BÀI 9: Quang hợp ở thực vật( tiếp theo) 

Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối. Quang hợp ở các nhóm thực vật C₃, C₄ và CAM chỉ khác nhau ở pha tối.

I-THỰC VẬT C₃:

1.     Pha sáng:

-        Là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.

-        Pha sáng diễn ra ở tilacoit khi có chiếu sáng.

-        Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước, O₂ được giải phóng là oxi của nước.

2H₂O =>  4 H⁺ + 4 e^- + O₂

-        ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

2.     Pha tối:

-        Diễn ra trong chất nền (stroma) của lục lạp.

-        Pha tối ở thực vật C₃ chỉ có chu trình Canvin:

-        Thực vật C₃ phân bố mọi nơi trên trái đất (gồm các loài rêu , cây gỗ trong rừng).

Chu trình Canvin gồm 3 giai đoạn:

*       Giai đoạn cố định CO₂.

*       Giai đoạn khử APG(axit phosphoglixeric)

,AlPG (aldehit phosphoglixeric), tổng hợp nên C₆H₁₂O₆ , tinh bột, axit amin …

*       Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat).

II. THỰC VẬT C4 :

-        Gồm 1 số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương …

-        Thực vật C₄ sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao  tiến hành quang hợp theo chu trình C₄ .

Thực vật C₄ ưu việt hơn thực vật C₃ :

-        Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO₂ thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp , thực vật C₄ có năng suất cao hơn thực vật C₃

-        Chu trình C₄ gồm 2 giai đoạn:

 

giai đoạn đầu theo chu trình C₄ diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.

III.  THỰC VẬT CAM:

-        Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long …

-        Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm => cố định CO₂ theo con đường CAM.

-        Chu trình CAM gần giống với chu trình C₄, điểm khác biệt là về thời gian:

 

cả 2 giai đoạn của chu trình C₄ đều diễn ra ban ngày ; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO₂ được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO₂ theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

 

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1.   Nêu khái niệm và điều kiện cần có của pha sáng trong quang hợp.

Lời giải

Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hoá năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH.

Pha sáng chỉ xảy ra ở màng tilacôit khi có ánh sáng chiếu vào diệp lục.

Câu 2.   Những hợp chất nào mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hóa CO₂ thành cacbohiđrat?

Lời giải

-   ATP và NADPH là dạng năng lượng được tích luỹ trong pha sáng và sẽ chuyển vào pha tối để sử dụng cho pha khử trong chu trình cố định CO₂

-   Trong đó ATP sẽ được sử dụng trước để khử APG thành AlPG (anđêhitphôtphoglyxêric) tiếp theo mới sử dụng NADPH

Câu 3.   Nêu vai trò và sản phẩm của pha sáng trong quang hợp? Vì sao pha này xảy ra cần ánh sáng?

Lời giải

Vai trò của pha sáng trong quang hợp:

-        Pha sáng tạo ra khí oxi giải phóng vào khí quyển

-        Pha sáng tạo ra ATP và NADPH làm nguồn nguyên liệu cho pha tối đồng hóa CO₂ để tạo ra chất hữu cơ

Sản phẩm của pha sáng gồm có: O₂, ATP và NADPH

-   Ôxi sinh ra từ quá trình quang phân li nước sẽ được thải ra môi trường qua các khí khổng trên bề mặt lá

-   ATP và NADPH là dạng năng lượng được tích luỹ trong pha sáng và sẽ chuyển vào pha tối để sử dụng cho pha khử trong chu trình cố định CO₂

Pha sáng cần phải có ánh sáng:

-        Vì ánh sáng cung cấp năng lượng để hoạt hóa chất diệp lục (clorophyl) và kích thích quá trình quang phân ly nước. Nước là nguyên liệu của quang hợp với vai trò cung cấp điện tử (e^-)và hidro (H⁺).

Câu 4.   Nêu những đặc điểm về cấu trúc của hạt lục lạp phù hợp với chức năng thực hiện pha sáng, pha tối quang hợp?

Lời giải

Lục lạp được bao bọc bởi lớp màng kép, bên trong gồm hai thành phần là khối cơ chất không màu gọi là chất nền (stroma) và các hạt nhỏ (grana).

-        Các hạt (grana) là nơi xảy ra pha sáng quang hợp, được cấu tạo bởi các túi dẹp tilacoit xếp chồng lên nhau. Bên trong túi tilacoit có chứa hệ sắc tố có khả năng hấp thụ năng lượng của ánh sáng

-        Chất nền (stroma) có chứa nhiều enzim cacboxy hóa xúc tác cho các phản ứng khử CO₂ trong pha tối.

Câu 5.   Ôxi trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu?

Lời giải

-   Từ nước (qua quá trình quang phân li nước ở pha sáng)

-   Quang phân li nước là quá trình phân li H₂O nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời. Ngoài việc giải phóng ôxi quang phân li nước còn tạo ra êlectron để bù đắp lại êlectron cho diệp lục a đã bị mất khi tham gia chuyền êlectron cho các chất khác trong trung tâm phản ứng quang hợp.

Câu 6.   Nêu sự giống và khác nhau giữa các con đường C₃, C₄ và CAM?

Lời giải

Giống nhau:

Cả 3 con đường đều có chu trình Canvin tạo ra AlPG rồi từ đó hình thành nên các hợp chất cacbohiđrát, axít amin, prôtêin, lipit…

Khác nhau

-        Chất nhận:

Chất nhận của con đường C₃ là ribulôzơ – 1,5 – điphôtphat.

Chất nhận của con đường C₄ và CAM là PEP (axit phôtphoenolpiruvic)

-        Sản phẩm đầu tiên:

Sản phẩm cố định đầu tiên của con đường C₃ là hợp chất 3 cacbon: APG

Sản phẩm cố định đầu tiên theo con đường C₄ là các hợp chất 4 cacbon: (AOA, axit malic, axit aspatic)

-        Tiến trình (số giai đoạn, thời gian)

Con đường C₃ chỉ có 1 giai đoạn là chu trình Canvin xảy ra chỉ trong tế bào mô giậu

Con đường C₄ gồm 2 giai đoạn: giai đoạn I là chu trình C₄ xảy ra trong các tế bào mô giậu, giai đoạn II là chu trình Canvin xảy ra trong các tế bào bao bó mạch

Chu trình CAM gần giống với con đường C₄, điểm khác biệt là về thời gian: cả 2 giai đoạn của chu trình C₄ đều diễn ra ban ngày ; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO₂ được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO₂ theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

 Câu 7.   Cho biết sự khác nhau giữa hai pha của quá trình quang hợp.

Lời giải

Pha sáng

-        Xảy ra ở màng tilacôit của lục lạp khi có ánh sáng

-        Nguyên liệu: ánh sáng ánh sáng mặt trời, NADP⁺ và ADP, H₂O

-        Sản phẩm: NADPH, ATP, O₂

-        Vai trò: Chuyển hóa quang năng thành hóa năng trong ATP, NADPH.

Pha tối

-        Xảy ra ở chất nền stroma của lục lạp, không cần ánh sáng

-        Nguyên liệu: ATP, NADPH,CO₂

-        Sản phẩm: glucozo, chất hữu cơ, H₂O, NADP⁺

-        Vai trò: Chuyển hóa năng lượng trong ATP, NADPH thành năng lượng hóa học chứa trong glucôzơ và chất hữu cơ khác.

Câu 8: những điểm giống nhau và khác nhau về quang hợp giữa thực vật C₃ và thực vật C₄.

Lời giải

 

 

Điểm giống nhau và khác nhau về quang hợp giữa thực vật C₃ và thực vật C₄.

    * Giống nhau:

- Pha sáng

- Pha tối đều diễn ra chu trình Canvin.

    * Khác nhau: Pha tối:

 

 

Câu 8.   Giải thích sự xuất hiện các con đường cố định CO₂ ở thực vật C₄ và CAM.

Lời giải

Các con đường cố định CO₂ ở các nhóm thực vật khác nhau chủ yếu có ý nghĩa thích nghi cho chúng trong môi trường sống:

-        Nhóm C3 quang hợp trong điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, nồng độ oxi bình thường.

-        Vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới ánh sáng cao và nhiệt độ cao, nồng độ oxi cao, nóng ẩm kéo dài, nồng độ CO₂ thấp. Trong điều kiện như vậy, nhóm thực vật C4 tỏ ra thích nghi hơn. Khi CO₂ thấp phải có quá trình cố định CO₂ hai lần. Lần 1 nhằm lấy nhanh CO₂ và tránh hô hấp sáng. Lần 2 cố định CO₂ trong chu trình Calvin để hình thành các hợp chất hữu cơ trong các tế bào bao bó mạch. Nhóm này có năng suất sinh học cao hơn C3.

 

-        Sa mạc và bán sa mạc thiếu nước trầm trọng. Nhóm thực vật CAM thích nghi với tiết kiệm nước đến mức tối đa bằng cách đóng khí khổng ban ngày, chúng nhận và cố định CO₂ vào ban đêm. Như vậy nhóm thực vật C4 quang hợp được thực hiện ở hai không gian khác nhau, còn có nhóm thực vật CAM quang hợp được thực hiện ở hai thời gian khác nhau.

BÀI TẬP TỰ LUYỆN :

Câu 1. Trật tự đúng các giai đoạn trong chu trình Canvin là:

A. khử APG thành AlPG→ cố định CO₂→ tái sinh RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP).

B. cố định CO₂→ tái sinh RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP)→ khử APG thành AlPG.

C. khử APG thành AlPG → tái sinh RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP)→ cố định CO₂.

D. cố định CO₂→ khử APG thành AlPG → tái sinh RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP)→ cố định CO₂.

Câu 2. Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng của ánh sáng

A. đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng trong các liên kết hóa học trong ATP.

B. đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng trong các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.

C. đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng trong các liên kết hóa học trong NADPH.

D. thành năng lượng trong các liên kết hó học trong ATP.

Câu 3. Sản phẩm của pha sáng gồm:

A. ATP, NADPH VÀ O₂.     B. ATP, NADPH VÀ CO₂.

C. ATP, NADP⁺ VÀ O₂.    D. ATP, NADPH.

Câu 4. Nhóm thực vật C₃ được phân bố

A. hầu khắp mọi nơi trên Trái Đất.

B. ở vùng ôn đới và á nhiệt đới.

C. ở vùng nhiệt đới.

D. ở vùng sa mạc.

Câu 5. Diễn biến nào dưới đây không có trong pha sáng của quá trình quang hợp ?

A. quá trình tạo ATP, NADPH và giải phóng O₂.

B. quá trình khử CO₂.

C. quá trình quang phân li nước.

D. sự biến đổi trạng thái của diệp lục (từ dạng bình thường sang trạng thái kích thước).

Câu 6. Trong lục lạp, pha tối diễn ra ở

A. màng ngoài.     B. màng trong.

C. chất nền (strôma).     D. tilacôit.

Câu 7. Thực vật C₄ được phân bố

A. rộng rãi trên Trái Đất, chủ yếu ở vùng ôn đới và á nhiệt đới.

B. ở vùng ôn đới và á nhiệt đới.

C. ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.

D. ở vùng sa mạc.

Câu 8. Những cây thuộc nhóm thực vật CAM là

A. lúa, khoai, sắn, đậu.     B. ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu.

C. dứa, xương rồng, thuốc bỏng.    D. lúa, khoai, sắn, đậu.

Câu 9. Những cây thuộc nhóm thực vật C₃ là

A. rau dền, kê, các loại rau.    B. mía, ngô, cỏ lồng vực, cỏ gấu.

C. dứa, xương rồng, thuốc bỏng.    D. lúa, khoai, sắn, đậu.

Câu 10. Pha sáng diễn ra trong lục lạp tại

A. chất nền.    B. màng trong.    C. màng ngoài.    D. tilacôit.

Câu 11. Về bản chất, pha sáng của quang hợp là

A. quang phân li nước để sử dụng H⁺, CO₂ và electron cho việc hình thành ATP, NADPH, đồng thời giải phóng O₂ vào khí quyển.

B. quang phân li nước để sử dụng H⁺ và electron cho việc hình thành ADP, NADPH, đồng thời giải phóng O₂ vào khí quyển.

C. quang phân li nước để sử dụng H⁺ và electron cho việc hình thành ATP, NADPH, đồng thời giải phóng O₂ vào khí quyển.

D. khử nước để sử dụng H⁺ và electron cho việc hình thành ATP, NADPH, đồng thời giải phóng O₂ vào khí quyển.

Câu 12. Thực vật C₄ ưu việt hơn thực vật C₃ ở những điểm nào?

A. cường độ quan hợp cao hơn, điểm bão hòa ánh sáng thấp hơn, điểm bù CO₂ thấp hơn.

B. cường độ quan hợp cao hơn, điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, điểm bù CO₂ thấp hơn.

C. nhu cầu nước thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn.

D. cả B và C.

Câu 13. Chất được tách ra khỏi chu trình Canvin để khởi đầu cho tổng hợp glucozơ là

A. APG (axit photphoglixêric).    B. RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP).

C. AlPG (alđêhit photphoglixêric).    D. AM (axit malic).

Câu 14. Sản phẩm quang hợp đầu tiên của con đường C₄ là

A. APG (axit photphoglixêric).

B. AlPG (alđêhit photphoglixêric).

C. AM (axit malic).

D. Một chất hữu cơ có 4 cacbon trong phân tử (axit ôxalôaxêtic - AOA).

Câu 15. Chu trình C₃ diễn ra thuận lợi trong những điều kiện cường độ ánh sáng, nhiệt độ, nồng độ O₂

A. bình thường, nồng độ CO₂ cao.    B. và nồng độ CO₂ bình thường.

C. O₂ cao.    D. và nồng độ CO₂ thấp.

Câu 16. Sản phẩm quang hợp đầu tiên của chu trình Canvin là

A. RiDP (ribulôzơ - 1,5 - điP).    B. AlPG (alđêhit photphoglixêric).

C. AM (axit malic).    D. APG (axit photphoglixêric).

 

Đáp án

 

 

Bài viết gợi ý: