhằm tăng diện tích tiếp xúc hạt ánh sáng mặt trời (nói chung) nhằm tăng khả quang hợp, hấp thụ nhiều lượng để tạo nhiều lượng dụ trữ tế bào Quá trình lên men, phân giải yếm khí TV Trong điều kiện khơng có O2, phân tử hexôzơ phân giải thành hợp chất đơn giản chứa lượng lớn chưa huy động thơng q q trình lên men Đó nguyên nhân hiệu lượng thấp q trình xảy điều kiện yếm khí Q trình lên men khơng đặc trưng cho vi sinh vật Một số lồi thực vật có khả lên men: lên men rượu mầm đậu Hà Lan, lúa, đại mạch vào ngày đầu sau nảy mầm, rễ cà rốt giai đoạn đầu yếm khí; lên men lactic khoai tây giữ khí nitơ Những dạng lên men diễn theo phương thức lên men vi sinh vật Sự hơ hấp yếm khí xanh thơng qua trình lên men rượu lên men lactic xảy theo phản ứng sau: Glucôzơ + 2ADP + 2Pi → 2êtanol + 2CO2 + 2ATP Glucôzơ + 2ADP + 2Pi → lactat + 2ATP Qúa trình lên men rượu tồn mơ thực vật cung cấp O cách bình thường, gọi lên men hiếu khí Ví dụ mô mọng nước táo, chanh, quất, thấy xuất sản phẩm lên men rượu Hiệu lượng lên men thường thấp Chẳng hạn sản phẩm lên men rượu rượu êtilic chứa lượng dự trữ lớn chưa sử dụng hô hấp nội phân tử Người ta xác nhận để thu lượng lượng điều kiện yếm khí, mơ thực vật bậc cao phải dùng lượng ngun liệu gấp 30 – 50 lần so với trường hợp hơ hấp hiếu khí Kết q trình hơ hấp yếm khí mơ bị đói, mơ bị chất trung gian khác hình thành hơ hấp hiếu khí Tuy nhiên, ơxi hóa yếm khí khơng phải bệnh lí mà tùy thuộc vào điều kiện bên bên ngồi, ln xảy với hơ hấp hiếu khí, q trình khơng đổi trao đổi khí ơxi hóa mơ thực vật bậc cao Việc giải thích chế đóng mở khí khổng dựa vào tính chất biến đổi độ trương nước nét đặc trưng cấu tạo tế bào bảo vệ (tế bào hạt đậu) Ảnh chụp khí khổng Vấn đề cịn lại nhân tố gây nên biến đổi độ trương nước tế bào bảo vệ để giải thích cho tượng đóng mở khí khổng? Giả thuyết cổ điển mở khí khổng có liên quan với tăng pH nồng độ CO2 tế bào giảm sút, ánh sáng ảnh hưởng lên quang hợp làm giảm nồng độ CO2 giảm tinh bột tế bào bảo vệ làm tăng hàm lượng chất tan trình mở khí khổng Giả thuyết khơng đề cập đến ảnh hưởng kali khơng giải thích tượng mở khí khổng ban đêm mọng nước Sự mở khí khổng ban đêm mọng nước phản ứng với nồng độ CO2 giảm trình cố định CO2 Vấn đề cần lí giải ảnh hưởng kali trình mọng nước mở khí khổng ban đêm mà tích lũy kali Quan sát ảnh chụp khí khổng ta thấy mép tế bào bảo vệ dày, mép mỏng, tế bào bảo vệ trương nước khí khổng mở nhanh tế bào bảo vệ nước, khí khổng đóng lại nhanh Đó phản ứng đóng mở khí khổng Vấn đề đặt khí khổng trương nước Các nghiên cứu cho thấy có ba nguyên nhân dẫn đến việc khí khổng trương nước: - Khi đưa ánh sáng, lục lạp tế bào bảo vệ tiến hành quang hợp làm thay đổi nồng độ CO2 pH tế bào bảo vệ Sự thay đổi dẫn đến kết hàm lượng đường tăng làm tăng áp suất thẩm thấu tế bào bảo vệ Hai tế bào bảo vệ hút nước, trương nước khí khổng mở - Hoạt động bơm ion dẫn đến tăng giảm hàm lượng ion tế bào bảo vệ, làm thay đổi áp suất thẩm thấu sức trương nước tế bào - Khi bị hạn, hàm lượng axit abxixic tăng kích thích bơm ion hoạt động đồng thời với việc mở kênh ion dẫn đến việc rút ion khỏi tế bào bảo vệ làm cho tế bào giảm áp suất thẩm thấu, giảm sức trương nước khí khổng đóng Mặc dù chế xác mở khí khổng cịn chưa sáng tỏ, nhận biết số kiện Phần lớn khí khổng xanh mở ngồi ánh sáng thiếu CO2 Độ trương nước tế bào bảo vệ tăng lên so với biểu bì lân cận Trương phản ứng với tích lũy chất tan làm giảm thẩm thấu Chất tan gồm loại đường, axit hữu kali Tích lũy kali q trình chủ động cần ATP phơtphorin hóa tạo Sự tích lũy chất tan phụ thuộc lượng xác lập građien nước nước thâm nhập bị động vào tế bào bảo vệ Trạng thái nước có ảnh hưởng lên mức độ mở khí khổng Nếu bị héo, tế bào bảo vệ trương khí khổng đóng lại Cũng có chứng cho axit abxixic – hoocmơn thực vật tăng lên rơi vào trạng thái bất lợi nước (thiếu nước) Khi dùng cho lá, hoocmơn kích thích đóng khí khổng, đặc biệt sống điều kiện khô hạn Như vai trò axit abxixic trường hợp điều tiết chế đóng khí khổng Khi thiếu nước, axit abxixic tổng hợp rễ dẫn truyền dịch xilem lên kích thích bơm K+, bơm chủ động K+ khỏi tế bào bảo vệ làm giảm áp suất thẩm thấu, nước khổi tế bào bảo vệ làm tế bào trương, đóng khí khổng Như vậy, q trình nước điều chỉnh tinh tế chế đóng mở khí khổng tạo lực hút lớn, kéo cột nước từ rễ lên HƠ HẤP LÀ TRUNG TÂM CỦA Q TRÌNH TĐC TRONG TẾ BÀO TV Hô hấp trung tâm liên kết trao đổi chất cacbohidrat, prôtêin chất béo Trong q trình ơxi hóa ngun liệu hơ hấp tạo nên sản phẩm trung gian Chính hợp chất sợi dây liên kết mặt khác trình trao đổi chất, tiền thân cho trình sinh tổng hợp, chất bị hút vào vòng trao đổi chất khác tế bào Hơ hấp đóng vai trị quan trọng việc liên kết trình trao đổi cacbohdrat chất nitơ Về mặt xêtơ axit hình thành giai đoạn đường phân chu trình Crebs chiếm vị trí đặc biệt Các xêtô axit (axit pyruvic, axit xêtôglutamic, axit ôxalôaxêtic) amin hóa biến đổi thành axit amin tương ứng (alanin, axit glutamin, axit asparaginic) đóng vai trị trung tâm q trình tổng hợp trao đổi axit chất prôtêin Trong q trình ơxi hóa tạo nên chất tiền thân cho việc sinh tổng hợp vòng thơm Chẳng hạn axit phơtphoenolpyruvic tạo nên q trình đường phân eritrozơ-4-phôtphat tạo nên đường pentozơ phơtphat chất tiền thân Các chất bị ngưng kết tạo nên axit sikimic Từ axit hình thành hàng loạt chất thơm khác, ví dụ axit amin phêninalanin, tirơzin, triptơphan vịng phênol, antơxian Hơ hấp cịn khâu liên kết trao đổi cacbohiđrat chất béo Trong q trình đường phân tạo anđehit-3-phơtphoglixêric chất cần cho tổng hợp glixêrin tham gia vào thành phần chất béo Axit pyruvic, sản phẩm vuối đường đường phân, qua trình đêcacboxyl hóa oxi tạo axêtyl –CoA nguyên liệu xây dựng tổng hợp axit béo stêrol Thơng qua đường oxi hóa pentozophotphat tạo nên pentozo cần cho tổng hợp axit nuclêic enzim flavin cấu phần hệ ađênin Ngồi đường pentozơphơtphat cịn tạo đường ribulôzơ trở thành chất nhận CO trình quang hợp Con đường pentozơphơtphat chu trình Canvin quang hợp giống sản phẩm trung gian mà hệ enzim xúc tác chúng Như vậy, hô hấp không đơn trình dị hóa Trong mức độ hơ hấp q trình đồng hóa, q trình tạo nên sản phẩm khác cần thiết cho việc sinh tổng hợp thành phần quan sinh chất Tóm tắt: - Đường phân, Crebs: Axit xêtơ –(amin hóa)→ axit amin Axit phơtphoenolpyruvic; eritrozơ-4-phơtpha –(ngưng kết)→ axit sikimic → chất thơm Anđehit-3-phôtphoglixêric → glixêrin → chất béo A.pyruvic –(đecacboxyl hóa)→ axetyl-CoA → axit béo; stêrol Pentơzơ → nuclêic TIÊU CHUẨN PHÂN BIỆT TV C3, C4 Tiêu chuẩn giải phẩu, hình thái: Lá lục lạp cá C có phát triển mạnh tế bào bao bó mạch Đó tế bào nhu mơ xếp hướng tâm, sít Trong tế bào chứa nhiều lục lạp lớn, cấu trúc hạt phát triển chứa nhiều tinh bột Trong C3 có dạng lục lạp tế bào mơ giậu, nhỏ, có cấu trúc hạt phát triển, chứa hạt tinh bột Các tế bào bao bó mạch C khơng phát triển Tiêu chuẩn sinh lí - Nhiệt độ thích hợp quang hợp: Đối với thực vật C 4, nhiệt độ tối ưu quang hợp vào khoảng 30 – 45o C, thực vật C3 khoảng 10 – 25o C - Sự phản ứng quang hợp cường độ ánh sáng: Ở thực vật C cường độ ánh sáng tăng cường độ quang hợp tăng, khó xác định điểm bão hịa ánh sáng cường độ chiếu sáng gần với cường độ chiếu sáng mặt trời toàn phần Ngược lại, thực vật C điểm bão hòa ánh sáng 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần Ở cường độ ánh sáng tối ưu, cường độ quang hợp thực vật C4 đạt tới 40 – 60 mg CO2/dm2/h, chí có đạt tới 80 mg CO 2/dm2/h Ngược lại, thực vật C3 đạt 10 – 35 mg CO2/dm2/h - Ảnh hưởng O2 đến quang hợp – Hiệu ứng Warburg (1): Ở thực vật C3, nồng độ O2 tăng lên cường độ quang hợp giảm bị ức chế nồng độ O đạt 21% Trong đó, thực vật C4 không bị ảnh hưởng nồng độ O2 - Điểm bù CO2 quang hợp (2): Điểm bù CO2 quang hợp khác hai nhóm thực vật Nhóm thực vật C có điểm bù CO2 khoảng 30 – 70 ppm, nhóm thực vật C4 có điểm bù khoảng – 10 ppm - Nhu cầu nước thực vật C C4: Nhu cầu nước hai nhóm thực vật C C4 khác Nhu cầu nước thực vật C4 ½ nhu cầu nước thực vật C3 Tiêu chuẩn sinh hóa - Con đường cố định CO2 hai nhóm thực vật C3 C4 khác - Các trình sinh hóa đường CO hai nhóm thực vật C3 C4 khác hoạt động enzim trình khác - Hô hấp sáng: Hô hấp sáng tiêu chuẩn quan trọng phân biệt hai nhóm thực vật C3 C4 Chỉ thực vật C3 có hơ hấp sáng, cịn thực vật C4 khơng có yếu HỆ SỐ HƠ HẤP Hệ số hơ hấp (RQ) tỉ số lượng CO2 thải lượng O2 hút vào hơ hấp Trong q trình hơ hấp, ngồi cacbohidrat lipit prơtêin biến đổi ơxi hóa khơng cần qua biến đổi trước thành cacbohidrat Việc chọn nguyên liệu hô hấp định tính đặc hiệu lồi, đặc điểm tuổi điều kiện sinh tồn Phụ thuộc vào nguyên liệu hô hấp, hệ số hô hấp khác Người ta xác định hệ số hô hấp vào phản ứng đốt cháy nguyên liệu hô hấp khác Đối với cacbohdrat, nguyên liệu chủ yếu hô hấp saccarozơ tinh bột hệ số hô hấp Chẳng hạn glucozơ ngun liệu hơ hấp từ phương trình chung hơ hấp ta có: CO2/O2 = 6/6 = 1, nên hệ số hô hấp Số phân tử CO2 thải số nguyên tử C phân tử nguyên liệu, số nguyên tử O2 sử dụng với nguyên tử C nguyên liệu tăng theo tăng lượng nguyên tử H giảm theo tăng lượng nguyên tử O phân tử nguyên liệu Bởi nguyên liệu hô hấp giàu H nghèo O so với cac bohidrat chất béo prơtêin hệ số hơ hấp nhỏ (đối với chất béo RQ gần 0.7, với prôtêin gần băng 0.8) Nếun nguyên liệu hô hấp axit ditricacboxilic bậc thấp giàu O axit malic, axit xitric, axit ơxalic RQ thường lớn Ta xét số phương trình cụ thể loại nguyên liệu để tính RQ: - Với chất béo (glixerit): Glixêrin: 2C3H8O3 + 7O2 → 6CO2 + 8H2O (RQ = 6/7 = 0.96) A.stearic: C18H36O2 + 26O2 →18CO2 + 18H2O (RQ = 18/26 = 0.69) - Prôtêin dùng cacbohidrat tiêu thụ hết Prôtêin đốt cháy cho CO 2, NH3, H2O có RQ nhỏ (thường 0.8) - Với axit hữu chứa lượng ơxi nhiều RQ > A.lactic: 6C4H6O4 + 15O2 → 24CO2 + 18H2O (RQ = 1,6) A ôxalic: 2C2H2O4 + O2 → 4CO2 + 2H2O (RQ = 4) A malic: C4H6O5 + 3O2 → 4CO2 + 3H2O (RQ = 1,33) Qua hệ số hô hấp người ta đánh giá chất chất oxi hóa Giá trị hệ số hô hấp không thay đổi tùy theo nguyên liệu (hàm lượng O 2, H2, C) mà bị ảnh hưởng q trình trao đổi chất khơng có quan hệ với hơ hấp Ví dụ hạt nảy mầm có dầu, axit béo biến đổi thành cacbohidrat Quá trình q trình ơxi hóa với lượng CO thải nên RQ giảm tới 0.5 Ngược lại, cacbohidrat bị khử tới axit béo – chội hạt chín – hệ số hơ hập lại vượt Hệ số hô hấp trường hợp ngun liệu hơ hấp có tính khử tương đương với mức khử phân tử đường Tế bào cung cấp đầy đủ O q trình ơxi hóa xảy hồn tồn tạo sản phẩm cuối CO H2O trình phân giải đường Nếu thiếu điều kiện hệ số hơ hấp thiên phía lớn nhỏ hơn, cịn ngun liệu hơ hấp khơng ơxi hóa hồn tồn hệ số hơ hấp giảm Việc cung cấp O2 cho mô ảnh hưởng lớn đến hệ số hô hấp Hệ số hô hấp biến đổi pha sinh trưởng Trong trình mầm hạt họ Lúa mà chất trữ chủ yếu đường hệ số hơ hấp gần 1, hạt giàu chất béo hướng dương, thầu dầu biến đổi hệ số hô hấp phức tạp hơn: Ở giai đoạn đầu nảy mầm, hệ số hô hấp xấp xỉ hạt sử dụng lượng nhỏ đường chúng làm ngun liệu hơ hấp Sau hệ số hơ hấp giảm xuống tới 0.3 – 0.4 O2 hấp thụ vào dùng để biến đổi chất béo thành đường, sau hệ số hơ hấp lại tăng lên 0.7 – 0.8 gần bắt đầu tích lũy mơ Hệ số hơ hấp khác loài khác nhau, quan khác nhau, mô khác ... chuẩn sinh lí - Nhiệt độ thích hợp quang hợp: Đối với thực vật C 4, nhiệt độ tối ưu quang hợp vào khoảng 30 – 45o C, thực vật C3 khoảng 10 – 25o C - Sự phản ứng quang hợp cường độ ánh sáng: Ở thực... nồng độ O2 tăng lên cường độ quang hợp giảm bị ức chế nồng độ O đạt 21% Trong đó, thực vật C4 khơng bị ảnh hưởng nồng độ O2 - Điểm bù CO2 quang hợp (2): Điểm bù CO2 quang hợp khác hai nhóm thực... sáng tối ưu, cường độ quang hợp thực vật C4 đạt tới 40 – 60 mg CO2/dm2/h, chí có đạt tới 80 mg CO 2/dm2/h Ngược lại, thực vật C3 đạt 10 – 35 mg CO2/dm2/h - Ảnh hưởng O2 đến quang hợp – Hiệu ứng