Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật

Sức mạnh . Năng lượng trong ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển hóa thành hóa năng trong các liên kết hóa học. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của sinh vật.

Cung cấp oxy. Quá trình quang hợp của cây xanh hấp thụ khí cacbonic và thải ra khí oxi giúp điều hòa không khí, giảm hiệu ứng nhà kính, mang lại không khí trong lành cho trái đất và cung cấp oxi cho các sinh vật khác.

Đặc điểm của lá thích nghi với quá trình quang hợp

Đặc điểm bên ngoài của lá

– Diện tích bề mặt lớn giúp lá hấp thụ nhiều ánh sáng hơn

– Các cánh mỏng, tạo điều kiện cho khí ra vào dễ dàng.

– Chứa các tế bào khí khổng ở biểu bì của lá, giúp khí cacbonic khuếch tán bên trong lá đến lục lạp.

Đặc điểm bên trong của lá

– Các tế bào dạng giậu chứa một lượng lớn diệp lục phân bố dưới lớp biểu bì ở mặt trên của lá và hấp thụ trực tiếp ánh sáng chiếu vào mặt trên của lá.

– Tế bào mô xốp chứa ít diệp lục hơn tế bào mô xốp và nằm ở mặt dưới của lá. Trong mô xốp có nhiều khoảng trống để oxy dễ dàng khuếch tán vào tế bào chứa sắc tố quang hợp.

– Gân lá có mạch máu dẫn gồm gỗ và ống rây, từ bó mạch ở cuống lá đến từng tế bào trong mô lá, giúp nước và các ion khoáng đến từng tế bào để thực hiện chức năng của nó. và vận chuyển các sản phẩm của quá trình quang hợp.

– Nhiều tế bào trong lá chứa diệp lục, một bào quan để quang hợp.

Chức năng và thành phần của hệ sắc tố quang hợp của lá

Làm thế nào để thực vật quang hợp? Đó là nhờ sự hiện diện của chất diệp lục cũng như carotenoit trong hệ thống sắc tố quang hợp của lá. Lá cây hấp thụ ánh sáng mặt trời và giúp sắc tố diệp lục hấp thụ năng lượng để quang hợp ở cây xanh. Hệ sắc tố quang hợp của lá gồm hai thành phần chính là diệp lục và carôtenôit.

Trong nhóm tảo và thực vật thủy sinh, có thêm sắc tố phycobilin. Phicobilins là một nhóm sắc tố quan trọng trong tảo và thực vật thủy sinh. Phicobilin hấp thụ ánh sáng ở vùng xanh lục (550 nm) và vàng (612 nm).

Chất diệp lục

Chất diệp lục là một sắc tố hấp thụ ánh sáng xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm). Chất diệp lục rất quan trọng để hấp thụ ánh sáng xanh và đỏ trong quá trình quang hợp. Chất diệp lục bao gồm 2 nhóm:

Chất diệp lục a . Đây là các phân tử p700 và p680 được tìm thấy trong chất diệp lục a. Các phân tử này sẽ trực tiếp tham gia vào quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển hóa thành năng lượng ATP và nadph.

Chất diệp lục b . Chất diệp lục b sẽ liên kết với chất diệp lục a còn lại, hỗ trợ các phân tử p700 và p680 ở trung tâm bằng cách truyền ánh sáng và hấp thụ năng lượng cho nó.

Carotenoid

Carotenoid được biết là truyền năng lượng cho diệp lục a và diệp lục b. Carotenoid bao gồm xanthine và carotenoids, là những sắc tố thứ cấp cho quá trình quang hợp. Caroten hấp thụ ánh sáng ở bước sóng từ 446 đến 476 nm, và lutein hấp thụ ánh sáng ở bước sóng từ 451 đến 481 nm. Carotenoid cũng bảo vệ hệ thống quang hợp khỏi bị cháy nắng khi có ánh sáng mặt trời cường độ cao.

Sơ đồ truyền năng lượng:

Carotenoid? Diệp lục b? Diệp lục a? Diệp lục a ở trung tâm phản ứng.

– Chất diệp lục b: c55h72o6n4mg

– Lutein c40h56on

– Hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời

Tham khảo: CÁCH GIẢI TOÁN TRUNG BÌNH CỘNG LỚP 4 CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO

– truyền năng lượng ánh sáng đến trung tâm phản ứng

-Tham gia chuyển đổi năng lượng ánh sáng hấp thụ thành năng lượng trong các liên kết hóa học atp, nadph

– chỉ hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển nó đến trung tâm phản ứng

– Tham gia vào quá trình lọc ánh sáng và bảo vệ chất diệp lục.

Ý nghĩa của quá trình quang hợp của thực vật

Các sinh vật sống nhờ năng lượng do quang hợp tạo ra thường là nhân tố chính trong chuỗi thức ăn tự nhiên. Các sinh vật còn lại sẽ sử dụng các sản phẩm của quá trình quang hợp để đáp ứng nhu cầu tồn tại của chúng.

Có thể nói, quang hợp là một chuỗi phản ứng hóa học quan trọng và không thể thiếu. Nó tạo ra năng lượng cho cuộc sống. Bồi thường cho các chất hữu cơ đã sử dụng trong suốt cuộc đời. Giúp cân bằng oxy và carbon dioxide trong không khí.

Quá trình quang hợp của thực vật chủ yếu do diệp lục thực hiện. Sắc tố này thường được chứa trong các bào quan được gọi là lục lạp. Hầu hết các bộ phận của nhiều loại cây đều có màu xanh, và năng lượng cho quá trình quang hợp chủ yếu đến từ lá. Quá trình quang hợp ở thực vật, tảo và vi khuẩn lam sử dụng chất diệp lục và tạo ra oxy.

Giai đoạn quang hợp

Quang hợp diễn ra trong bào quan lục lạp và bao gồm hai giai đoạn: sáng và tối

Pha sáng: Là pha trong đó ánh sáng tham gia, bao gồm quá trình hấp thụ ánh sáng và kích thích sắc tố, và sự biến đổi lượng tử năng lượng thành dạng hạt dưới dạng năng lượng hóa học. Hợp chất dự trữ năng lượng ATP và hợp chất khử Nadph2.

Pha tối: là pha không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng, bao gồm quá trình tổng hợp chất hữu cơ sử dụng ATP và nadph2 trong chu trình Calvin.

6co2 + 12 [h2] → c6h12o6 + 6h2o

Photophase và chất diệp lục tham gia vào quá trình quang hợp

Photophase xảy ra trong hệ thống thylakoid chứa các sắc tố quang hợp và bao gồm hai giai đoạn liên tục, quang lý và quang hóa. Ở giai đoạn này, các quá trình sau sẽ diễn ra:

• Hấp ​​thụ năng lượng ánh sáng thông qua chất diệp lục
• Tích trữ năng lượng trong cấu trúc phân tử sắc tố dưới dạng các điện tử kích thích (e-)
• Cung cấp năng lượng cho trung tâm phản ứng
• Chuyển đổi năng lượng trung tâm thành năng lượng hóa học (tính bằng atp, nadph2).

Giai đoạn siêu vật lý

Chất diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh mẽ. Khi một lượng tử ánh sáng (photon) chạm vào chất diệp lục, nó sẽ bị hấp thụ và năng lượng được chuyển cho các electron của phân tử chất diệp lục, chuyển chúng sang trạng thái kích thích ở mức năng lượng cao hơn nhưng không ổn định. Các electron bị kích thích không ổn định và ngay lập tức trở lại trạng thái ban đầu đồng thời giải phóng năng lượng bị hấp thụ. Trong diệp lục phân lập từ tế bào, khi bị chiếu xạ, diệp lục hấp thụ năng lượng và giải phóng ngay dưới dạng huỳnh quang hoặc nhiệt, nhưng nếu chất diệp lục trong lục lạp còn nguyên trong tế bào thì năng lượng lấy từ năng lượng trong phân tử diệp lục. . Trạng thái kích thích được chuyển từ phân tử này sang phân tử khác, đến trung tâm phản ứng rồi chuyển đến chất nhận electron để tham gia chuỗi phản ứng, chuyển hóa thành năng lượng cho tế bào sử dụng

Giai đoạn quang hóa

Có hai quá trình thu năng lượng từ các electron bị kích thích: quá trình photophosphoryl hóa theo chu kỳ và quá trình photophosphoryl hóa mạch vòng.

Quang photphoryl hóa theo chu kỳ: trung tâm phản ứng là p700

• Chất diệp lục hấp thụ photon và chuyển electron sang trạng thái kích thích.
• Điện tử này sẽ được tập trung ở trung tâm phản ứng p700 và chuyển đến chất nhận điện tử sơ cấp.
• Các điện tử tiếp tục được chuyển qua plastocyanin thành ferredoxin (fd) đến phức hợp cytochrome và sau đó đến chất diệp lục. Quá trình này giải phóng 1 atp
• Quá trình này diễn ra theo chu kỳ khi các điện tử được trả lại cho chất diệp lục và một phần năng lượng được sử dụng để phosphoryl hóa gắn vào atp

Sự phosphoryl hóa theo chu kỳ là hình thức quang hợp đầu tiên, hình thức duy nhất ở hầu hết các vi khuẩn quang hợp, và quá trình này không hiệu quả về năng lượng (khoảng 25 kcal / m).

Quá trình photophosphoryl hóa mạch hở:

Gồm: quang hệ i, quang hệ ii và quang phân của nước. Đây là một cơ chế thu hoạch năng lượng hiệu quả hơn.

Tâm phản ứng của quang hệ i là p700 (phân tử diệp lục có cực đại hấp thụ ở 700 nm), còn tâm phản ứng của quang hệ ii là p680 (phân tử diệp lục có cực đại hấp thụ ở bước sóng 680 nm). Chúng hấp thụ hai photon để chuyển sang trạng thái kích thích. Năng lượng hấp thụ này sẽ được sử dụng cho quá trình phosphoryl hóa để tạo thành ATP và nadph2

Quá trình quang phân trong nước là quá trình bắt đầu quá trình phosphoryl hóa này. Quá trình quang phân của nước như sau:

Vào cuối photophase, 3 sản phẩm được hình thành: atp, nadph2 và oxy. Oxy sẽ được giải phóng vào không khí, đồng thời năng lượng atp và chất khử nadph2 sẽ được sử dụng để khử CO2 trong pha tối của quá trình quang hợp, tạo ra chất hữu cơ cho cây.

Pha tối và sự đồng hóa carbon dioxide trong quang hợp

Pha tối xảy ra ở phần chất nền (chất nền) của lục lạp. Quá trình đồng hóa CO2 xảy ra theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào hệ thực vật c3, c4 và cam. Trong số đó, sự đồng hóa co2 ở cây c3 xảy ra thông qua chu trình đe (Hình 12), và ở cây c4, sự cố định co2 xảy ra thông qua chu trình giãn nở trong lục lạp của tế bào trung mô. Trong khi quá trình khử co2 xảy ra thông qua chu trình canvil trong lục lạp của tế bào vỏ (Hình 13), ở cây cam, sự cố định co2 (chu trình nở-giãn) xảy ra vào ban đêm, trong khi deco2 (chu trình cantilever) xảy ra vào ban ngày (Hình . 14)..

Chu trình Calvin:

Chu trình này có 3 giai đoạn: cố định CO2, khử cacbon và tái tạo chất nhận CO2.

Giai đoạn cố định co2: Dưới tác dụng của 1,5 bisphotphat cacboxylase ribosom, co2 kết hợp với một phân tử 1,5 bisphotphat ribosom (rubisco) để tạo thành hợp chất 6c. Chất này không bền và nhanh chóng bị phân hủy thành 2 hợp chất 3c, 3 photphoglycerat, sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình canxit.

Giai đoạn khử CO2: Sản phẩm đầu tiên là glycerol-3-phosphate, ngay lập tức bị khử thành glyceraldehyd-3p (g3p) với sự tham gia của nadph. Giai đoạn này cần ATP và Nadph2 từ giai đoạn sáng.

Giai đoạn tái sinh của thụ thể co2: g3p có thể được coi là sản phẩm cuối cùng của quá trình quang hợp, vì chất này là thức ăn mà tế bào có thể sử dụng, nhưng khó vận chuyển và dự trữ nên một phần chất này bị tách ra khỏi quá trình quang hợp. . Chu trình đi theo hướng tổng hợp glucôzơ, sau đó từ glucôzơ có thể tổng hợp các chất hữu cơ khác, như cacbohydrat, mạch hở, axit béo, axit amin … Phần lớn g3p trải qua một loạt phản ứng phức tạp mới kết thúc. Thụ thể, rubisco, đóng vòng lặp. Giai đoạn này cần 6 atps để tạo ra đủ lượng CO2 tiếp nhận để tạo thành 1 phân tử glucose. Vì vậy, để tổng hợp các phân tử hexose theo chu trình Calvin, pha sáng cần cung cấp 18 phân tử ATP và 12 nadph2 (tỉ lệ 3/2). Đây là giai đoạn ánh sáng phải đảm bảo đủ năng lượng. Nếu vì lý do nào đó mà thiếu năng lượng thì quá trình khử khí cacbonic bị kìm hãm.

Tham khảo: Nghị lực sống là gì? Ý nghĩa của nghị lực trong cuộc sống

Ý nghĩa của Chu trình Calvin

• Chu trình C3 là chu trình cơ bản nhất trong giới thực vật và tồn tại ở tất cả các loài thực vật, không phân biệt cao hay thấp, dù là c3, c4 hay thực vật
• Tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quá trình quang hợp trong chu kỳ. Đó là các hợp chất c3, c4, c5, c6… Các chất này là nguyên liệu để tổng hợp các sản phẩm quang hợp thứ cấp là đường, tinh bột, axit amin, protein… tùy theo tính chất của sản phẩm. Mặc dù các sản phẩm phụ của quá trình thu hoạch và xuất khẩu là khác nhau, chúng đều có nguồn gốc từ các sản phẩm sơ cấp của quá trình quang hợp.

Vòng lặp chùng chậm (vòng lặp c4):

Chất nhận co2 đầu tiên là phosphoenolpyruvate (pep), sản phẩm quang hợp sơ cấp là oxaloacetate (aoa), 4 nguyên tố tiếp theo, aoa có thể bị khử thành malate hoặc có thể được kết thúc thành axit amin aspartate. Malate được chuyển từ tế bào trung mô sang tế bào vỏ mạch.

Quang hợp rõ ràng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, co2, nước, chất khoáng … Hoạt động quang hợp quyết định 90-95% năng suất cây trồng, vì vậy cần phải có các biện pháp. Điều chỉnh quang hợp thích nghi với điều kiện ngoại cảnh nâng cao năng suất cây trồng, phục vụ đời sống con người.

So sánh quang hợp và hô hấp

Quang hợp và hô hấp là hai khái niệm thường được kết hợp với nhau. Đôi khi có sự nhầm lẫn giữa hai khái niệm này, vì vậy hãy cùng làm rõ từng khái niệm qua bảng dưới đây.

– Hô hấp kỵ khí

– Vòng lặp Crepe

– Chuỗi vận chuyển điện tử

Quang hợp và năng suất cây trồng

– Phân tích thành phần hóa học của các sản phẩm thực vật như sau: c chiếm 45%, o chiếm 42%, h chiếm 6,5%. Tổng 3 nguyên tố này chiếm 90-95% (được tách ra từ co2 và h2o nhờ quá trình quang hợp), còn lại 5-10% là nguyên tố khoáng. Quang hợp quyết định năng suất cây trồng.

+ Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích lũy trên một ha mỗi ngày trong mùa sinh trưởng của cây trồng.

+ Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích lũy trên một ha mỗi ngày trong mùa sinh trưởng của cây trồng.

– Cách cải thiện năng suất cây trồng thông qua kiểm soát quang hợp:

a) Tăng diện tích lá

-Tăng diện tích hấp thụ ánh sáng của lá là tăng diện tích quang hợp, làm tăng tích lũy chất hữu cơ trong cây và tăng năng suất cây trồng.

– Các biện pháp tăng diện tích lá: áp dụng các biện pháp nông học như bón phân, tưới nước hợp lý, thực hiện các biện pháp chăm sóc phù hợp với giống cây trồng và loài cây.

b) Tăng khả năng quang hợp

– Cường độ quang hợp là chỉ số đánh giá hiệu quả của bộ máy quang hợp (lá).

– Điều khiển hoạt động quang hợp của lá thông qua các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp như tưới nước, bón phân, chăm sóc hợp lý. … có thể tăng khả năng quang hợp

– Chọn tạo giống cây trồng mới có cường độ quang hợp cao.

c) Tăng hệ số kinh tế

– Tuyển chọn những giống cây trồng có tỷ lệ sản phẩm quang hợp phân bố cao đến các bộ phận có giá trị kinh tế (hạt, củ, quả, lá …) với tỷ lệ cao.

– Các biện pháp nông học (ví dụ như bón phân thích hợp).

Quan trọng đối với sự sống trên Trái đất, quang hợp tạo ra oxy để cung cấp năng lượng thông qua quá trình quang hợp, nhờ vào chất diệp lục. Tóm lại, nếu không có quá trình quang hợp của thực vật thì khó có thể tồn tại các sinh vật như ngày nay. Với những thông tin trên, bạn sẽ hiểu quang hợp là gì và nó có chức năng gì. thpt Sóc Trăng mong rằng các bạn có thể cùng nhau đóng góp thêm nhiều thảm thực vật để giúp cho sự sống tồn tại và phát triển.

Qua bài viết trên, Trường Đại học Sóc Trăng giúp các bạn học sinh hiểu rõ hơn quang hợp là gì, quá trình quang hợp ở thực vật, so sánh quang hợp và hô hấp, v.v. Hãy truy cập vào trang web của trường Đại học Sóc Trăng để tìm những bài viết hữu ích và thủ tục dự thi cho việc học của bạn.

Nhà xuất bản: thpt Sóc Trăng

Danh mục: Giáo dục

Xem thêm: Top 9 bài phân tích khổ 1 Đây thôn Vĩ Dạ hay nhất