CHƯƠNG VI. QUANG HỢP (PHOTOSYNTHESIS)

Chia sẻ: Trần Thanh Phương Dung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

144
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

QUANG HỢP (PHOTOSYNTHESIS)

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG VI. QUANG HỢP (PHOTOSYNTHESIS)

VI.1. Ñaïi cöông veà quang hôïp – Phaûn öùng toång quaùt 1) Hi n tư ng : PHAÀN I: SINH HOÏC TEÁ BAØO H2O do r h p thu Quang h p = s qua r , v n chuy n t ng h p đư ng CHÖÔNG VI. QUANG HÔÏP lên lá; CO2 ra vào lá qua khí kh ng và O2 th c v t. (PHOTOSYNTHESIS) Đi u ki n đ th c v t quang h p: CO2 + H2O + ánh TS. Nguy n Hoài Hương S n ph m c a sáng m t tr i quang h p là đư ng đư c v n chuy n trong cây 3) Hai pha c a quang h p 2) Phaûn öùng toång quaùt • 6CO2 + 12H2O + aùnh saùng C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 PHA SÁNG PHA T I Chaát oxy hoùa Chaát khöû O2 sinh ra töø ñaâu? 1950, caùc nhaø khoa hoïc duøng C18O2 hoaëc H218O nghieân cöùu, khí 18O 2 chæ thoaùt ra khi duøng H218O Trong quang hôïp O2 sinh ra töø H2O. Chaát phaûn öùng 6CO2 12H2O L cl p Saûn phaåm C6H12O 6 6H2O 6O2 Đư ng 1
Pha sáng VI. 2. Pha sáng Chuy n hóa quang năng thành hóa năng: t ng h p ATP 1) Phoå soùng ñieän töø T ng h p NADPH t NADP+ H2 O GLUCOSE Böôùc soùng NADP+ NADPH O2 CO2 Pha t i C đ nh CO2, t ng h p đư ng glucose Tiêu th ATP Tái t o NADP+ 2) Các thí nghi m khám phá pha sáng b) Thí nghi m xác đ nh các s c t quang h p Vi khuaån hieáu khí a) Thí nghi m khám phá ánh sáng h p th - Laêng kính taïïo phoå aùnh saùng töø ñoû sang tím - Taûo Spirogyra coù khaû naêng quang Carotene hôïp - Ñeå taûo ngaäp nöôùc trong lam kính, quan saùt döôùi kính hieån vi - Sau thôøi gian, vi khuaån hieáu khí moïc tuï quanh vuøng aùnh saùng ñoû vaø xanh. Xanthophyll Luïc laïp cuûa taûo Spirogyra (nhìn döôùi kính hieån vi) Chlorophyll a AÙnh saùng maøu Chlorophyll b AnÙh saùng ñoû vaø xanh do laêng kính taïo ñöôïc saéc toá quang hôïp neân haáp thuïï toát nhaát. Tách các s c t quang h p b ng s c ký gi y 2
3) H th ng h p th ánh sáng trên màng thylakoid = C u trúc vòng antenna h p th ánh sáng Ph n đuôi k nư c bám vào l p lipid đôi Phân t s c t chlorophyll a và các s c t ph s p x p trên màng thylakoid t o thành c) Đo ph h p th c a các s c t quang h p m t h th ng h p th ánh sáng g i là antenna Tr ng thái 4) Phaûn öùng quang hoùa cuûa phaân töû saéc toá Ch t nh n e- kích thích đ u tiên nh n Nguyeân taéc kích hoaït cuûa photon aùnh saùng e- t trung tâm ph n ng Möùc kích b kích thích hoaït Trung tâm ph n ng Möùc caên (phân t chlorophyll) baûn Photon ñaäp vaøo nguyeân töû cuûa saéc toá Kích hoaït ñieän töû nhaûy leân möùc naêng löôïng cao hôn (khoâng beàn) Quang h = antenna + trung tâm M t phân t s c t b kích thích có Ñieän töû trôû veà vò trí ban ñaàu (möùc caên baûn) keøm theo toûa nhieät vaø ph n ng + ch t nh n đi n t th phát huỳnh quang ho c truy n phaùt huỳnh quang. đ u tiên + protein năng lư ng sang phân t s c t khác. 3
Tóm l i Ba kh năng truy n năng lư ng c a phân t s c t khi b photon ánh sáng kích thích Phát nhi t ho c huỳnh quang (năng lư ng vô ích) Hai ki u quang h trong t nhiên Truy n năng lư ng cho phân t s c t k c n Quang h II (P680) Truy n e- cho m t ch t nh n đi n t . Chlorophyll a trung tâm ph n ng h p th ánh sáng đ λ = 680 nm Quang h I (P700) Chlorophyll a trung tâm ph n ng h p th ánh sáng đ λ = 700 nm Ph n ng oxy hóa kh trong l c l p 5) Ph n ng oxy hóa kh trong l c l p QUANG H II CHU I QUANG H P QUANG H I H2O → 2H+ + 2e- + 1/2O2 (quang phân nư c cung c p e- cho chlorophyll a trung tâm ph n ng) Chl* + A + e- → Chl + A- Trung tâm ph n ng chlorophyll a tr ng thái kích thích (Chl*) truy n e- cho ch t nh n đi n t đ u tiên (A) 1) Quang 2) Chl 3) V n chuy n e- 4) Chl quang 5) Quang h I phân nư c, quang h II và H+ trong h I b kích kh Fd cung c p e-, b kích thích chu i quang thích thành (Ferrodoxin), H+ và gi i thành Chl* h p, t ng h p Chl*, nh n e- t Fd kh phóng O2 ATP theo cơ ch quang h II NADP+ thành NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+ hóa th m th u NADPH và H+ Dòng e- chuy n đ ng t nư c đ n quang h II - chu i quang h p – quang h I đ n NADP+ t ng h p NADPH Quang phosphoryl hóa: t ng h p ATP theo cơ ch hóa th m th u 4
Bên trong thylakoid: [H+] cao, pH th p Chu i quang h p g m các protein: PQ = Plastoquinone Cyt = Cytochrome b6/f PC = Plastocyanin Fd = Ferrodoxin NADP reductase V n chuy n tích c c H+ t stroma vào thylakoid ATP synthase t ng h p Stroma: [H+] th p, pH cao ATP nh năng lư ng l c d n proton Cơ ch hóa th m th u t ng h p ATP - quang phosphoryl hóa: Chu i quang h p v n chuy n e- t quang h II sang quang h I, Bơm H+ t stroma vào thylakoid. Khu ch tán c a dòng H+ tr l i stroma qua ph c h p ATP synthase cung c p năng lư ng t ng h p ATP. NADPH 6) Quang phosphoryl hóa không vòng và quang phosphoryl hóa light e- acceptor vòng NADP+ e- acceptor ATP a) Quang phosphoryl hóa Quang b) Quang phosphoryl hóa không vòng: phosphoryl hóa vòng: Dòng e- chuy n đ ng hình Chu i quang không vòng: e- ch Z t quang h II sang Dòng e- chuy n đ ng hình tròn h p chuy n đ ng t quang h I qua chu i quang hình ch Z quang h I qua chu i quang h p r i tr v quang h I h p. Không c n quang phân H2O đ Quang phân H2O đ cung cung c p e- c p e- Ch t ng h p ATP, không sinh Summary of h I Quang Light T ng h p ATP, NADPH, Reactions NADPH, không gi i phóng O2 gi i phóng O2 Hi u su t năng lư ng th p. Hi u su t năng lư ng cao. Quang h II H2O → 2e- + 2H+ + O 5
1) Năng lư ng ánh sáng truy n qua 2) Chu i quang các phân t s c t đ n trung tâm h p g m Fd VI.3. Pha toái cuûa quang hôïp-Chu trình Calvin ph n ng Chl. Chl b kích thích thành (Ferrodoxin), PQ Chl* truy n e- cho chu i quang h p (Plastoquinone) và 1. Pha toái CHU I QUANG H P PC (Plastocyanin) - Khoâng caàn aùnh saùng, khoâng taïo naêng löôïng. QUANG H I - Söû duïng ATP vaø NADPH coá ñònh C vaø toång hôïp chaát 3) T ng h p höõu cô. ATP theo cơ 2. Chu trình Calvin ch hóa th m th u Melvin Calvin duøng 14CO2 theo doõi soá phaän cuûa C trong quang hôïp (Giaûi Nobel 1961) 4) e- t chu i quang h p tr l i cho Chl, b t đ u l i vòng quang phosphoryl hóa Quang phosphoryl hóa vòng Coá ñònh CO2 6 CO2 6 C-C-C-C-C-C RuBP 4 böôùc cuûa chu trình Calvin: Carboxylase Oxygenase Enzyme xuùc Coá ñònh Carbon (CO2 fixation) taùc phaûn (rubisco) Phosphoryl hoùa vaø khöû öùng Phoùng thích G3P 6 C-C-C-C-C PGA 12 C-C-C Taùi taïo RuBP Coá ñònh CO2 laø gaén CO2 vaøo moät phaân töû chaát höõu cô ñeå taïo neân moät phaân töû lôùn hôn. Moãi C6 phaân ñoâi C5 + CO2 C6 thaønh 2 C3 (phosphoglyceric C5 = ribulose biphosphate (RuBP) acid - PGA). coù 5 C 6
Phosphoryl hoùa vaø khöû Phoùng thích PGAL vaø taùi 6 CO2 6 CO2 taïo RuBP 6 C-C-C-C-C-C 6 C-C-C-C-C-C RuBP RuBP Carboxylase Carboxylase- Oxygenase Oxygenase (rubisco) Giai ñoaïn söû duïng (rubisco) ATP vaø NADPH do pha saùng taïo ra RuBP 6 C-C-C-C-C PGA 12 C-C-C RuBP 6 C-C-C-C-C PGA 12 C-C-C 6 ADP + Pi 10 PGAL 6 ATP coøn laïi 12 ATP duøng ñeå taùi 10 C-C-C 12 ATP PGAL taïo RuBP, PGAL 12 C-C-C 12 ADP + Pi phaûn öùng 12 C-C-C 12 ADP + Pi caàn naêng 12 NADPH löôïng Phoùng thích 2 12 NADPH Hai phaân töû PGA bò khöû thaønh PGAL taïo Glucose PGAL (phosphoglyceraldehyde). 12 NADP+ C-C-C-C-C-C 12 NADP+ Glucose Chu trình Calvin – Quang 6 CO2 hôïp C3 VI. 4. Toång bieán ñoåi naêng löôïng cuûa quang hôïp 6 C-C-C-C-C-C 48 photon RuBP Carboxylase- 6 CO2 Oxygenase 12 H2O (rubisco) 6 ATP (cho teá baøo) RuBP 6 C-C-C-C-C PGA 12 C-C-C 6 ADP + Pi 18 ATP 6 ATP Caùc phaûn öùng saùng 12 NADPH Caùc phaûn öùng toái 10 C-C-C chuyeàn ñieän töû (ôû cuûa chu trình Calvin 12 ATP PGAL maøng thylakoid) 12 NADP+ (ôû stroma) 12 C-C-C 12 ADP + Pi 18 ADP 12 NADPH 18 Pi C-C-C-C-C-C 12 NADP+ C6H12O6 6 H2 O Glucose 6 O2 (glucose) 7
VI. 5. Thöïc vaät CAM vaø thöïc vaät C4 Khi naøo xaûy ra quang hoâ haáp 1. Quang hoâ haáp (photorespiration): tieâu thuï O2, giaûi phoùng CO2 ? 6 CO2 Xeùt böôùc coá ñònh CO2 Khí khoång (stoma) : nôi hôi nöôùc vaø khí ra vaøo. Khi trôøi noùng vaø khoâ, thieáu nöôùc, khí khoång ñoùng RuBP 6 C-C-C-C-C-C Carboxylase- Thieáu CO2 cho chu trình Calvin, quang hôïp giaûm maïnh Oxygenase (rubisco) Quang hoâ haáp Coá ñònh CO2 ñoøi hoûi phaûi RuBP 6 C-C-C-C-C coù CO2 trong laù . 12 C-C-C Caáu taïo laù C3 (ñaäu, luùa, luùa mì) 10 C-C-C 12 C-C-C C-C-C-C-C-C Cô cheá quang hoâ haáp Xaûy ra trong peroxisome 6 CO2 Vai troø cuûa quang hoâ haáp CO2 6 C-C-C-C-C-C Chöa roõ lôïi ích, nhöng Quang hoâ haáp khoâng taïo ra ñöôøng, khoâng taïo ra ATP. O2 RUBISCO Quang hoâ haáp laø quaù trình caïnh tranh vôùi quang hôïp, laøm Luïc laïp giaûm naêng suaát quang hôïp RuBP 6 C-C-C-C-C Laøm sao giaûm ñöôïc quang hoâ haáp ? Moät soá loaøi thöïc vaät giaûm thieåu quang ho âhaáp coù cô cheá coá Trong phaûn öùng coá ñònh CO2, ñònh CO2 khaùc vôùi thöïc vaät C3 CO2 laø cô chaát, O2 laø chaát kìm haõm caïnh tranh cuûa Rubisco Khi [CO 2] thaáp, O2 gaén vaøo Rubisco C5 bi phaân huûy Peroxisome CO2 ñöôïc giaûi phoùng. 8
2. Quang hôïp C4 : baép, mía, coû daïi Coá ñònh CO2 trong thöïc vaät C4 Goïi laø C4 vì hôïp chaát trung gian laø C4 thay vì C3 nhö chu trình Calvin Teá baøo dieäp nhuïc Teá baøo bao maïch laù Moâ daäu dieäp nhuïc Saûn phaåm ñi vaøo teá Moâ xoáp baøo maïch dieäp laù nhuïc CO2 ñöôïc coá ñònh trong teá baøo dieäp nhuïc taïo thaønh hôïp chaát C4 nhôø enzyme PEP Carboxylase Teá baøo bao Dieäp nhuïc Enzyme naøy khoâng coù aùi löïc vôùi O2, quang hoâ haáp khoâng xaûy ra maïch laù CO2 ñöôïc bôm töø teá baøo dieäp nhuïc vaøo teá baøo bao maïch laù, duy trì [CO2] cao, thuaän tieän cho quang hôïp. Thöïc vaät C4 thích nghi vôùi nhöõng vuøng aùnh saùng maïnh (PEP=Phosphoenolpyruvate) 3. Thöïc vaät CAM (Crassulacean Acid Metabolism) Caùc caây hoï Crassulaceae: moïng nöôùc soáng trong ñieàu kieän to Coá ñònh CO2 trong thöïc vaät CAM cao, ñoä aåm thaáp, ñaát maën. Coù cô cheá quang hôïp tieát kieäm nöôùc Khí khoång môû vaøo ban ñeâm CO2 ñöôïc coá ñònh trong toái thaønh hôïp chaát C4 C4 ñöôïc döï tröõ trong khoâng baøo ñeán saùng hoâm sau C4 ñöôïc khöû thaønh CO2 cho chu trình Calvin trong luïc laïp. 9