CHỦ ĐỀ: QUANG HỢP Ở THỰC VẬT
2
A. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP:
- Quang hợp là quá trình trong đó năng lượng ánh sáng mặt trời được lá hấp thụ để tạo ra cacbonhidrat va oxi từ khí và H20.
- Phương trình tổng quát :
Sơ đồ quang hợp ở cây xanh
B. VAI TRÒ CỦA QUANG HỢP:
- Điều hòa không khí: giải phóng oxi và hấp thụ CO2 (góp phần ngăn chặn hiệu ứng nhà kính )
- Sản phẩm quang hợp là nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng, là nguyên liệu cho công nghiệp và dược liệu chữa bệnh cho con người.
- Quang năng đã được chuyển thành hóa năng trong các liên kết hóa học của sản phẩm quang hợp. Đây là nguồn năng lượng duy trì hoạt động sống của sinh giới.
C. Cơ quan quang hợp
13
1.Hình thái, giải phẫu của lá thích nghi với chức năng quang hợp
a. Hình thái
Diện tích bề mặt lớn: hấp thị được nhiều ánh sáng mặt trời
Phiến lá mỏng: thuận lợi cho khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng
Trong lớp biểu bì của mặt lá có khí khổng giúp cho khí CO2 khuếch tán vào bên trong lá đến lục lạp
- Tế bào mô giậu: chứa nhiều lục lạp phân bố ngay bên dưới lớp biểu bì mặt trên của lá để trực tiếp hấp thụ được các tia sáng chiếu lên trên mặt lá.
- Tế bào mô xốp: chứa ít diệp lục hơn so với mô giậu nằm ngay ở mặt dưới phiến lá. Trong mô xốp có nhiều khoảng rỗng để khí oxi dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa sắc tố quang hợp.
- Hệ gân lá: phát triển đến tận từng tế bào nhu mô lá, chứa các mạch gỗ và mạch rây.
- Trong phiến lá: có nhiều tế bào chứa lục lạp là bào quan quang hợp.
b. Giải phẫu
2. Lục lạp là bào quan quang hợp
Màng tilacoit: là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp, nơi xảy ra các phản ứng ánh sáng.
Xoang tilacoit: là nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp.
Chất nền: là nơi xảy ra các phản ứng của pha tối.
3. Hệ sắc tố quang hợp
Hệ sắc tố quang hợp gồm:
+ Diệp lục a: hấp thu năng lượng ánh sáng chuyển thành năng lượng trong ATP và NADPH.
+ Các sắc tố phụ: (Carotenoit) hấp thụ và truyền năng lượng cho diệp lục a
Sơ đồ:
Carotenoit diệp lục b diệp lục a diệp lục a ở trung tâm
Tại sao lá cây có màu xanh?
D
Cây có lá màu đỏ có khả năng quang hợp không?
Có nhưng bị che khuất bởi màu đỏ của nhóm sắc tố phụ là xantophyl và carôten do hàm lượng của chúng quá cao. Vì vậy những cây này vẫn tiến hành quang hợp bình thường, tuy nhiên cường độ quang hợp thường không cao
Pha sáng
Pha tối
D) QUANG HỢP Ở CÁC NHÓM
I- Thực vật C3
II- Thực vật C4
III- Thực vật CAM
THỰC VẬT C3, C4 VÀ CAM
I- Thực vật C3
1. Pha sáng
Diễn ra tại Tilacôit của lục lạp.
Điều kiện: cần ánh sáng.
Nguyên liệu: H2O, ADP, NADP.
Diễn biến:
+ Giai đoạn quang vật lý: diệp lục hấp thụ ánh sáng trở thành dạng bị kích động và giải phóng êlectron.
+ Giai đoạn quang hóa:
. Quang phân li nước: H2O bị diệp lục giành giật êlectron
. Êlectron của nước đến bù lại cho diệp lục a, e của diệp lục đi theo chuỗi truyền e để tổng hợp ATP
. H+ đến khử NADP+ tạo thành NADPH
- Sản phẩm: O2 giải phóng ra bên ngoài, ATP, NADPH.
1. Pha sáng
=> Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng của ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
2. Pha tối
Diễn ra tại chất nền lục lạp
Không cần ánh sáng trực tiếp
Nguyên liệu: CO2, ATP, NADPH
2. Pha tối
Diến ra theo chu trình Canvin, gồm 3 giai đoạn
+ Giai đoạn cố định CO2
+ Giai đoạn khử APG thành AlPG
+ Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib-1,5-điP
=> Kết thúc giai đoạn khử AlPG, AlPG là chất khởi đầu để tổng hợp nên C2H12O6, rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarozơ, axit amin, lipit trong quang hợp
Thực vật C3 đa số là các loài vùng ôn đới, nhiệt đới…
như: tảo, rêu,…
Rêu
Tảo
Nhóm thực vật này cố định CO2 theo con đường C3
- Tùy vào đặc điểm sinh thái, qua quá trình tiến hóa đã hình thành nên các con đường cố định CO2 khác nhau.
- Ngoài con đường C3, các nhà sinh lí học thực vật đã phát hiện 2 con đường khác là: C4 và CAM.
=> Ba nhóm thực vật: thực vật C3, thực vật C4, thực vật CAM
II- Thực vật C4
- Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, rau dền, ngô, cao lương,…thực hiện quang hợp theo con đường C4, có quá trình cố định CO2 bổ sung trước chu trình Canvin.
II- Thực vật C4
- Gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: chu trình C4 xảy ra trong tế bào mô giậu
+ Giai đoạn 2: chu trình Canvin xảy ra trong tế bào bao bó mạch
- Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
- Sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA ( hợp chất 4C)
- Cả hai giai đoạn này đều diễn ra vào ban ngày và ở hai nơi khác nhau trên lá
II- Thực vật C4
III- Thực vật CAM
Thực vật CAM gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn ( xương rồng) và các loài cây như dứa, thanh long…
Để tránh mất nước do thoát hơi nước khí khổng của các loài cây mọng nước đóng vào ban ngày, mở vào ban đêm.
Thực vật CAM:
+ Giai đoan cố định CO2 lần 1 được thực hiện vào ban đêm, lúc khí khổng mở.
+ Giai đoạn cố định CO2 lần thứ 2 được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng.
TỔNG KẾT
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.
Đáp án: D
Câu hỏi
Câu 2. Diễn biến nào dưới đây không có trong pha sáng của quá trình quang hợp ?
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).
Đáp án: D
Câu 3. 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.
Đáp án: D
Câu 4. Những đặc điểm nào dưới đây đúng với thực vật CAM?
(1) Gồm những loài mọng nước sống ở các vùng hoang mạc khô hạn và các loại cây trồng nhưu dứa, thanh long…
(2) Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, rau dền, ngô, cao lương, kê…
(3) Chu trình cố định CO2tạm thời (con đường C4) và tái cố định CO2 theo chu trình Canvin. Cả hai chu trình này đều diễn ra vào ban ngày và ở hai nơi khác nhau trên lá.
(4) Chu trình C4 (cố định CO2) diễn ra vào ban đêm, lúc khí khổng mở và giai đoạn tái cố định CO2theo chu trình Canvin, diễn ra vào ban ngày.
Phương án trả lời đúng là:
(1) và (3). B. (1) và (4). C. (2) và (3). D. (2) và (4).
Đáp án: B
Câu 5. Trong các nhận định sau :
(1) Cần ít photon ánh sáng để cố định 1 phân tử gam CO2.
(2) Xảy ra ở nồng độ CO2 thấp hơn so với thực vật C3.
(3) Sử dụng nước một cách tinh tế hơn thực vật C3.
(4) Đòi hỏi ít chất dinh dưỡng hơn so với thực vật C3.
(5) Sử dụng ít ATP hơn trong pha tối so với thực vật C3.
Có bao nhiêu nhận định đúng về lợi thế của thực vật C4?
2. B. 3. C. 1. D. 4.
Đáp án: C
E) Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp.
I. Ánh sáng
II. Nồng độ CO2
V. Nguyên tố khoáng
IV. Nhiệt độ
VI. Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo
III. Nước
I. ÁNH SÁNG
1. Cường độ ánh sáng
Khi nồng độ CO2 tăng, tăng cường độ ánh sáng làm tăng cường độ quang hợp.
Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến cường độ quang hợp khi nồng độ CO2 tăng.
- Tăng cường độ ánh sáng cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đến khi đạt tới điểm bão hòa ánh sáng. Sau điểm bão hòa Iqh không tăng thêm mà có xu hướng giảm.
Điểm bù ánh sáng: cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp cân bằng với cường độ hô hấp.
Điểm bão hòa ánh sáng: là trị số ánh sáng mà từ đó cường độ quang hợp không tăng thêm dù cường độ ánh sáng tiếp tục tăng.
Trong khoảng giữa điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng, cường độ quang hợp tăng hầu như tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng.
Điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng ở cây ưa bóng và cây ưa sáng khác nhau như thế nào?
- Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng.
2. Quang phổ của ánh sáng
Ảnh hưởng đến cường độ quang hợp và phẩm chất các sản phẩm quang hợp.
Quang hợp: ánh sáng xanh tím và đỏ.
Tia xanh tím: axit amin, protein.
Tia đỏ: cacbohiđrat.
Thời gian: - sáng sớm và chiều: nhiều tia đỏ.
- Trưa có nhiểu tia xanh tím.
Không gian: dưới tán rừng và dưới tầng nước sâu, các tia đỏ giảm rõ rệt.
Cường độ hấp thụ ánh sáng của các loại sắc tố quang hợp.
Nắm được sự ảnh hưởng của ánh sáng đến quá trình quang hợp có ý nghĩa gì trong thực tiễn ?
Tạo khả năng hấp thụ ánh sáng tốt nhất trong tự nhiên, trồng cây trong nhà kính với điều kiện nhân tạo để tăng cường độ quang hợp.
Nắm được sự ảnh hưởng của quang phổ ánh sáng giúp điều khiển sự tổng hợp các chất hữu cơ theo nhu cầu của con người (protein, axit amin, đường, các chất có hoạt tính sinh lí,…)
II. NỒNG ĐỘ CO2
Điểm bão hòa CO2: Khi nồng độ CO2 tối đa để cường độ quang hợp đạt cực đại.
Nồng độ CO2 trong không khí chiếm 0,03%
Nồng độ CO2 thấp nhất mà cây bắt đầu quang hợp là khoảng 0,008-0,01%, điểm bão hòa CO2 tối đa của cây thường là 0,4%
Nếu tăng dần nồng độ CO2 lên đến trị số bão hòa CO2 thì cường độ quang hợp tăng dần. Vượt quá trị số đó, cường độ quang hợp giảm.
Sự phụ thuộc của quang hợp vào nồng độ CO2.
Điểm bù CO2: là [CO2] để cường độ quang hợp cân bằng với cường độ hô hấp.
Điểm bão hòa CO2: là [CO2] để cường độ quang hợp đạt cực đại.
Khi tăng [CO2] lúc đầu cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận, sau đó tăng chậm, cho tới khi đến trị số bão hòa CO2. Vượt qua trị số đó, cường độ quang hợp giảm.
III. Nước
Nhu cầu nước của cây phụ thuộc vào những yếu tố:
Nhu cầu nước phụ thuộc vào nhóm cây, giai đoạn phát triển của cây.
Cây hạn sinh
Cây trung sinh
Cây ẩm sinh
IV. NHIỆT ĐỘ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt tính của các enzim quang hợp.
Mỗi loài thực vật có 1 nhiệt độ tối ưu, tại nhiệt độ đó cường độ quang hợp là lớn nhất.
Cường độ quang hợp tăng theo nhiệt độ đến giá trị tối ưu, trên ngưỡng đó cường độ quang hợp giảm.
V. NGUYÊN TỐ KHOÁNG
VI. TRỒNG CÂY DƯỚI ÁNH SÁNG NHÂN TẠO
Phương pháp: sử dụng ánh sáng của các loại đèn thay cho ánh sáng mặt trời để trồng cây trong nhà có mái tre, trong phòng
Ý nghĩa:
+ Chủ động điều chỉnh quang hợp thông qua điều chỉnh các yếu tố ngoại cảnh
+ Khắc phục được bất lợi của mặt trời (ánh sáng, giá rét, bệnh dịch…)
+ Chủ động cung cấp các sản phẩm cho con người (rau, củ , quả sạch…) và nhân giống cây.
Câu1. Chọn các từ hoàn chỉnh nội dung sau:
nhân tố ngoại cảnh
riêng lẻ
phối hợp
quang hợp
ánh sáng
loài cây
Sự ả/h của các .1..................................
đến 2.................. tùy thuộc vào đặc điểm của giống và 3.................. .Trong tự nhiên, các yếu tố môi trường không tác dụng .4 .......... lên quang hợp mà là tác động 5................ Trong đó nhân tố 6............... là điều kiện cần để quang hợp diễn ra, CO2 trong không khí là nguồn cung cấp 7............. cho quang hợp, Nhiệt độ ảnh hưởng đến các 8............................ trong pha tối và pha sáng của quang hợp.
phản ứng enzim
cacbon
CỦNG CỐ
59
nguon VI OLET
