Bài giảng Sinh lý thực vật - Bài 16: Pha sáng

ATP, naêng löôïng hoùa hoïc

ATATPP

ADADPP ++ PPii ++ EE

PHA SAÙNG

Adenosine – P ~ P + P + E

Adenosine –– P P ~ P~ P ~ P~ P Adenosine

(ATP)

((ADP))

((PPii))

Pha haáp thu vaø chuyeån hoùa naêng löôïng aùnh saùng thaønh naêng löôïng hoùa hoïc (ATP) vaø naêng löôïng ñieän töû (NADPH)

NADPH, naêng lööôôïïng ng ññieieään tn töûöû NADPH, naêng l

ATP synthase: ADP + P >>> ATP ATP synthase:

 Chuoãi caùc protein coù khaû naêng nhaän, mang vaø truyeàn ñieän töû sang protein keá caän. Khi caùc protein lieân keát thaønh chuoãi hình thaønh moät chuoãi vaän chuyeån vaø doøng ñieän töû.

Caáu truùc chuoãi vaän chuyeån ñieän töû trong teá baøo:

NADPNADPHH

NADPNADP++ + + HH++ + + 22ee--

 Chuoãi vaän chuyeån ñieän töû trong heä thoáng quang hôïp coù theå tieáp nhaän ñieän töû thoaùt ra töø chlorophyll vaø chuyeån ñeán gaëp NADP+

 Nhôø chuoãi caùc protein vaän chuyeån, moät doøng caùc ñieän töû seõ toàn taïi doïc theo maøng cuûa caùc haït grana trong luïc laïp.

 Ñoàng thôøi vôùi quaù trình vaän chuyeån ñieän töû caùc protein coøn thöïc hieän vieäc bôm caùc H+ töø beân ngoaøi vaøo trong loøng haït grana >>> beân trong loøng haït grana coù noàng ñoä H+ cao (pH thaáp)

Naêng löôïng aùnh saùng taùc ñoäng & truyeàn naêng löôïng laøm vaät chaát

chuyeån thaønh daïng kích thích vaø coù xu höôùng phoùng thích ñieän töû

Aùnh saùng daïng haït

Naêng löôïng aùnh saùng taùc ñoäng chuyeån Chlorophyll

NADHNADH

Vaät chaát haáp thuï aùnh saùng seõ chuyeån sang traïng thaùi kích thích coù möùc naêng löôïng cao hôn [*] (coù xu höôùng phoùng thích ra ñieän töû).

thaønh daïng kích thích & taïm thôøi phoùng thích ñieän töû

Vaät chaát sau khi ñöôïc traû laïi ñieän töû seõ trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu.

1

HEÄ THOÁNG QUANG HOÙA

Quang hôïp khoâng xaûy ra rieâng leû ñoäc laäp maø ñöôïc toå chöùc theo nhoùm

Toå chöùc khoâng gian heä thoáng haáp thu aùnh saùng quang hôïp HEÄ THOÁNG QUANG HOÙA

2

Bound Plastoquinone A (Qa)

Phöùc hôïp thu nhaän aùnh saùng

Plastoquinone docking site (Qb site) Inner antennae (chlorophyll protein complex)

Outer antennae (chlorophyll-containing light harvesting protein complex)

PHOTOSYSTEM II

Thylakoid Membrane

Trung taâm phaûn öùng

Trung taâm phaûn öùng

Pheophytin (chlorophyll khoâng coù nhaân Mg)

1 caëp chlorophyll a (P680)

Phöùc hôïp Phaân li nöôùc

- Taát caû naêng löôïng haáp thu töø caùc phaân töû chlorophyll khaùc nhau ñeàu ñöôïc chuyeàn veà Trung taâm phaûn öùng.

- Trung taâm phaûn öùng laø caëp phaân töû chlorophyll a, khoâng nhaát thieát phaûi naèm ôû vò trí trung taâm cuûa phöùc hôïp thu nhaän aùnh saùng.

Quang phosphoryl hoùa voøng

-Ñieän töû vaän chuyeån trôû laïi vò trí ban ñaàu taïo voøng kheùp kín -Söû duïng 1 heä thoáng quang hoùa (PS1)

trong quaùù trtrìình nh

DoDoøøng ng ññieieään tn töûöû trong qua quang phosphryl hoùùa voa voøøngng quang phosphryl ho

e-

Chaát nhaän ñieän töû sô caáp

e- e- SaSaûûn sinh n sinh ATPATP Photons e-

P700

Accessory Pigments

PS I

3

Cô cheá saûn sinh ATP thoâng qua enzyme ATP synthase. Doøng ion H+ taïo ñoäng löïc cho söï hoaït ñoäng ATP synthase

4

VòVòngng

Không vòòngng Không v

MMứức đc độ ộ phphứức tc tạạpp

Đơn Đơn giảgiảnn

PhPhứức tc tạạpp

ATPATP

SảSản phn phẩẩm tm tạạo o thàthànhnh

Nguyêu liệệuu Nguyêu li

ADP, Pi ADP, Pi

NADPH ATP, NADPH ATP, O2O2 H2OH2O, Pi, ADP, , Pi, ADP, NADP+ NADP+

ATP: NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC >> > Energy do liên kết cao năng bị đứt

NADPH: năng lượng điện tử>>> e (điện tử) + NADP+ + H+

H2O >>> ½ O2 + 2H+ + 2e

Cô cheá saûn sinh ATP thoâng qua enzyme ATP synthase. Doøng ion H+ taïo ñoäng löïc cho söï hoaït ñoäng ATP synthase

5

NADP reductase

NADP reductase

4 photons

photons

4 photons

photons

2H+ + 2NADP

2H+ + 2NADP

NADPH

NADPH

2 H+

2 H+

Fd

Fd

PQ

PQ

CYT B6f

CYT B6f

PSII

PSII

PSI

PSI

O2 + 4H+ O2 + 4H+

4 e-

4 e-

PC

PC

2H2O

2H2O

The Path of Electron and Proton Flow in Photosynthetic Electron Transport The Path of Electron and Proton Flow in Photosynthetic Electron Transport

Photosystem I

Khoaûng 200 chlorophyll haáp thu maïnh nhaát ôû 683 nm 1 chlorophyll haáp thu maïnh nhaát ôû 700 nm (P700) Khoaûng 50 carotenoids & saéc toá khaùc. Photosystem II

200 chlorophyll haáp thu maïnh nhaát ôû 672 nm 1 chlorophyll haáp thu maïnh nhaát ô 680 nm (P680) 200 chlorophyll B

Toång troïng löôïng cuûa moät heä thoáng haáp thu aùnh saùng quang hôïp (saéc toá caùc loaïi + heä vaän chuyeån ñieän töû ) = 2.000 kDal)

 9595--99% naêng l phaphaûûn n öùöùng ng ññeeåå gaây ra pha

99% naêng lööôôïïng thu nha ng thu nhaään con coùù thetheåå ññeeáán n ñöñöôôïïc phaân t trung taâm c phaân töûöû trung taâm gaây ra phaûûn n öùöùng quang ho ng quang hoùùa.a.

6

Heát

Pha saùng quang hôïp

Chu chình Xanthophyll hình thaønh cô cheá tieáp nhaän ñieän töû /naêng löôïng aùnh saùng quaù taûi giuùp baûo veä caùc heä thoáng quang hoùa

7

QUANG PHOSPHORYL HOÙA ÔÛ TAÛO QUANG HÔÏP

DIFFERENT PIGMENTS ABSORB DIFFERENT WAVELENGTHS OF LIGHT

CH3

CH3

CH

H3C

Chlorophyll a

Chlorophyll b

Carotenoids

d e b r o s b a t h g

i l f o t n u o m A

-carotene

400

500

600

700

CH

H3C

Wavelength of light (nm)

CH3 CH3

HO

e–

Aùnh saùng xanh kích thích ñieän töû ôû möùc naêng löôïng cao hôn

Electrons can be promoted to discrete high- energy states.

e–

Aùnh saùng ñoû kích thích ñieän töû

ñaåy leân traïng thaùi naêng löôïng cao

Photons

0

1

2

Traïng thaùi naêng löôïng trong phaân töû chlorophyll.

8

Quang phosphoryl hoùùa a Quang phosphoryl ho vovoøøngng Quang phosphoryl hoùùa a Quang phosphoryl ho khoâng voøøngng khoâng vo

u truùùcc CaCaááu tru

Ñôn giaûn 1 heä thoáng quang hoùa (PSI) ADPADP

Nguyeân Nguyeân lielieääuu

Phức tạp 2 heä thoáng quang hoùa (PSII >>> PSI) ADPADP HH22OO NADP++ NADP

ATPATP

SaSaûûn n phaphaååmm

ATPATP NADPH NADPH OO22

9