Bài giảng Sinh học Lớp 11 - Pha sáng quang hợp - Lê Thị Hồng Nhung

Pha sáng quang hợp 
Sinh viên: Lê Thị Hồng Nhung 
Lớp: k8sinh-CNTN 
Giáo viên: GS.TS Vũ Văn Vụ 
Nội dung 
Khái niệm chung về quang hợp 
Nội dung của pha sáng 
Giai đoạn quang vật lí 
Giai đoạn quang hóa học 
Giai đoạn photphorin hoá 
Nhìn chung về quang hợp 
Quang hợp là quá trình biến đổi năng lựợng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học dưới dạng các hợp chất hữu cơ. 
 Cây xanh hấp thu năng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ ( glucose ) từ các chất vô cơ là CO 2 và H 2 O . 
Phương trình tổng quát: 
 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O 
SUN 
photons 
glucose 
Ý nghĩa của quang hợp: 
Nguồn cung cấp chủ yếu các chất hữu cơ cho mọi sự sống 
Biến đổi ánh sáng thành dạng năng lượng hóa học 
Giữ cân bằng nồng độ CO 2 và O 2 trong khí quyển. 
Bản chất : là quá trình oxi hóa-khử 
quá trình oxi hóa thuộc pha sáng 
 quá trình khử thuộc pha tối 
Photosynthesis 
includes 
of 
take place in 
takes place in 
uses 
to produce 
to produce 
use 
Light- 
dependent 
reactions 
Calvin cycle 
Thylakoid 
membranes 
Stroma 
NADPH 
ATP 
Energy from 
sunlight 
ATP 
NADPH 
O 2 
Chloroplasts 
High-energy 
sugars 
Pha sáng 
Xảy ra trên màng thilakoid 
Là quá trình oxihóa (mất điện tử hoặc nhận oxy) 
Trong mỗi bước quả chuỗi vận chuyển điện tử, electron bị mất dần năng lượng 
Sun 
Chlorophyll passes energy down through the electron transport chain. 
 for the use in light-independent reactions 
bonds 
P 
to ADP 
forming ATP 
oxygen 
released 
splits 
H 2 O 
H + 
NADP + 
NADPH 
Light energy transfers to chlorophyll. 
Energized electrons provide energy that 
Sắc tố quang hợp 
Định vị trên màng thylakoid 
Mọi sinh vật quang hợp đều có Chlorophyll a. Các sắc tố phụ bao gồm Chl b, c, d; carotenoid; phycobilin ở thực vật bậc thấp. 
Chlorophyll bao gồm 4 nhân pyron liên kết với nhau bằng các cầu nối metyl để tạo vòng porphyrin với các nguyên tử Mg ở giữa. 
Quang phổ hấp thu: 2 vùng hấp thu là xanh lam(430nm) và đỏ(662nm) 
Chlorophyll a: 
 C55H72O5N4Mg 
Chlorophyll b: 
 C55H70O6N4Mg 
Giai đoạn quang vật lí 
 Chl + h ν Chl * Chl 
Bao gồm 
	-Quá trình hấp thụ năng lượng 
 -Sự di trú tạm thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử chlorophin 
Chlorophin ở trạng thái bình thường 
Chlorophin trạng thái kích thích 
Chlorophin ở trạng thái bền thứ cấp 
 -Đầu tiên, điện tử được đẩy tới mức năng lượng cao hơn do hấp thụ ánh sáng. 
 -Sau đó electron đó tác động vào các chất vận chuyển e => đi vào giai đoạn quang hóa học 
Quang hệ I (PSI) 
Quang hệ I 
Quang hệ II 
Phức hệ ăng ten 
Giai đọan quang hóa hóa học 
Là giai đoạn chlorophin sử dụng năng lượng photon hấp thụ được vào các phản ứng quang hóa để hình thành nên các hợp chất dự trữ năng lượng và các hợp chất khử 
Bao gồm 
Quang hóa khởi nguyên 
Quang phân li nước 
Photphorin hóa 
Quang hóa khởi nguyên 
Là quá trình hình thành thuận nghịch chlorophin khử 
bởi các phản ứng sáng 1 và phản ứng sáng 2 
Quang khử Chl và oxi hóa chất cho e 
AH 2 + Chl Ch - + AH 2 + ChlH + AH A + ChlH 2 
Chl chuyển e cho chất nhận và trở về trạng thái ban đầu: 
 Chl - + B Chl + B - (phản ứng nhanh) 
 ChlH + B Chl + BH (phản ứng chậm) 
 ChlH 2 + B Chl + BH 2 
(AH 2 : chất cho điện tử và ion; B: chất nhận e) 
Sự truyền e và H + được tiến hành cùng với sự tham gia của 1 hệ thống các chất truyền e phức tạp. 
chất chứa Fe dạng hem : xitocrom f, xitocrom b6, xitocrom b3 
 dạng không hem : ferredoxin, plastoxyanin, plastoquinon 
Chuỗi truyền e này nằm trong 2 hệ thống quang hóa: hệ thống quang hóa I (PSI ) và II (PSII ). Quá trình truyền e được thực hiện bởi hai phản ứng sáng: phản ứng sáng 1 và phản ứng sáng 2. 
Quang hóa khởi nguyên 
 PSI 
 PSII 
Hệ sắc tố 
 hệ sắc tố sóng dài (Chl a có cực đại hấp thụ λ = 680-700nm) 
Cả hệ sắc tố sóng dài và sóng ngắn (Chl a hấp thụ CĐ <680nm vá các sắc tố phụ khác) 
Trung tâm phản ứng 
P 700 
P 680 
Chất nhận e đầu tiên 
P 430 
C 550 
Quang hóa khởi nguyên 
Sự tổ chức của phức hệ pr trên màng thylakoid. 
PSII định vị một cách tập trung thành cụm trên màng. 
PSI và ATPs ynthase được tìm thấy trong các vùng không tập trung nhô ra chất nền stroma. 
 Phức hệ cytocrom b6f phân bố đồng đều. 
Con đường electron vòng 
Chu trình e không vòng 
Con đường e không vòng 
-P700* oxihóa trung tâm phản ứng khi e giàu năng lượng được chuyển tới chất chuyển e đầu tiên, A 0 , khử nó. 
->A o lại truyền e cho A 1 và khử A 1 
-> A 1 tiếp tục đẩy e tới phức hệ Fe-S 
-> e chuyển động tới ferredoxin. 
 -> feredoxin-NADP+ bị khử bởi e 
->e được sử dụng để khử ADP thành NADPH2. 
Quang hóa khởi nguyên 
Quang hóa khởi nguyên 
Sự thiếu hụt e để lại trong PSI sẽ được bù lại nhờ e của PSII. 
e bị kích động trong trung tâm phản ứng của P 380 cũng sẽ truyền xuống qua chuỗi vận chuyển e để thay thế cho e của P 700 
 - e từ trung tâm phản ứng P 680 được đẩy lên mức năng lượng cao hơn nhờ hấp thụ ánh sáng. 
 -e được chuyển tới pheophytin và khử nó-> Qa và khử nó -> Qb -> khử phức hệ xytocrom bf, các chất truyền tiếp theo -> plastocyanin. 
 -Cuối cùng e đi vào phức hệ P 700 bù vào sự thiếu hụt e. 
Một lỗ hổng e mới lại được tạo ra trong P 680 , được bù bằng e của nước 
=> Xảy ra quang phân ly nước . 
Quang phân li nước 
 O 2 giải phóng trong quá trình quang hợp của cây xanh là O 2 lấy từ H 2 O 
 2 H 2 O 4H + + O 2 
 Cơ chế 
 - Chl hấp thụ 4 photon ánh sáng để trở thành trạng thái kích thích: 
 4Chl + 4hv 4 Chl* 
 - Chl* tham gia vào quá trình quang phân ly nước: 
 4 Chl* + 4 H 2 O 4 ChlH + 4 OH- 
 4 OH- 2 H 2 O + O 2 
Quang phân li nước 
Các e trong nước được tách ra bởi enzyme phân li nước, bù vào sự thiếu hụt e trong P 680 . 
 Nước bị oxihóa tạo ra O 2 , giải phóng vào khí quyển 
Photphorin hóa 
 Quá trình vận chuyển e này có một tác động nữa, nó cho phép để bơm H+ qua màng thilakoid từ bên ngoài chất nền stroma vào bên trong. Hoạt động này tạo ra một gradient proton . 
Photphorin hóa 
 H + khuếch tán trở lại stroma qua ATPase để tạo ATP. 
ADP + P ATP 
ATPase 
P 
Khi nồng độ NADP đã tích lũy đủ nhưng thực vật vẫn cần năng lượng (ATP), thì con đường không vòng sẽ chuyển thành dạng vòng gọi là sự photphorinhóa vòng. 
Photphorin hóa vòng 
Chỉ sử dụng PSI 
 Chuỗi truyền điện tử của PSI vận chuyển các e của nó trực tiếp từ feredoxin tới phức hệ cytochrome bf, thay cho NADP. 
 Không có sản phẩm O2 
Gradient proton được tạo ra được cung cấp cho ATP synthease để tạo ATP. 
Photphorin hóa vòng 
Photphorin hóa không vòng 
Con đường đi của điện tử 
Vòng 
(e qua dãy truyền điện tử rồi trở về chl) 
Không vòng 
(e từ chl chuyển đến khử NADP, e bù lại cho chl là e của H 2 O) 
Sản phẩm 
Chỉ tạo ATP 
ATP,NADH 2 và O 2 
Chuỗi truyền điện tử 
ferredoxin, xitocrom b6, xitocrom f 
plastoquinon, plastoxyanin và xitocrom 7 
Hệ sắc tố 
PSI 
PSI và PSII 
Mối quan hệ giữa 2 con đường 
Trong quá trình quang hợp cần sự phối hợp nhịp nhàng giữa 2 con đường. Nếu chỉ có con đường không vòng thì thiếu ATP. 
Quá trình photphorin hóa không vòng tiến hóa hơn, vì quá trình này chỉ gặp ở thực vật bậc cao , nó sử dụng cả 2 hệ thống quang hóa, sản phẩm phong phú hơn . 
Kết quả : Pha sáng tạo ATP, NADPH đi vào pha tối tạo nên mối quan hệ giữa 2 pha trong quang hợp. O 2 giải phóng vào khí quyển . 
Chloroplast 
Light 
O 2 
Sugars 
CO 2 
Light- 
Dependent 
Reactions 
Calvin 
Cycle 
NADPH 
ATP 
ADP + P 
NADP + 
Chloroplast 
xin chân thành cảm ơn!