Bài giảng Sinh học Lớp 11 - Bài 9: Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và cam - Điêu Thị Mai Hoa

zophotphat + Aldehyt photphoglyxeric 
 SeP ALPG 
Transketoaza 
Ribozo P + Xilulozo P 
Xilulozo P 
Ribulozo P 
Ribulozo –P- epimeraza 
Ribozo P 
Ribulozo P 
Ribulozo DP + ADP 
Ribulozo P 
Ribulozo photphokinaza 
Ribozo photphatizomeaza 
Chu trình cố định CO 2 ở thực vật C 3 
C 5 
6 
C 3 
12 
C 6 
6 
C 5 
6 
C 3 
12 
C 3 
2 
C 6 
2 
C 5 
2 
C 4 
2 
C 3 
2 
C 3 
2 
C 6 
C 7 
2 
C 5 
2 
C 5 
2 
ATP 
ADP 
CO 2 
NADPH 2 
NADP 
ATP 
ADP 
I- THÖÏC VAÄT C 3 
 T óm tắt : Chu trình Calvin goàm 3 giai ñoaïn : 
I- THÖÏC VAÄT C 3 
+ Giai ñoaïn coá ñònh CO 2 : 
+ Giai ñoaïn khöû : 
+ Giai ñoaïn taùi sinh  chaát nhaän CO 2 ban ñaàu : 
AlPG  ATP   Rib -1,5– ñiP 
R- 1,5 – DP + CO 2 -> APG 
Coá ñònh CO 2 
Khöû 
Taùi  sinh  chaát  nhaän CO 2 ban ñaàu 
APG 
ATP, NADPH 
AlGP 
Như vậy thực vật C 3 trong pha tối đã sử dụng 3 ATP và 2 NADPH để cố định CO 2 
Ý nghĩa của chu trình C 3 
  Chu trình C 3 là chu trình quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật xảy ra trong tất cả thực vật , Trong chu trình tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp : C3, C5, C6 là các nguyên liệu để tổng hợp nên các sản phẩm quang hợp thứ cấp như đường , tinh bột , axit amin , protein, 
I- THÖÏC VAÄT C 3 
Ñaëc ñieåm cuûa nhoùm 
thöïc vaät C 4 
Söï coá ñònh CO 2 trong pha toái cuûa 
thöïc vaät C 4 
YÙ nghóa chu trình C 4 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
C ây C 4 goàm moät soá loaøi thöïc vaät soáng ôû vuøng nhieät ñôùi vaø caän nhieät ñôùi ( mía , ngoâ , keâ , rau deàn , coû daïi ,) 
RAU DEÀN 
NGOÂ 
MÍA 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
CAÁU TRUÙC LAÙ THÖÏC VAÄT C 4 
Stroâma 
LUÏC LAÏP 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
 Chu trình C 4 : dieãn ra trong chaát neàn cuûa luïc laïp  ôû teá baøo nhu moâ . 
Đặc điểm của thực vật C4 
+ Tế bào thịt lá chứa lục lạp . có cấu trúc grana phát triển , thực hiện chu trình C4. 
+ Tế bào bao quanh bó mạch nằm sát cạnh các bó mạch dẫn , chứa lục lạp của tế bào vòng bao quanh bó mạch với cấu trúc grana kém phát triển . 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
Chu trình Hatch – Slack – Chu trình C4 
- Theo Hatch và Slack, ở một số cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới như mía , ngô , rau dền , cỏ gấu . Chúng hoạt động quang hợp theo một con đường riêng gọi là con đường quang hợp của thực vật C 4 . 
Quá trình cố định CO 2 ở thực vật C 4 gồm hai phần : 
Phần 1: diễn ra ở tế bào thịt lá theo chu trình C 4. 
Phần 2: diễn ra ở tế bào bao bó mạch theo chu trình C 3 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
PHATOÁITRONGQUANGHÔÏPÔÛTHÖÏCVAÄTC 4 
CO 2 
Chaát 3C 
( axit piruvic ) 
CO 2 
APG 
AlPG 
Rib-1,5-ñiP 
CHU 
TRÌNH 
C 4 
PEP 
CHU TRÌNH C 3 
( CAlVIN ) 
Chaát 4C 
( axit oâxaloâaxeâtic 
 axit malic ) 
C 6 H 12 O 6 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
2.1.Phần 1:Chu trình cacbonxi hóa ( sơ bộ cố định CO 2 ) 
Axit pyruvic + ATP 
 PA 
Pyruvatphotphodikinaza 
Axit photphoenolpyruvic + ADP 
 PEP 
Axit photphoenolpyruvic +CO 2 
 PEP 
photphoenolpyruvatcacboxilaza 
Axit Oxaloaxetic + P vô cơ 
 AOA 
Axit Oxaloaxetic + Ribulozodiphotphat 
 AOA RiDP 
Axitphotphoglixeric + Pyruvat 
 APG AP 
Axit Oxaloaxetic 
 AOA 
Axit malic 
NADPH 2 
NADP 
Axit pyruvic 
 AP 
malatdehidrogenaza 
NH 3 
Axit Asparatic 
2.2. Phần 2:Chu trình tổng hợp Monosaccarit 
Chu trình này giống với chu trình Canvil - Benson . Nhưng ở thực vật C 4 có hai dạng lục lạp với cấu trúc khác nhau . Do đó chu trình cacbonxi hóa xảy ra ở lục lạp của tế bào mô giậu , còn chu trình tổng hợp monosaccarit xẩy ra ở tế bào bao bó mạch 
- Chất nhận CO 2 đầu tiên không phải là hợp chất 5C (RDP) mà một chất 3C là photphoenol pyruvic (PEP). Do vậy , sản phẩm đầu tiên trong quang hợp của thực vật này là một hợp chất có 4C là axit oxaloaxetic (AOA). 
- Enzym cố định CO 2 đầu tiên là PEP- cacboxilaza,là một enzym có hoạt tính mạnh , có ái lực với CO 2 gấp 100 lần so với enzym RDP- cacboxilaza . Do vậy , năng lực cố định CO 2 ở của thực vật C 4 là rất lớn và rất có hiệu quả . Nó có thể cố định CO 2 ở nồng độ cực kỳ thấp . Chính vì vậy mà chu trình C 4 được chuyên hoá cho việc cố định CO 2 có hiệu quả nhất . 
II- THÖÏC VAÄT C 4 
Chu trình cố định CO 2 ở thực vật C 4 
 Photphoenolpyruvat 
 PEP 
Oxaloacetat 
 AOA 
Aspartat 
Malat 
NDAPH 
NADPH + 
Pyruvat 
CO 2 
AMP+ ATP ->2 ADP 
C 4 
CO 2 
Chu trình Canvil - Benzon 
Tế bào thịt lá 
Tế bào bao bó mạch 
Cầu sinh chất 
Mạch dẫn 
ATP 
AMP +PP 
 Như vậy quá trình cố định CO 2 của thực vật C 4 đã tiêu tốn 5 ATP và 2 NADPH 
Ngoài ra thực vật C 4 có một số đặc tính nổi bật khác như điểm bù CO 2 rất thấp vì khả năng cố định CO 2 rất cao , không có quang hô hấp sáng hoặc rất yếu nên giảm thiểu sự phân huỷ chất hữu cơ giải phóng CO 2 ngoài sáng , cường độ quang hợp thường cao và năng suất sinh vật học cao  
II- THÖÏC VAÄT C 4 
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật C 4 
Hoạt động quang hợp của các cây C 4 mạnh hơn và có hiệu quả hơn các thực vật khác . Kết quả là năng suất sinh vật học của cây C 4 thường rất cao . 
Xét về tiến hoá thì các cây C 4 có con đường tiến hoá hơn thực vật C 3 và CAM. 
Ñaëc ñieåm cuûa nhoùm 
thöïc vaät CAM 
Söï coá ñònh CO 2 trong pha toái cuûa 
thöïc vaät CAM 
YÙ nghóa chu trình CAM 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
DÖÙA 
THANH LONG 
XÖÔNG ROÀNG 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Thực vật CAM gồm các loại cây sống trong điều kiện khô hạn và là những loài mọng nước : Xương rồng , Thanh Long, Dứa  
 Dieãn ra trong chaát neàn cuûa luïc laïp ôû teá baøo nhu moâ . 
Stroâma 
LUÏC LAÏP 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Đồng hóa CO 2 ở cây mọng nước – Chu trình CAM 
 Một số thực vật sống trong điều kiện khô hạn ( hoang mạc ). Chúng không được phép mở khí khổng vào ban ngày mà chỉ mở vào ban đêm , khi nhiệt độ không khí giảm xuống . Do vậy CO 2 chỉ được xâm nhập vào lá vào ban đêm mà thôi . Nên sự cố định CO 2 vào ban đêm và khử CO 2 vào ban ngày . 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Ban đêm , khi nhiệt độ không khí giảm xuống thì khí khổng mở ra để thoát hơi nước và CO 2 sẽ xâm nhập vào lá khi khí khổng mở . 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Axit photphoenolpyruvic + CO 2 
 PEP 
Axit Oxaloaxetic 
AOA 
Matlat 
Ban ngày : 
 Khi khí khổng đóng sẽ diễn ra chu trình Calvin- Benson để tổng hợp các hợp chất hữu cơ 
Tinh bột 
3 Gluco 6 photphat 
3 Alđehit photpho glixeric 
3 Ribulozo 5 Photphat 
3 Ribulozo 1,5 di photphat 
6Axit photpho glixeric 
6 photpho enol pyruvat 
6 Axit Oxaloaxetic 
6 Malat 
Chu trình cố định CO 2 ở thực vật CAM 
CO 2 
6 photphoenol pyruvat 
6 Pyruvat 
6 2Axit photphoglixeric 
6 3Axit photphoglixeric 
6 1,3Axit photphoglixeric 
Fructo1,6diphotphat 
Chu trình 
 Canvil - Benzon 
CO 2 
 Sơ đồ về con đường quang hợp của thực vật CAM 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Ban ñeâm ( khí khoång môû ) 
+ Chu trình C 4 : dieãn ra ban ñeâm , luùc khí khoång mô û . 
- Coá ñònh CO 2 theo : 
- Chaát nhaän CO 2 ñaàu tieân : 
- Saûn phaåm ñaàu tieân : 
Hôïp chaát 4 cacbon 
PEP ( phoâtphoenolpiruvat ) 
+ Chu trình C 3 : dieãn ra ban ngaøy , luùc khí khoång ñoùng . 
Ban ngaøy ( khí khoång ñoùng ) 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
Như vậy về cơ bản quá trình cố định CO 2 ở thực vật CAM là giống với thực vật C 4. Nhưng có điểm khác biệt , nếu ở thực vật C 4 con đường cố định CO 2 được phân biệt về mặt không gian , thì ở CAM được phân biệt về thời gian . 
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật CAM 
- Đây là con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn của các thực vật mọng nước . Nhờ con đường quang hợp này mà khả năng chịu hạn của chúng rất cao , hơn hẳn các thực vật chịu hạn khác . 
- Do quang hợp trong điều kiện quá khó khăn nên cường độ quang hợp của các thực vật mọng nước thường thấp , năng suất sinh vật học cũng vào loại thấp và sinh trưởng chậm hơn các thực vật khác . 
III- THÖÏC VAÄT CAM 
PHA TOÁI 
Thöïc vaät CAM 
Thöïc vaät C 4 
Thöïc vaät C 3 
Đặc điểm 
giống nhau giữa quá trình cố định CO 2 của các nhóm thực vật 
- Cả 3 quá trình đều có chu trình Canvin tạo ra AlPG rồi từ đó hình thành một hợp chất cacbohidrat , axit amin , protein, lipit ...- Đều có 3 giai đoạn là giai đoạn cố định CO 2 , giai đoạn tái cố định CO 2 và giai đoạn tái sinh chất nhận CO 2 . 
Glucose 
Đặc điểm so sánh 
Thực vật C 3 
Thực vật C 4 
Thực vật CAM 
Đại diện 
Đa số gặp ở các loài thực vật như : rêu , lúa mì , cam 
Thực vật sống ở vùng nhiệt đới như mía , ngô .. 
Thực vật sống khô hạn : Thanh Long, xương rồng  
Lá 
Lá bình thường 
Lá bình thường 
Lá mọng nước 
Lục lạp 
một loại ở TB mô giậu , có hạt 
hai loại ở TB ở mô giậu và mô bao bó mạch , có hạt hay không thành hạt 
một loại ở tế bào mô giậu , có hạt 
Diệp lục a/b 
3 
4 
<3 
TB bao bó mạch 
Không phát triển 
Phát triển 
Không phát triển 
Đặc điểm so sánh 
Thực vật 
 C 3 
Thực vật 
C 4 
Thực vật 
CAM 
Con đường cố định CO 2 
Calvin- Benson 
Hatch - Slack 
Hatch - Slack 
Chất nhận CO 2 đầu tiên 
Ribulozo di photphat 
Photpho enol pyruvat 
Photpho enol pyruvat 
Sản phẩm đầu tiên 
Axit photpho Glixeric 
Axit Oxalo Axetic 
Axit Oxalo Axetic 
Không gian 
Chỉ xảy ra ở tế bào mô giậu 
Xảy ra ở tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch 
Chỉ xảy ra ở tế bào mô giậu 
Thời gian 
Ban ngày 
Ban ngày 
Cả ngày lẫn đêm 
Tóm lại qúa trình đồng hóa CO 2 ở cây xanh là một quá trình phức tạp bao gồm các hướng khác nhau với những sản phẩm khác nhau , các sản phẩm này có quan hệ mật thiết với các quá trình trao đổi chất khác nhau xẩy ra ở cây xanh . 
Tài liệu tham khảo : 
1.Nguyễn Duy Minh (1981), Quang hợp , NXB Giáo Dục , Tr 68-89 
2. Nguyễn Như Khanh,Cao Phi Bằng (2008), Sinh lý học thực vật , NXB Giáo Dục Tr 195-207 
3.Phạm Đình Thái - Nguyễn Duy Minh - Nguyễn Lương Hùng (1987), Sinh lý học thực vật , NXB Giáo Dục Tr18 - 48 
4.Vũ Văn Vụ(1998) Sinh lý học thực vật , NXB Giáo Dục Tr 88- 103. 
Trang Web: 
	 http:// www.google.com.vn / 
	 http:// www.sinhhocvietnam.com/vn / 
	 http:// www.dthu.edu.vn 
	 http:// thuviensinhhoc.com 
	http:// diendankienthuc.net 
Mọi đóng góp xin gửi về : Thachdu@gmail.com 
Tronghongduc@gmail.com 
CẢM ƠN 
QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN