Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Sinh lý học thực vật: Chương 4 Quang hợp, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm, các hình thức tiến hoá và ý nghĩa quang hợp; Pha tối quang hợp; Chu trình CAM (Crassulacean Acid Metabolism); Quang hợp với năng suất cây trồng;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương IV - QUANG HỢP Lịch sử nghiên cứu • • 1772, Joseph (1733-1804), nhà tự nhiên người Anh chứng minh nhỏ b ạc hà “duy trì" oxy cho chuột sống khơng khí sử dụng nến cháy Bảy năm sau, Jan Ingen-Housz (1730-1799), Hà Lan cho thấy khơng khí khơi phục phần màu xanh thực vật nhận ánh sáng mặt trời Năm 1782, Jean Senebier (1742-1809), Thụ • • • • 4.1 Khái niệm, hình thức tiến hố ý nghĩa quang hợ 4.1.1 Bản chất quang p hợp Quang hợp khái niệm tổng quát trình sử dụng lượng ánh sáng đ ể tổng hợp chất hữu từ CO2 nước xảy thể thực vật Tế bào cần lượng cho hoạt động sinh sản: ATP (adenosine triphosphate) ATP tồn vài giấy sản xuất li ên tục Vai trò, tiến hóa quang h ợp Bản chất quang hợp • • Thực vật tạo ATP cách sử dụ ng ánh sáng nguồn lượng Nguồn lượng lưu trữ dạng đường ngắn hạn tinh bột tro ng dài hạn Carbon Dioxide – C02 • • • • Khí chứa 0,037% carbon dioxide Carbon dioxide vào cách khuếc h tán qua khí khổng, qua thành mà ng tế bào đến tế bào chất nơi có chứa l ục lạp Số lượng khí CO2 hấp thụ c ó ánh sáng lớn Tổng số khí CO2 khí thực vật toàn trái đất hấp thụ khơ Hiệu ứng nhà kính xem trang 16 • Sự gia tăng nồng độ khí CO2 khí qu yển • Hậu quả: • Nhiệt độ trái đất tăng cao • Biến đổi khí hậu Nước – H20 • • • Ít 1% nước hấp thụ sử dụng quang hợp (99%?) nước sử dụng nguồn cung ện tử tham gia quang hợp, giải phón g ơxi thí nghiệm chứng minh: nước nguồn d uy giải phóng oxy Ánh sáng • • • • Ánh sáng có thuộc tính sóng hạt Khoảng 40% lượng xạ nhận nằm dãy ánh sáng n hìn thấy Vì thường có màu xanh (xanh l cây)? Tím, xanh da trời, cam đỏ sử dụn g rộng rãi, xanh phản xạ Chu trình Hatch-Slack • • • Thực vật có giải phẫu Kranz tạo hợp chất 4-ca rbon, axit oxaloacetic, bước phản ứng độc lập với ánh sáng Axit Oxaloacetic tạo hợp chất 3-c arbon, phosphoenolpyruvate (PEP), kết hợp với CO2 tế bào mesophyll với s ự trợ giúp enzyme khác cố định carbon, PEP carboxylase Tùy thuộc vào lồi, axit oxaloacetic sau chuyển đổi thành aspartic, malic, acid khác • • Khí CO2 vận chuyển đến tế bào bao bó mạch, nơi mà CO2 phóng t hích vào chu trình Calvin t hực vật C3 Nồng độ carbon dioxide giữ cao liên quan đến nồng độ oxy tế bào ba o bó mạch, giữ cho phản ứng r ubisco với oxy thấp Lợi hạn chế thực vật C4 • • • • Nhu cầu nhiệt độ cho quang hợp cao thực vật C3 Cường độ ánh sáng bão hoà cao nhiều so với thực vật C3 Ngược lại nhu cầu nước, điểm bù CO2 lại thấp thực vật C3 Thực vật C4 quang hơ hấp ch o nên cường độ quang hợp cao nhiều so với thực vật C3 4.4.3 Chu trình CAM (Crassul acean Acid Metabolism) • • • • Khoảng 30 họ, gồm xương rồng (cacti), cỏ cảnh thiên (stonecrops), hoa (orchids), dứa (bromeliads) thực vật mọng nước khác (succulents) Là phản ứng thích nghi sinh lý thực v ật mọng nước mơi trường khơ nón g sa mạc • • • • Quang hợp CAM tương tự quang hợp C4: hợp chất 4-carbon tạo trình phản ứng độc l ập với ánh sáng Thực vật cam, axit hữu (chủ yếu malic acid) tích lũ y vào ban đêm giải phóng vào ban ngày, thải khí ca cbonic Enzym PEP carboxylase chịu trách nhiệm để chuyển đổi khí cacbonic cộng với PEP thành axit hữu vào ban đ êm khí khổng mở Trong ánh sáng ban ngày, axit hữu khuếch tán khỏi không bào tế bào (nơi chúng lưu trữ) chuyển đổi trở lại để khí cacbonic tham gia vào 4.4.4 So sánh số đặc điể m nhóm Đặc điểm Cấu tạo Thực vật C3 Thực vật C4 -1 loại tế bào tham gia - loại tế bào tham gia quang hợp (tế bào thịt lá) QH - Tế bào có cấu trúc xếp + Tế bào thịt lớp + Tế bào bao bó mạch - Thịt mỏng hướng tâm - Bao bó mạch xếp lớp Hoạt động khí - Khí khổng mở ban ngày Khí khổng mở ban ngày khổng Cấu trúc lục lạp Lục lạp dạng hạt - Thịt lá: hạt - Bao bó mạch: lamen Nhu cầu to tối 10-25oC 30-45oC ưu Nhu cầu ánh - Trung bình - Mạnh sáng - Điểm no thấp 1/3 AS - Không có điểm no mặt trời tồn phần Điểm bù CO2 30-70 mol/l 0-10mol/l Nhu cầu H2O Cao Thấp (bằng 1/2 thựuc vật C3) Sự kìm hãm O2 - Có - Không (O2 1-100% nồng độ cao không ảnh hưởng) Quang hơ hấp Có Khơng Chất nhận CO2 Ri 1,5 dP - PEP - Ri 1,5 dP Thực vật - loại tế bào tham gia quang hợp (tế bào thịt lá) - Thịt có cấu trúc xếp lớp Khí khổng mở ban đêm Thịt lá: hạt 30-45oC - Thay đổi - Điểm no thấp, 1/3 AS mặt trời toàn phần Thay đổi Thấp Có Có hay khơng - PEP - Ri 1,5 dP 4.5 Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh đến quang hợp • • 4.5.1 Ảnh hưởng ánh sáng đến qu ang hợp 4.5.1.1 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng • • • 4.5.2 Ảnh hưởng CO2 đến quang h ợp 4.5.2.1 Sự khuyếch tán CO2 qua ng hợp 4.5.2.2 Hàm lượng CO2 • 4.5.3 Ảnh hưởng nước • 4.5.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 4.5.5 Ảnh hưởng chấ t khoáng 4.6 Quang hợp với suất trồng • • • • 4.6.1 Quan hệ quang hợp với suấ t Quang hợp trình định suất trồng Tổng số chất khô quang hợp tạo chiếm 90-95% chất khô thực vật 4.6.2 Các biện pháp nâng cao su ất dựa vào quang hợp 4.6.2.1 Tác động vào quang h ... oxi hoá K3Fe (C2O4) 3, xytocrom C, NADP chiếu sáng vào hỗ n hợp Phản ứng phân huỷ nước xảy the o phương trình sau (phản ứng gọi phả n ứng Hill) 4K3Fe (C2O4)3 + H2O + K+ -> 4K4Fe Chu trình phản... khơng khí khơi phục phần màu xanh thực vật nhận ánh sáng mặt trời Năm 1782, Jean Senebier (1 742 -1 809), Thụ • • • • 4. 1 Khái niệm, hình thức tiến hố ý nghĩa quang hợ 4. 1.1 Bản chất quang p hợp Quang... đườ ng hợp chất có 3C (3APG - 3-phos phoglyceric acid )- thực vật C3 Chu trình Kalvin • • Trong chu kỳ này, carbon dioxide (CO2) từ khơng khí kết hợp với loại đườn g 5- carbon (RuBP, ribulose bisphosphate)