TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Quá trình quang hợp chia thành 2 pha : pha sáng và pha tối.
Quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM chỉ khác nhau chủ yếu trong pha tối
I. THỰC VẬT C3
1. Pha sáng
- Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
- Pha sáng diễn ra ở tilacoit
- Nguyên liệu : năng lượng ánh sáng mặt trời và ôxi được giải phóng qua quang phân li nước
- Sản phẩm của pha sáng: ATP, NADPH và O2.
2. Pha tối
- Pha tối (pha cố định CO2 diễn ra ở chất nền (strôma) của lục lạp.
- Nguyên liệu : CO2 và sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH
- Sản phẩm : cacbohidrat
- Pha tối diễn ra theo chu trình Canvin, có 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn cố định CO2 : CO2 bị khử để tạo nên sản phẩm đầu tiên của quang hợp là hợp chất 3C axit photphoglixeric (APG)
+ Giai đoạn khử axit photphoglixeric (APG) thành aldehit photphoglixeric (AlPG)
+ Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là ribulozo – 1,5 – điphotphat (Rib – 1,5 – điP)
Kết thúc giai đoạn khử có phân tử AlPG, là chất khởi đầu để tổng hợp nên C6H12O6 , rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarozo, axit amin, lipit trong quang hợp.
II. THỰC VẬT C4
1. Đại diện
Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới như : mía, rau dền, ngô, cao lương, kê…
2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4
Pha tối gồm chu trình quang hợp ở thực vật C4 bao gồm: cố định CO2 tạm thời (chu trình C4) và tái cố định CO2 theo chu trình Canvin. Cả hai chu trình đều diễn ra vào ban ngày, nhưng ở 2 loại tế bào khác nhau trên lá.
- Giai đoạn cố định CO2 tạm thời diễn ra ở tế bào mô giậu
+ Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C (photphoenol pyruvic – PEP)
+ Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic – AOA), sau đó chuyển hóa thành một hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch
- Giai đoạn tái cố định CO2 diễn ra ở tế bào bao bó mạch
+ AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit pyruvic
+ Axit pyruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
+ Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3
- Thực vật C4 ưu việt hơn thực vật C3 : cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, thoát hơi nước thấp hơn. Nhờ vậy, thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3 .
III. THỰC VẬT CAM
- Thực vật CAM gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn (xương rồng) và các loài cây trồng như dứa, thanh long. Để tránh mất nước do thoát hơi nước, khí khổng của các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm. Do đó thực vật CAM cố định CO2 theo con đường CAM.
- Con đường CAM giống với con đường C4 chỉ khác là về thời gian: cả hai giai đoạn của con đường C4 đều diễn ra vào ban ngày, còn đối với con đường CAM thì : giai đoạn cố định CO2 tạm thời được thực hiện vào ban đêm, lúc khí khổng mở; còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng.
CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA
Câu hỏi in nghiêng trang 41 Sinh 11 Bài 9
Xem hình 9.1 và 9.2 rồi chỉ rõ sản phẩm của pha sáng chuyển cho pha tối là gì?
Lời giải:
Sản phẩm của pha sáng bao gồm O2, NADPH và ATP trong đó O2 được thải ra môi trường ngoài còn NADPH, ATP đi vào pha tối để tiếp tục quá trình chuyển hóa.
Câu hỏi in nghiêng trang 41 Sinh 11 Bài 9
Hãy chỉ ra trên hình 9.2 các điểm mà tại đó sản phẩm của pha sáng đi vào chu trình Canvin.
Lời giải: Tại giai đoạn cố định CO2 một phân tử CO2 được kết hợp vào một trong hai phân tử ba carbon ( glyceraldehyd 3-phosphate hoặc G3P), trong đó sử dụng hai phân tử ATP và hai phân tử NADPH của pha sáng cung cấp và giai đoạn khử APG (axit photphoglixeric) thành AlPG (Aldehit photphoglixeric) với sự tham giai của ATP và NADPH tại đó sản phẩm của pha sáng đi vào chu trình Canvin.
Câu hỏi in nghiêng trang 42 Sinh 11 Bài 9
Quan sát các hình 9.2 và 9.3, hãy rút ra những điểm giống nhau và khác nhau về quang hợp giữa thực vật C3 và thực vật C4.
Lời giải:
Điểm giống nhau và khác nhau về quang hợp giữa thực vật C3 và thực vật C4.
* Giống nhau:
- Pha sáng chuyển hóa năng lượng ở tilacoit, diệp lục hấp thụ ánh sáng biến đổi thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH
- Ở pha tối có chu trình Canvin
* Khác nhau: ngoài chu trình Canvin thực vật C4 có thêm chu trình C4
Tiêu chuẩn | Thực vật C3 | Thực vật C4 |
Chất nhận CO2 đầu tiên | Ribulozo – 1,5 – diP (5 cacbon) | PEP (3 cacbon) |
Sản phẩm cố định CO2 đầu tiên | APG (3 cacbon) | AOA (4 cacbon) |
Tiến trình | Tại pha tối 1 giai đoạn là chu trình Canvin (C3) xảy ra trong các tế bào nhu mô thịt lá | Tại pha tối gồm 2 chu trình:chu trình C4 và C3: + Giai đoạn 1: Chu trình C4 xảy ra trong tế bào nhu mô thịt lá. + Giai đoạn 2: Chu trình C3 xảy ra trong lục lạp của các tế bào bao bó mạch. |
Thời gian cố định CO2 | Ngày và đêm | Đêm |
Điểm bù CO2 | Trung bình | Thấp |
Nơi cố định CO2 | Tế bào nhu mô thịt lá | Tế bào nhu mô thịt lá và tế bào bao bó mạch |
Khả năng tiêu tốn năng lượng | Ít, 18 ATP | Nhiều, 24 ATP |
BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 43 SGK Sinh 11)
Nêu khái niệm và điều kiện cần có của pha sáng trong quang hợp.
Lời giải:
- Pha sáng là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa hoc trong ATP và NADPH (SGK tr43).
- Pha sáng diễn ra ở tilacoit chỉ khi có chiếu sáng.
Bài 2 (trang 43 SGK Sinh 11)
Oxi trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu?
Lời giải:
Oxi trong quang hợp có nguồn gốc từ quá trình quang phân ly nước, phân tử nước bị phân li bởi tác động của năng lượng ánh sáng được diệp lục hấp thụ, một phân tử O2 được giải phóng, quá trình diễn ra trong xoang tilacoit theo sơ đồ phản ứng sau:
2H2O (Ánh sáng,diệp lục) → 4H+ + 4e- + O2
Bài 3 (trang 43 SGK Sinh 11)
Sản phẩm của pha sáng là gì?
Lời giải:
Sản phẩm của pha sáng là: ATP, NADPH và O2, ATP và NADPH tiếp tục đi vào pha tối còn O2 được giải phóng ra ngoài môi trường.
Bài 4 (trang 43 SGK Sinh 11)
Những hợp chất nào mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hóa CO2 thành cacbohiđrat?
Lời giải:
ATP và NADPH là các hợp chất mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hóa CO2 thành cacbôhiđrat (tinh bột, saccarozo, axit amin, lipit).
Bài 5 (trang 43 SGK Sinh 11)
Quan sát các hình 9.2, 9.3 và 9.4, nêu sự giống nhau và khác nhau giữa các con đường C3, C4 và con đường CAM.
Lời giải:
* Giống nhau: pha sáng chuyển hóa năng lượng của ánh áng thành năng lượng liên kết hóa học và pha tối đều có chu trình cavin.
* Khác nhau:
Đặc điểm | Con đường C3 | Con đường C4 | Con đường CAM |
Chất nhận CO2 đầu tiên | Ribulozo – 1,5 – diP (5 cacbon) | PEP (3 cacbon) | |
Sản phẩm cố định CO2 đầu tiên | APG (Hợp chất 3 cacbon) | AOA (Hợp chất 4 cacbon) | |
Tiến trình | Tại pha tối 1 giai đoạn là chu trình Canvin (C3) xảy ra trong các tế bào mô giậu | Tại pha tối gồm 2 chu trình: chu trình C4 và C3: + Giai đoạn 1: Chu trình C4 xảy ra trong tế bào mô giậu. + Giai đoạn 2: Chu trình C3 xảy ra trong lục lạp của các tế bào bao bó mạch. | Các giai đoạn gần giống với C4 tuy nhiên giai đoạn cố định CO2 diễn ra vào ban đêm, còn chu trình canvin diễn ra vào ban ngày |
Thời gian cố định CO2 | Ngày và đêm | Ngày | Đêm |
Điểm bù CO2 | Trung bình | Thấp | Thấp |
Nơi cố định CO2 | Tế bào mô giậu | Tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch | Tế bào mô giậu |
Khả năng tiêu tốn năng lượng tạo ra 1 glucozo | 12 NADPH, 18 ATP | 12 NADPH, 30 ATP | 12 NADPH, 39 ATP |
Bài 6 (trang 43 SGK Sinh 11)
Pha sáng quang hợp cung cấp cho pha tối sản phẩm nào sau đây?
A - CO2 và ATP.
B - Năng lượng ánh sáng,
C - Nước và O2.
D - ATP và NADPH.
Lời giải:
Đáp án: D.
Bài 7 (trang 43 SGK Sinh 11)
Giai đoạn quang hợp thực sự tạo nên C6H12O6 ở cây mía là giai đoạn nào sau đây?
A - Quang phân li nước
B - Chu trình Canvin
C - Pha sáng.
D - Pha tối.
Lời giải:
Đáp án: B.
