VI. HÔ HẤP TẾ BÀO 6.1 Khái niệm hô hấp tế bào
7.6.1. Bản chất của pha sáng:
7.6.1.1 Bản chất của ánh sáng:
Anh sáng của mặt trời có tính hạt (photon) và sóng. E=hγ =hc/λ
H: hằng số planck =6,625 10-34js λ:độ dài sóng ánh sáng
γ: Tần số phát xạ C: Vận tốc ánh sáng
E: năng lượng của 1 photon.
Hình 3.23: Phổ điện từ của ánh sáng (xem hình3.5)
E có thể làm thay đổi trạng thái bình thường của vật chất thành trạng thái kích động không bền. Vật chất ở trạng thái không bền có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bằng các cách sau đây: Phát nhiệt phát xạ huỳnh quang, truyền năng lượng cho phân tử lân cận và truyền điện tử cho phân tử khác.
7.6.1.2 Giai đoạn quang lý:
Chlorophyll hấp thụ năng lượng và trở thành dạng kích động. Tùy vào mức năng lượng E, chlorophyll có thể trở thành:
Singlet 2 có đời sống 10-13-10-12 s Singlet 1 có đời sống từ 10-9-10-8 s Triplet có đời sống 10-3-10-2 s
Singlet có thể mất năng lượng để trở thành triplet. Trạng thái triplet của chlorophyll có vai trò quan trọng trong vận chuyển điện tử và H khử CO2.
Các sắc tố phụ cũng nhận năng lượng ánh sáng và truyền cho chlorophyll.
Hình 3.24: Sơ đồ trạng thái kích động của diệp lục.
Tóm lại: Trong giai đoạn quang lý, chlorophyll hấp thụ năng lượng ánh sáng và trở
7.6.1.3 Quang hóa:
Chlorophyll sử dụng năng lượng hấp thụ vào các phản ứng quang hóa để tạo chất dự trữ năng lượng và các chất khử.
Để thu nhận năng lượng ánh sáng, các sắc tổ tổ chức thành trung tâm gọi là PSI trung tâm phản ứng là P700 và PSII có trung tâm phản ứng là P680. Phản ứng sáng tại PSI và PSII và con đường vận chuyển điện tử không vòng tạo O2, NADPH và ATP. P680 tại trung tâm PSII bị kích động khi hấp thụ tia sáng có bước sóng 680 nm chuyển điện tử cho Pheo, điện tử từ Pheo sau đó được chuyển đến QA, QB, phức hợp cytob6f, PC và đến P700 của trung tâm PSI.
P700 tại trung tâm PSI bị kích động khi hấp thụ tia sáng có bươc sóng 700nm chuyển điện tử cho A0 (một chlorophyll) sau đó đến A1 (quinone), FeSX, FeSA, FeSB, Fd. Fd trạng thái khử cùng với FNR khử NADP+ trong stroma thành NADPH.
Hình 3.25: Con đường vận chuyên điện tử ở màng thylakoid
Bằng đồng vị phóng xạ, các nghiên cứu cho rằng O2 thoát ra từ quang hợp có nguồn gốc từ H2O.
Phản ứng sáng tại PSI và con đường vận chuyển điện tử vòng tạo ATP nhưng không tạo NADPH.
Thay vì điện tử từ P700 chyển đến Fd để khử NADP+ lại chuyển đến phức hợp Cyto b6f rồi đến PC và về P700. Trong con đường vận chuyển điện tử này kèm theo tổng hợp ATP. (Hình 3.25)
7.6.1.4 Sự tổng hợp ATP
Quá trình hình thành ATP do tác động của ánh sáng gọi là quá trình quang phosphoryl hóa. Có hai kiểu quang phosphoryl hóa.: Phosphoryl hóa vòng: Đi kèm với con đường vận chuyển e- vòng (xảy ở thực vật khi gặp điều kiện bất lợi) (1-2ATP.); Phosphoryl hóa không
vòng: Đi kèm với con đường vận chuyển điện tử không vòng (khoảng 4 ATP)
Cùng với sự vận chuyển điện tử từ PQH2 đến PC, phức hợp Cytob6f giải phóng H+ vào phía trong của thylakoid. H+ này và H+ từ phản ứng phân li nước làm tăng nồng độ H+ phía trong hai màng thylakoid. H+ phía trong màng sau đó khuếch tán qua ATpase, enzyme tổng hợp ATP nằm trên màng thylakoid ra stroma. Điều này làm giảm nồng độ H+ trong khoảng giữa hai màng thylakoid và ATP được hình thành ở stroma.
Tóm lại: Pha sáng của quang hợp tạo ATP và NADPH. Hai chất này sẽ được sử dụng
trong pha tối.
7.6.1.5 Quang phân ly nước:
Sau khi phóng thích điện tử bởi tác động của ánh sáng, P680 trở thành dạng oxy hóa mạnh oxy hóa Yz và Yz+ oxy hóa nước giải phóng O2 và H+ vào trong hai màng thylakoid.
Chl*
4 H2O 4H+ + 4 OH-
4 OH- 4 OH + 4 e-
4OH 2H2O + O2
2H2O 4H+ + 4 e- + O2