Thuyết trình Chương VI: Quang hợp (photosynthesis)

koid điều này làm giảm pH trong màng.- Các ion H+ có nồng độ cao có xu hướng đi ra ngoài. Tuy nhiên màng thylakoid chỉ cho chúng qua một số điểm có gắn enzyme ATP – synthetase, được gọi là phức hợp CF0-CF1 (CF0-CF1 complex) xuyên thủng màng thylakoid cả 2 phía tạo kênh, qua đó các proton có thể thoát ra ngoài kèm theo việc tổng hợp ATP.4. Sự hoạt động của hệ thống quang hợp*1TỔNG QUAN VỀ QUANG HỢP*Vi khuẩn lam Cyanobactoria.- Là sinh vât tự dưỡng Có khả năng quang hợp với cơ chế giống như thực vật. Sắc tố chuyển hoá năng lượng ánh sáng chính là Chrolophyll a Không có lục lạp, nhưng có thylakoid tham gia phản ứng pha sáng.Sự hoà lẫn giữa chrolophyll màu lục với các sắc tố đỏ xanh tạo màu lam cho vi khuẩn.*15. So sánh các phản ứng sáng giữa vi khuẩn và thực vật.Cyanobacteria**Vi Khuẩn Cyanobactorya trong hồ*Vi khuẩn sunfur lục và nâu.Là sinh vật tự dưỡng.Quang hợp với cơ chế khác với thực vật – chỉ có một hệ thống quang hợp. Chất khử NADP với các điện tử từ H2S chứ không phải H2O. Sản phẩm của quang hợp là S. Có Chrolophyll giống với chrolophyll ở thực vật.5. So sánh các phản ứng sáng giữa vi khuẩn và thực vật*1*1Caáu truùc hieån vi cuûa cytochrome- chi phoái quaù trình quang hôïp trong vi khuaån Pha tối không cần ánh sáng, không tạo năng lượng. ATP và NADPH từ pha sáng được dùng cố định carbon tổng hợp chất hữu cơ như carbohydrate.Mối quan hệ giữa pha sáng và pha tối về năng lượng.*1II. PHA TỐI: SỰ CỐ ĐỊNH CARBON48 photonH2O6 ATP cho tế bào12 NADPH18 ATP12 NADP18 Pi18 ADPO26 CO2Các phản ứng sáng chuyền điện tử. (ở màng thilakoid)Các phản ứng tối của chu trình calvin ( ở stroma)6 H2OC6H12O6 (glucose)2. Chu trình Calvin (Chu trình C3)Melvin Calvin (8/4/1911-8/1/1997)Là nhà hoá học người Mỹ M. Calvin đã sử dụng carbon C14 để theo dõi các sản phẩm của quang hợp. Phát hiện ra chuỗi phản ứng vòng của pha tối nên được gọi là chu trình Calvin.Ông đạt giải Nobel vào năm 1961.Trong chu trình Calvin,chất thâu nhận CO2 là một chất có sẵn trong tế bào lá và do ánh sáng tạo ra gọi là ribulose biphosphate có 5C (RuBP) nó thâu nhận CO2 và tạo phản ứng đầu tiên của pha tối là carboxyl hoá được xúc tác bởi enzyme ribulese biophosphate carbonxylase hiện diện trong tất cả các lục lạp.*.*1Chu trình Calvin1. Cố định Carbon: Chu trình sử dụng mỗi lần một phân tử C liên kết với đường 5C là ribulo-2-phosphate (RuBP) nhờ enzyme Rubisco. Sản phẩm là hợp chất 6C không bền vững nên nhanh chóng bị phân giải tạo nên hai phân tử 3-phosphate glixerat.2.Khử Carbon: Mỗi phân tử 3-photphate glixerat thu nhận nhóm photphat từ ATP để tạo thành 1,3-phosphateglixerat. Tiếp theo, 1,3-phosphateglixerat bị khử bởi NADPH tạo thành đường 3C3.Tái sinh RuBP: 5 phân tử G3P sẽ tiếp tục đi vào chu trình và sử dụng năng lượng từ ATP để tái sinh chất dường 5C là RuBP-là chất nhận CO2Phản ứng tổng cộng của chu trình Calvin*13CO2 + 9ATP + 6NADPH2 + 6H2O 3PGAL + 9ADP +9Pi + 6NADP+Thực vật C3*1IV. QUANG HỢP Ở NHÓM THỰC VẬT C3, C4 VÀ CAMQuang hô hấp - Khi khoảng không giữa lá có nồng độ O2 cao hơn CO2, trung tâm hoạt động của RuBP(ribulose biphosphate) nhận O2 thay vì là CO2. Trong trường hợp này, O2 là chất kìm hãm cạnh tranh với CO2. Emzyme gắn O2 vào RuBP và sản phẩm 5C phân hủy thành hợp chất 3C trong chu trình Calvin và hợp chất 2C là acid glycolic rời chloroplast vào peroxysome. Sau đó ở ty thể, chất này bị phân hủy và giải phóng CO2. Quá trình này được gọi là quang hô hấp.- Khác với hô hấp bình thường, quang hô hấp không tích lũy ATP.Điều kiện môi trường nóng, khô và sáng làm tăng quang hô hấpQuang hợp C4Phần lớn thực vật sử dụng chu trình Canvil trong bước đầu tiên để gắn CO2 vào chất hữu cơ.Ở nhiều loài thực vật, CO2 đầu tiên gắn vào tạo hợp chất trung gian 4C, gọi là thực vật C4.RAU DEÀNNGOÂMÍAĐặc điểm của thực vật C4*1+ 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. 1.CO2 xâm nhập vào tế bào thịt lá bên ngoài. Đầu tiên CO2 gắn vào axit phosphoenolpyruvic(PEP) tao axit oxalic (4C) 2.Các tế bào thịt lá sẽ chuyển acid oxalic thành acid malic qua sợi liên bào vào tế bào bao mạch lá.3.Trong tế bào bao mạch lá, axit malic nhả CO2 vào chu trình Calvin và acid pyruvic trở về tế bào thịt lá.- Hoạt động quang hợp của các cây C4 mạnh hơn và có hiệu quả hơn các thực vật khác. Kết quả là năng suất sinh vật học của cây C4 thường rất cao.- Xét về tiến hoá thì các cây C4 có con đường tiến hoá hơn thực vật C3 và CAM. Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật C4*1CAM (Crassrlacean Acid Metabolism)Một biến dạng khác của cố định carbon được tìm thấy ở các động vật mọng nước thích nghi với khí hậu khô và phần lớn ở sa mạc.Phương thức cố định carbon này gọi là CAM (Crassculacean Acid Metabolism) do phát hiện đầu tiên ở họ CrassulaceaeCác thực vật này mở khí khổng vào ban đêm, đóng lại vào ban ngày. Đêm, khi khí khổng mở thực vật này nhận CO2 và gắn vào acid hữu cơ, các tế bào thịt lá trữ các acid hữu cơ đã gắn CO2 trong các không bào. Ban ngày, khi các phản ứng sáng cung cấp ATP và NADPH cho chu trình Calvin, CO2 được phóng thích khỏi các acid hữu cơ gắn vào các phân tử đường.CAM (Crassrlacean Acid Metabolism)MỘT SỐ THỰC VẬT CAM*1THANH LONGCÂY THUỐC BỎNG- 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.Ý nghĩa con đường quang hợp của thực vật CAM*1Đặc điểm so sánhThực vật C3Thực vật C4Thực vật CAMĐại diệnĐa số gặp ở các loài thực vật như: rêu, lúa mì, camThực vật sống ở vùng nhiệt đới như mía, ngô..Thực vật sống khô hạn: Thanh Long, xương rồngLáLá bình thường Lá bình thường Lá mọng nướcLục lạpmột loại ở TB mô giậu, có hạthai loại ở TB ở mô giậu và mô bao bó mạch, có hạt hay không thành hạtmột loại ở tế bào mô giậu, có hạtTB bao bó mạchKhông phát triểnPhát triểnKhông phát triểnBảng so sánh cấu trúc lá của thực vật C3, C4, CAMPHA TOÁIThöïc vaät CAMThöïc vaät C4Thöïc vaät C3Bảng so sánh con đường cố định Carbon của thực vậtC3, C4, CAM- 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 CO2 , giai đoạn tái cố định CO2 và giai đoạn tái sinh chất nhận CO2.Đặc điểm so sánhThực vật C3Thực vật C4Thực vật CAMCon đường cố định CO2Calvin- BensonHatch - SlackHatch - SlackChất nhận CO2 đầu tiênRibulozodi photphatPhotphoenol pyruvatPhotphoenol pyruvatSản phẩm đầu tiênAxit photpho GlixericAxit Oxalo AxeticAxit Oxalo AxeticKhông gianChỉ xảy ra ở tế bào mô giậuXảy ra ở tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạchChỉ xảy ra ở tế bào mô giậuThời gianBan ngàyBan ngàyCả ngày lẫn đêm*1Ý NGHĨA CỦA QUANG HỢPTạo hợp chất hữu cơ cung cấp nguồn thức ăn cho toàn bộ thế giới sinh vật và con người.Tạo cân bằng hệ sinh thái và toàn bộ sinh quyển đặc biệt là cân bằng hàm lượng CO2 và O2 khí quyểnTổng hợp các chất hữu cơ để xây dựng nên cấu trúc cơ thể và làm nguyên liệu cho các hoạt động sống xảy ra trong cơ thể.Làm giàu O2 cho khí quyển dẫn đến xuất hiện cơ chế hô hấp tạo năng lượng cho sự sống.Là phương thức duy nhất chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành hoá năng tích trong chất hữu cơ mà thế giới sống có thể sử dụng được. Quang hợp là phản ứng hoá quan trọng bậc nhất trên trái đất, việc nghiên cứu về quang hợp hứa hẹn cho loài người một cuộc cách mạng sâu sắc về năng lượng và kinh tế. Nhóm giáo sư Crossley đã tạo được dạng tổng hợp của diệp lục có thể đảm nhiệm giai đoạn đầu của quá trình quang hợp là chuyển quang năng thành điện năng.Lá cây chuyển ánh sáng thành điện năng đạt hiệu suất 30-40% so với 12% của pin mặt trời dùng tinh thể silicon.*1TOÙM TAÉT CHÖÔNGQuang hợp là quá trình thu nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên chất hữu cơ như glucose để tích lũy năng lượng ở thực vật. Quá trình quang hợp được thực hiện ở lục lạp qua hai pha: sáng và tối. Pha sáng được thực hiện trên màng thylakoid qua hai quá trình phosphoryl hóa vòng và không vòng, nó tạo ra năng lượng cho phản ứng sau.Hệ thống QH I và QH II đảm nhận việc quang thủy giải nước giải phóng O2, chuyền điện tử và proton để giải phóng năng lượng.Pha tối được thực hiện ở stroma của lục lạp nhờ năng lượng tích lũy ở pha sáng. Các phản ứng tối được thực hiện theo chu trình Calvin, qua đó cố định CO2 để tổng hợp chất hữu cơ.Phần lớn thực vật có quang hợp C3, số khác là thực vật C4 và CAM.Các cơ chế quang hợp phức tạp và tinh vi. Có thể nói đó là quá trình biến đổi lượng tử sinh lý hóa học( quantic biophysicochemical process)TÀI LIỆU THAM KHẢOSách Tham Khảo:Sinh học đại cương – Phạm Thành Hổ.NXB ĐHQG TPHCM.Sinh học (tập 1)-W.D.PHILLIPS and T.J. CHILTON.Giáo trình Sinh Học Tế Bào- PGS.TS Nguyễn Như Hiền.NXB GD&ĐT.   *1TÀI LIỆU THAM KHẢOHEÁTChúc các bạn học tốtMọi thắc mắc xin liên hệ: diep_an2010@yahooo.com*1Họ và tênCông việcHồ Hoài Diệp AnSơ đồ khái quát của quang hợp, chu trình CAM. ý nghĩa của quang hợp, triển vọng của quang hợp.- Thuyết trình, design, trình bày slide, đánh văn bản.Đỗ Thị Hoàng XuânVai trò của các sắc tố trong quang hợp.Design, trình bày slide, đánh văn bản.Đỗ Thị VuiSo sánh các phản ứng giữa vi khuẩn và thực vật. Thuyết trình hệ thống quang hợp I và quang hợp IIPhạm Thị Thu Hà- Chu trình Calvin- Thuyết trình về chu trình CalvinNguyễn Thị BíchChu trình Calvin, quang hô hấp,Quang hợp C4Phạm Lan Phương- Chu trình Calvin, quang hô hấp,Quang hợp C4- Thuyết trình Võ Thị I Na- Hệ thống quang hợp I, IIĐỗ Kim Cương- Chu trình Carbon trong tự nhiên- Sự hấp thu ánh sáng ở lá câyNguyễn Thị Đài TrangHệ thống quang hợp I, IINguyễn Thị Kim NgânĐơn vị quang hợpSự quang phosphoryl hoá vòng.Nguyễn Thị Cẩm TúHoá thẩm thấu tạo ATPNguyễn Đức HạnhNguyễn Quang HưngSự hoạt động của hai hệ thống quang hợp Quang hợp ở thực vật C3, C4, CAM