Bài giảng Sinh học Lớp 11 - Pha tối trong quang hợp - Bùi Liên Phương

Pha tối trong quang hợp 
Họ và tên : Bùi Liên Phương 
 Giáo viên : GS.TS. Vũ Văn Vụ 
 Lớp : K8 – Sinh học 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
Quang hợp 
Quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng Mặt trời thành năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất hữu cơ; 
Xảy ra ở thực vật và vi khuẩn quang hợp; 
Hệ sắc tố thực vật: chlorophyll, carotenoid, phycobillin; 
Chia thành 2 pha: pha sáng, pha tối. 
 6 CO 2 + 12 H 2 O + ánh sáng  6 C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O 
 CO 2 + 2 H 2 A + ánh sáng  [CH 2 O] + H 2 O + 2 A 
Pha sáng 
Pha tối 
Không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng; 
Xảy ra trong chất nền của lục lạp; 
Khử CO 2 bằng ATP và NADPH để đưa nó vào hợp chất hữu cơ (cố định Cacbon). 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
Chu trình Calvin 
Do nhà bác học người Mỹ đưa ra từ năm 1951; 
Hợp chất đầu tiên trong đó CO 2 được cố định là photphoglixeric (APG); 
Chất nhận CO 2 đầu tiên là ribulozodiphotphat (RiDP); 
Gồm 3 giai đoạn. 
Chu trình Calvin 
RuBP được cacboxi hoá thành 2 phân tử APG; 
APG bị khử thành ALPG; 
Phục hồi chất nhận RuBP 
Chu trình Calvin 
 6 CO 2 + 12 H 2 O + 6 RuBP + 12 NADPH + 18ATP 
 Glucose + 6 RuBP + 12 NADP + 12 H + + 18 ADP + 18 Pi 
Hệ thống vận chuyển đối cảng 
	 1 phân tử triozo photphat đi ra tế bào chất và 1 photphat vô cơ đi vào chất nền; 
Hệ thống vận chuyển đối cảng 
Cung cấp năng lượng cho tế bào 
Năng lượng tiêu thụ 
Mỗi photon của ánh sáng đỏ (680nm) cung cấp 42kcal; 
1 CO 2 cần ít nhất là 8 photon  6 CO 2 cần 2016kcal. 
1 fructose sinh ra 673kcal khi bị đốt cháy; 
Năng lượng còn lại bị thất thoát khi tạo ATP (7kcal) và NADPH (52kcal); 
∑ Q sử dụng = 750 
  H ~ 90% 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
Hô hấp sáng 
	Hô hấp sáng là quá trình hấp thụ O 2 xảy ra cùng với sự thải CO 2 phụ thuộc vào ánh sáng; 
Đậu Hà Lan 
Hướng dương 
Enzim Rubisco 
Có khả năng cacboxi hoá và oxi hoá RuBP; 
O 2 và CO 2 có cùng vị trí gắn trên rubisco; 
Nếu [O 2 ] = [CO 2 ] thì rubisco có khả năng 
	cacboxi hoá nhanh gấp 80 lần so với oxi hoá; 
CO 2 /O 2 = 1/24 trong nước ở điều kiện cân bằng với không khí với t = 25 0 C; 
  Tỷ lệ rubisco phản ứng với CO 2 , O 2 là 3:1 
Khi nhiệt độ cao, tỉ lệ O 2 /CO 2 trong dung dịch tăng lên nên hô hấp sáng xảy ra mạnh hơn. 
Chu trình C 2 
Chu trình này xảy ra ở 3 bào quan: 
 Lục lạp 
 Peroxixom 
 Ti thể 
Oxi được hấp thụ ở 2 giai đoạn trong 2 bào quan khác nhau 
Vai trò 
Là quá trình phụ thuộc nhiều vào O 2 và ánh sáng, có cường độ lớn hơn hô hấp tối; 
Không tạo ra ATP; 
Giảm cường độ quang hợp, dùng 20-50% sản phẩm; 
Hình thành một số axit amin cho cây: serin, glixin. 
Bơm CO 2 trên màng sinh chất 
Thực vật trong nước tảo và vi khuẩn lam; 
Tảo 
Vi khuẩn lam 
Thí nghiệm: 
Tảo sống trong môi trường có [CO 2 ] cao, khi chuyển sang nơi có [CO 2 ] thấp  hô hấp sáng; 
Tảo sống trong môi trường có [CO 2 ] thấp  không có hiện tượng hô hấp sáng; 
Protein tạo thành bơm CO 2 không có trong tế bào sống ở nơi có [CO 2 ] cao. 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
	1965, Hatch và Slack tìm ra chu trình C 4 
Ngô 
Mía 
Rau dền 
Chu trình Hatch và Slack 
	Gồm hai chu trình được định vị trong về không gian: 
Chu trình 1 – chu trình cacboxi hoá: xảy ra ở lục lạp tế bào mô giậu; 
Chu trình 2 – chu trình hình thành monosaccarit: xảy ra ở lục lạp tế bào bao bó mạch. 
Chu trình 1 
Trong tế bào mô giậu 
Enzim PEP-cacboxilaze 
Chất nhận CO 2 là PEP 
Sản phẩm đầu tiên: axit oxaloaxetat, malic, aspartic (có 4C, chứa hai nhóm cacboxyl). 
Chu trình 2 
Trong tế bào bao bó mạch 
Enzim Rubisco 
Axit malic bị decacboxyl hoá tạo thành CO 2 và axit pyruvic; 
CO 2 tham gia vào chu trình Calvin; 
Axit pyruvic quay trở lại chu trình 1. 
Phân biệt thực vật C 3 và C 4 
Giải phẫu, hình thái lá và lục lạp 
Thực vật C 3 
- Tế bào mô giậu có cấu trúc hạt phát triển, ít hạt tinh bột 
- Tế bào bao bó mạch không phát triển 
Thực vật C 4 
Tế bào mô giậu xếp xung quanh; 
 Tế bào bao bó mạch có nhiều lục lạp lớn, ít grana, nhiều hạt tinh bột 
Phân biệt thực vật C 3 và C 4 
Sự tiêu phí năng lượng 
C 3 : 1CO 2 cần 3 ATP  6CO 2 cần 18 ATP; 
C 4 : 1CO 2 cần 5 ATP  6CO 2 cần 30 ATP; 
Nhu cầu H 2 O ở C 4 chỉ bằng ½ C 3 ; 
Hô hấp sáng: chỉ có C 3 mới có hô hấp sáng, C 4 không có hoặc rất yếu. 
Mục lục 
Tổng quan 
Chu trình Calvin (chu trình C 3 ) 
Hô hấp sáng (chu trình C 2 ) 
Chu trình Hatch và Slack (chu trình C 4 ) 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
Con đường cacbon ở thực vật CAM 
CAM – Crassulaceae acid metabolism (trao đổi axit ở họ thuốc bỏng); 
Thực vật CAM thích ứng với 
	khí hậu khô nóng kéo dài. 
Thuốc bỏng 
Dứa 
Quá trình cacboxi hoá sơ cấp xảy ra vào ban đêm; 
Không khí ẩm, mát; 
Khí khổng mở; 
CO 2 bị khử thành axit malic dự trữ trong không bào. 
Night 
Day 
Sự tổng hợp đường xảy ra vào ban ngày; 
Không khí nóng, khô; 
Khí hổng đóng; 
Axit malic giải phóng ra CO 2 đi vào chu trình Calvin. 
Night 
Day 
Cơ chế của chu trình CAM giống với C 4 ; 
C 4 phân biệt về không gian còn CAM phân biệt về thời gian; 
	 Chu trình Calvin là chu trình cơ bản, xuất hiện cả ở 3 loại. Trong quá trình tiến hoá, thực vật C 3 xuất hiện đầu tiên trên trái đất; 
Xin chân thành cảm ơn!