QUANG HỢP VÀ BIẾN DƯỠNG CACBOHYDRAT
CẤU TRÚC LỤC LẠP VÀ LỊCH SỬ QUANG HỢP
CẤU TRÚC LỤC LẠP
Màng thylakoid
Stroma
ATP synthaz
QUANG HỢP
Tổng hợp nhờ ánh sáng
Khử CO2 thành CHC nhờ as và phóng thích O2 từ nước
Gồm 2 giai đoạn
Sáng: O2, NADPH và ATP
tối: Đồng hóa (khử) CO2 thành Glucid
PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ NHÂN TỐ TÁC ĐỘNG
PHƯƠNG PHÁP ĐO
Áp kế Warburg
Điện cực oxygen (Phương pháp mới)
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUANG HỢP
Yếu tố nội sinh
Loài (kiểu gen)
Hình thái, cấu trúc, sinh lý
Tích lũy tinh bột (hiệu ứng che sáng). Liên quan đến Cây ưa bóng & cây ưa sáng
CĐAS càng cao > CĐQH cây ưa sáng càng tăng và cây ưa bóng càng giảm
Yếu tố ngoại sinh (liên quan đến các Yếu tố giới hạn), bao gồm:
Nồng độ CO2 khí quyển
Nhiệt độ
Cường độ ánh sáng
QH sẽ đại tối đa khi YTGH tối thiểu
GIAI ĐOẠN SÁNG CỦA QUANG HỢP
ÁNH SÁNG
Lá tre: ánh sáng đỏ
Tảo lục: ánh sáng lơ và đỏ > xãy ra quang hợp tạo CO2 để hấp thu vi khuẩn hiếu khí
SẮC TỐ
Quan trọng nhấ Diệp lục tố a
Các sắc tố phụ: dlt b, c, d+ caorotenoid. Giúp phổ hoạt động quang hợp trở nên rộng hơn
NĂNG SUẤT LƯỢNG TỬ VÀ HIỆU ỨNG RED DROP
Năng suất lượng tử
Bằng số sản phẩm quang hóa (O2)/ số photon hấp thu
Năng suất lượng tử càng cao> quang hợp càng tốt
Hiệu ứng "Red Drop"
Đồ thị (Slides) cho thấy, PHỔ HẤP THU dao động, cao vào khoảng 400- 500. NĂNG SUẤT LƯỢNG TỬ ít dao động hơn, chỉ giảm mạnh khi phổ hấp thu vượt ngưỡng 700
Ở những bước sóng khác nhau, sự hấp thu photon hiệu quả như nhau. Photon hấp thu bước sóng bao nhiêu, số sản phẩm do quang hợp tạo ra không hề bị ảnh hưởng
HIỆU ỨNG TĂNG CƯỜNG (nghiên cứu trên tảo, khi chiếu tia đỏ và đỏ xa)
Nếu không dùng tia nào thì quang hợp giảm
Dùng 1 mình tia đỏ thì tốc độ quang hợp ở mức thấp
Dùng đỏ và đỏ xa kết hợp thì thấy tốc độ quang hợp tăng cực kì mạnh
GIẢI THÍCH: Vì khi kết hợp hai bước sóng tia đỏ (600- 680nm) và đỏ xa (680- 750nm) có hiệu ứng tăng cường. Cả hai quang hệ thống (PS) đều nhận ánh sáng. PS1- P700 nhận tia đỏ xa. PS2 nhận tia đỏ.
PHẢN ỨNG HILL VÀ CHUỖI TRUYỀN e- QUANG HỢP
Trong lá cây, điều kiện bình thường
NADP+ nhận điện tử và H+ từ nước: Nước quang giải tạo 4e- và 4H+. Chất nhận điện tử từ quang giải là NADP+. Quá trình này tạo NADPH
Bắt buộc diễn ra trong màng Thylakoid
Điện tử không trực tiếp đi đến NADP+ mà nó cầ photon và ánh sáng để chuyển e-
Phản ứng Hill
Hill là chất oxh nhân tạo, nhận điện tử từ H2O
Nghiền lá> thu lục lạp> cô lập lục lạp> cho vào ống nghiệm> chiếu sáng> đặt vào thuốc thử Hill
Bình thường thuốc thử Hill màu xanh
Khi nhận điện tử> chuyển sang không màu
Kết luận: Tốc độ nhận điện tử càng nhanh, Hill chuyển sang không màu càng sớm> quang hợp càng mạnh
SỰ CẢN DÒNG ĐIỆN TỬ QUANG HỢP
KCN cản tại vị trí Cyt-f. Ngay trước PC. Vẫn còn có thể nhận ánh sáng từ P700. Tốc độ quang hợp chỉ giảm 1 phần
DCMU tương tự. Chỉ cản tại vị trí ngay trước PQ
Nhưng khi bị cản băng PARAQUAT, tức là ngay trước vị trí Fd, ngay trước khi tạo NADPH, chuỗi truyền bị ngừng
CHU TRÌNH CALVIN VÀ QUANG HỢP Ở CÂY C3
Sự cố định CO2. Diễn ra trong tối. Chỉ diễn ra khoảng vài chục giây sau pha sáng (diễn ra 10p)
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sử dụng Cacbon 14
Cố định tảo trong dung môi Methanol sôi > li trích > sắc ký giấy + phương pháp sinh hóa để đo lượng Cacbon 14.
CHU TRÌNH CALVIN
Giai đoạn 1- Cố định CO2- Cacboxyl hóa để tạo thành APG
Giai đoạn 2- Giai đoạn sản xuất (sản xuẩ trioz- P).
Khử APG + phosphoryl hóa
Phóng thích Trioz Phosphate
Giai đoạn 3: Giai đoạn tái sinh RuBP
Tổng kết quá trình: 3ATP + 2NADPH + 2 Trioz-P
RUBISCO VÀ QUANG HÔ HẤP
RUBISCO là một enzym cố định CO2 vào chu trình Calvin
RUBISCO chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Bình thường, Rubisco sẽ cố định CO2 vào RuBP > tạo nên 2 Trioz- P + 2APG
ĐỐI VỚI CÂY C3: Khi nhiệt độ cao, tỉ lệ CO2/O2 giảm > hoạt tính cacboxyl hóa giảm, hoạt tính oxygen hóa tăng > Rubisco thay vì cố định CO2, nó sẽ cố định O2 > tạo ra sản phẩm 1APG + 1 glycolat
ĐỐI VỚI CÂY C4, CAM, ngoài Rubisco còn có PEPC giúp cố định CO2. Vì vậy khi nhiệt độ cao, PEPC vẫn cố định CO2, chuyển CO2 thành Acid c4> Acid C4 phóng thích CO2 để Rubisco cố định vào chu trình Calvin
CƠ CHẾ QUANG HÔ HẤP
Quang hô hấp là quá trình CỐ ĐỊNH OXYGEN
Xãy ra ở lục lạp (Diệp lạp)
O2 được cố định tại diệp lạp, tạo ra Glycolat > Glycolat đi vào PERIXOM, tại đây Glyxin được tạo ra > Glycin mới đi vào trong TY THỂ
Sản phẩm của Quang hô hấp: CO2 (thay vì O2 như Quang hợp) và Glutamin
Đặc biệt thấy, QUANG HÔ HẤP cần sự tham gia của 3 bào quang: Diệp lạp, peroxixom, ti thể
QUANG HỢP Ở CÂY C4 VÀ CAM
TẬP TRUNG CO2 THEO 3 CƠ CHẾ (Tránh quang hô hấp)
Tảo/ Cyanobacteria: nhờ bơm CO2/HCO3
Cây C4 (mía, bắp, cỏ dại): cố định CO2 thành acid C4
Cây CAM (xương rồng, sống đời, thơm): cố định CO2 (ban đêm) thành acid C4 (PEPC)
C4
CAM
Ban ngày
PEPC cố định CO2 vào trong tế bào lục mô (diệp lạp)
Vòng bao bó mạch chứa lục lạp
Ban đêm
Vòng bao bó mạch không chứa lục lạp
Quang hợp chỉ diễn ra trong Tế bào thịt lá
Quang hợp diễn ra trong Tế bào thịt lá và Tế bào vòng bao bó mạch
CO2 từ khí quyển chuyển vào trong tế bào thịt lá nhờ PEPC > chuyển thành Acid C4 (Malat) > acid C4 lúc này mới được chuyển vào trong lục lạp của tế bào vòng bao bó mạch (CO2 luôn được cố định vào tế bào thịt lá). Acid C4 lúc này mới phóng thích CO2 để Rubisco cố định vào chu trình Calvin.
click to edit