Tiểu luận Quang hợp và điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng tới quang hợp

et) với thời gian tồn tại của điện tử trên quỹ đạo đó rất ngắn (10 -9s khi hấp thụ ánh sáng đỏ-trạng thái single 2, và 10 -12s khi hấp thụ ánh sáng xanh - trạng thái single 1). Sau đó điện tử quay trở lại trạng thái ban đầu bằng cách: tỏa nhiệt, phát huỳnh quang, hoặc kích thích phân tử diệp lục bên cạnh.- Trạng thái kích thích thứ cấp (trạng thái triple) với thời gian tốn tại của điện tử kích thích lâu hơn (10 -3 s) nên sử dụng điện tử vào quang hợp cao hơn. Sau đó điện tử quay trở lại trạng thái ban đầu.b) Giai đoạn quang hóa học:- Giai đoạn này gồm hàng loạt phản ứng hóa học. Nội dung cơ bản của giai đoạn này là phân tủ diệp lục ở trung tâm phẩn ứng P700 ở trạng thái kích thích, bơiû năng lương ánh sáng sẽ tham giai vào chuỗi vận chuyển điện tử để chuyển năng lượng của điện tử vào liên kết cao năng của phân tư ûATP và năng lượng cũng để tạo chất khử NADPH2. Quá trình này gọi là quang photphoryl hóa. Quang photphoryl hóa có thể hình dung theo sơ đồ sau:PQXyt fPCFRSFD Được thực hiện trên màng thylacoit, gồm hàng loạt chất đặc hiệu làm nhiệm vụ vận chuyển điện tử H2O đế chất nhận điện tử cuối cùng là NADPH2(cùng với H+). Các chất vận chuyển điện tử như plastoquinon(PQ),xytocrom f, plastocyanin (PC), feredoxin , NADP. Chất chuyển điện tử còn là trung tâm của hai hệ sắc tố là P680 và P700.* Có thể giải thích sơ đồ quang photphoryl hóa như sau: Như vậy quá trình vận chuyển điện tử và photphoryl hóa song song với nhau. Nếu hai quá trình đó liên kết với nhau thi ATP được hình thành,còn không thì năng lược sẽ được giải phóng dưới dạng nhiệt vô ích.- Quá trình photphoryl hóa:Trên đường đi của điện tử có một số vị trí năng lượng được giải phóng,đủ để hình thành liên kết cao năng phophat để tạo phân tử ATP nhờ phản ứng:ADP + H3PO4 + năng lượngATPPHẢN ỨNG PHA SÁNG* Hệ thống 2 có trung tâm phản ứng là P680- Có hai hệ thống tham gia vào quá trình quang photphoryl hóa:* Hệ thống 1 trung tâm phản ứng là P700Như vậy một phân tử nước phân li sẽ cho:+ 2 điện tử (2e-) cung cấp cho chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp.+ 2H+ để hình thanh NADPH2+ giải phóng 1\2 O2 vào không khí để điều hòa nồng độ O2 - Quang phân li nước:Dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng thì phân tử nước bị phân li,đây là khởi nguồn của quá trình quang photphoryl hóa. Phương trình phân li nước:4H+ +O2 +4e-2H2Oánh sáng ,diệp lục* Kết quả pha sáng:Có ba sản phẩm được tạo thành: ATP, NADPH2 ,O2 O2 sẽ bay vào không khí,còn năng lượng ATP và chất khử NADPH2 sẽ được sử dụng để khử CO2 trong pha tối để tạo chất hữu cơ cho cây2. Bản chất của pha tốia-Khái niệmPha tối là pha khử CO2 nhờ ATP và NADPH được hình thành trong pha sáng để tạo các chất hửu cơ(C6H12O6)Pha tối được thực hiện bằng ba chu trình ở ba nhĩm thực vật :thưc vật C3, thực vật C4,thực vật CAMb-Cơ chếSản phẩm quang hợp đầu tiên là một chất cĩ 3C trong phân tử(axit photphoglixêric-APG), nhờ cĩ ATP hình thành trong quá trình photphorin hĩa quang hĩa cung cấp năng lượng, axit photphoglixêric biến đổi thành axit diphotphoglixêric, sau đĩ bị khử bởi NADPH2 thành andehit photphoglixêric. Chu trình tiếp tục sẻ tạo thành đường trioz, hexoz, heptoz để cuối cùng phục hồi chất nhận pentoz, nhận CO2 và khép kín chu trình.a) Chu trình Calvin (chu trình C3):C5C5C3C3C6C4C5C6C3C6C5C3C7C5C3Ri-5-PATPADPCO26NADP-H+HNADPATPADP62222222222212126654321++1-Ri-5-PChu trình Calvin(dạnh sơ đồ)* Thực vật C4 trong lục lạp cĩ enzim photphoenolpyruvat-cacboxilaza hoạt động mạnh,nên sản phẩm đầu tiên của quang hợp là các axit oxaloaxetic,malic,aspartic cĩ 4 nguyên tử cacbon trong phân tử nên gọi là chu trình C4,chu trình C4 cịn gọi là chu trình axit dicacboxilic,vì sản phẩn đầu tiên là những chất cĩ hai nhĩm cacboxyl.b) Chu trình Hatch –Slack chu trình C4 (chu trình axit dicacboxilic)* Chu trình C4 nối tiếp với chu trình Calvin quá trình tổng hợp monosaccarit như chu trình C3Cây C4QUANG HÔ HẤPThực vật CAM thích ứng tốt với khí hậu khơ nĩng kéo dài, cĩ xu hướng sao cho cơ thể tiếp xúc ở một bề mạt nhỏ nhất,để giảm đến mức tối thiểu sự mất nước,đồng thời giảm cả sự trao đổi khí với mơi trường.Quá trình cacboxi hĩa sơ cấp xẩy ra ban đêm,khi các khí khổng mở,cịn quá trình tổng hợp đường lại xẩy ra ban ngày.Sản phẩm đầu tiên của sự cố định CO2 ở thực vật CAM là axit malic.a)Chu trình cacbon ở thực vật CAMHai quá trình cacboxi hĩa trong tối:Quá trình cacboxi hĩa RiDP và quá trình cacboxi hĩa PEP theo sơ đồ:Chu trình pentozRiDPCO2APG+APGPEP+PEPCO2Axit malicCây CAMSự tổng hợp (CH2O)Cacboxi hĩa sơ cấpLục lạp tế bào bao bĩ mạchLục lạp tế bào mơ dậuSự tổng hợp (CH2O)Cacboxi hĩa sơ cấpBan ngàyBan đêmThực vật CAMMơ hình so sánh về khơng gian và thời giancủa sự cố định CO2 ở thực vật C4 và CAMThực vật C4IV. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG ĐẾN QUANG HỢP.ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNHÁNH SÁNGNỒNG ĐỘ CO2NỒNG ĐỘ O2NHIỆT ĐỘNƯỚCDINH DƯỠNG KHOÁNG1. Aûnh hưởng của ánh sáng đến quang hợp a. Cường độ ánh sáng.- Cây có thể quang hợp ở cường độ ánh sáng rất thấp, nhưng lúc này cường độ quang hợp nhỏ hơn cường độ hô hấp nên cây chưa có tích luỹ.- Khi cường độ ánh sáng tăng, cường độ quang hợp cũng tăng theo. - Tại điểm mà cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp gọi là điểm bù ánh sáng.- Sau điểm bù ánh sáng, cường độ quang hợp tăng chậm và dừng lại, tại thời điểm này gọi là điểm bão hoà ánh sáng.ABOCường độ ánh sángCường Độ Quang hợpQH NguyênQH Thựcb. Thành phần quang phổ.- Thành phần quang phổ không những ảnh huởng đến cường độ quang hợp mà còn ảnh hưởng đến chất lượng quang hợp.- Hiệu quả đối với quang hợp của những tia sáng khác nhau tăng theo sự tăng của độ dài sóng ánh sáng. Quang hợp tiến hành tốt nhất khi chiếu ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh.2. Aûnh hưởng của nồng độ CO2 CO2 là nguyên liệu cho quá trình quang hợp nên nó có vai trò đặc biệt không thể thay thế được. Tuy nhiên CO2 lại là sản phẩm của quá trình hô hấp nên khi nồng độ co2 lớn lại ức chế quá trình quang hợp của cây.- Cây xanh có thể tiến hành quang hợp được ngay ở nồng độ CO2 rất thấp (0,008%).*- Aûnh hưởng của nồng độ CO2 đến quang hợp cũng có điểm bù và điểm bão hoà CO2.*- Nồng độ CO2 trong khí quyển chưa đủ so với nhu cầu tối thích trong quang hợp của cây. *3. Aûnh hưởng của nồng độ O2- Quang hợp tiến hành thuận lợi khi có o2, nhưng nồng độ O2 quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng đến quang hợp.- Đối với cây trong điều kiện ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, nồng độ O2 tăng làm tăng quá trình quang hô hấp, làm giảm sản phẩm quang hợp.4. Aûnh hưởng của nhiệt độ đến quang hợp.- Nhiệt độ ảnh hưởng đến quang hợp thông qua ảnh hưởng đến tốc độ các phản ứng quang hợp, đến tốc độ sinh trưởng của cây. Do đó ảnh hưởng đến diện tích đồng hoá, tốc độ vận chuyển các chất đồng hoá từ hạt diệp lục sang cơ quan khác.- Khi nhiệt độ tăng thì cường độ quang hợp cũng tăng và thường đạt cực đại ở 25- 300c, sau đó giảm mạnh đến 0. *- Trị số Q10 đối với pha sáng là 1,1 – 1,4 đối với pha tối là 2 - 3. *5. Aûnh hưởng của nước đến quang hợp.Nước ảnh hưởng đến quá trình quang hợp thông qua ảnh hưởng đến: độ đóng mở khí khổng, kích thước của bộ máy đồng hoá, điều kiện làm việc của Enzym. *- Cường độ quang hợp đạt cực đại khi có sự thiếu nước 5- 20% so với mức bão hoà hoàn toàn. Khi thiếu nước từ 40 – 60% cường độ quang hợp giảm mạnh và có thể giảm đến 0. Muốn quang hợp và tích luỹ phải có đủ nước.6. Aûnh hưởng của dinh dưỡng khoáng.- Quá trình quang hợp cần rất nhiều nguyên tố khoáng, vì vậy lá là cơ quan tập trung chất khoáng, đặc biệt là trong lục lạp.- Các chất khoáng là thành phần của sắc tố và Enzym, ví dụ: magiê, sắt, phospho*- Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng đến tính thấm của màng Menbran; thay đổi cấu tạo và hoạt động của khí khổng. *VẬN DỤNG ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUANG HỢP Ở TÂY NGUYÊN:Khí hậu tây nguyên có 2 mùa: mùa khô và mùa mưa.+ Mùa khô thì nhiều nắng, cường độ chiếu sáng mạnh và kéo dài trong một ngày, nhiệt độ cũng không quá cao, giúp quá trình quang hợp xảy ra mạnh, tuy nhiên, do mùa khô kéo dài( 6 tháng) và không có mưa, gây hiện tượng hạn hán, cây không có đủ nước để tiến hành quang hợp  năng suất quang hợp không cao. Vào mùa này cây chậm lớn *- Mùa mưa thì lượng nước nhiều, điều kiện ánh sáng và nhiệt độ thích hợp, cây quang hợp mạnh, năng suất quang hợp cao vào mùa này cây thường sinh trưởng phát triển mạnh. * Khí hậu tây nguyên chỉ có 2 mùa nhưng, Một ngày ở tây nguyên thường thể hiện khí hậu của bốn mùa. Sáng là mùa Xuân, trưa là mùa Ha,ï chiều là mùa Thu, tối là mùa Đông. Điều đó cũng có ảnh hưởng tới quang hợp: Aùnh sáng buổi sáng và buổi chiều thích hợp, quá trình quang hợp diễn ra mạnh và nhiều hơn, diệp lục có xu hướng nằm ngang để đón nhận ánh sáng. Aùnh sáng và nhiệt độ buổi trưa mạnh và gắt, quá trình quang hợp bị hạn chế, diệp lục nằm thẳng đứng để tránh bớt ánh sáng.* Nhưng nhìn chung ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, lượng nướcở tây nguyên khá phù hợp cho cây, nên cây cối ở tây nguyên sinh trưởng và phát triển xanh tươi.* Một số hình ảnh về thực vật tây nguyên:Rừng khộpMÙA KHÔ TÂY NGUYÊNTÌNH TRẠNG KHAI THÁC RỪNG Ở TÂY NGUYÊN.