Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật

Trường Tiểu Học Đằng Lâm

Updated on:

Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật
Bạn đang xem: Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật tại Kênh Văn Hay

Cùng Cmm.edu.vn tìm hiểu Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp diễn ra ở thực vật thế nào?

Quá trình quang hợp cung ứng O2 cho con người và sinh vật tồn tại trên Trái Đất. Không những thế, những sinh vật sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp phục vụ cho quá trình sinh dưỡng của chúng… Trong bài viết này, Cmm.edu.vn sẽ giúp những bạn học sinh tìm hiểu đầy đủ quang hợp là gì? cùng với những yếu tố tác động tới quá trình quang hợp của thực vật; đặc điểm, vai trò, ý nghĩa của quang hợp đối với sự sống trên trái đất.

Quang hợp là gì? 

Quang hợp còn được gọi với tên là quá trình quang tổng hợp. Quang hợp là quá trình thu nhận và chuyển hóa năng lượng mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Trong quá trình quang hợp, năng lượng ánh sáng mặt trời đã được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và phóng thích oxy từ khí cacbonic và nước.

Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp:

6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Quá trình quang hợp của cây

Vai trò của quang hợp 

Quá trình quang hợp đóng vai trò quan trọng đối với sự sống của những sinh vật trên Trái Đất. Toàn bộ sự sống trên hành tình chúng ta đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp. Dưới đây là 3 vai trò quan trọng nhất của quá trình quang hợp ở những nhóm thực vật.

Tổng hợp chất hữu cơ. Sản phẩm của quang hợp tạo ra nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và làm ra thuốc chữa bệnh cho con người.

quang hop la gi 3Lá cây hấp thụ ánh sáng và nhờ chất diệp lục tổng hợp

cung ứng năng lượng. Năng lượng trong ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển thành hóa năng trong những liên kết hóa học. Đây là nguồn cung ứng năng lượng cho mọi hoạt động sống của những sinh vật.

cung ứng O2. Quá trình quang hợp ở cây xanh hấp thụ khí CO2 và phóng thích khí O2 giúp điều không khí, giảm hiệu ứng nhà kính đem lại không khí trong sạch cho Trái Đất và cung ứng dưỡng khí cho những sinh vật khác.

Đặc điểm của lá cây thích ứng với chức năng quang hợp 

Đặc điểm bên ngoài của lá cây 

– Diện tích bề mặt lớn giúp lá hấp thụ nhiều tia sáng

– Phiến lá mỏng thuận lợi cho khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng.

– Trong lớp biểu so bì của lá có chứa tế bào khí khổng để khí CO2 khuếch tán vào bên trong lá tới lục lạp.

Đặc điểm bên trong của lá cây

– Tế bào có hình mô giậu chứa nhiều diệp lục phân bố ngay dưới lớp biểu so bì ở mặt trên của lá để trực tiếp hấp thụ ánh sáng chiếu lên mặt trên của lá.

– Tế bào mô xốp chứa ít chất diệp lục hơn những tế bào mô giậu, nằm ở mặt dưới của lá. Trong mô xốp có rất nhiều khoảng trống rỗng để khí oxy dễ dàng khuếch tán tới những tế bào chứa sắc tố quang hợp.

– Hệ gân lá có mạch dẫn, gồm mạch gỗ và mạch rây, xuất phát từ bó mạch ở cuống lá tới tận từng tế bào như mô của lá, tạo điều kiện cho nước và ion khoáng tới từng tế bào để thực hiện chức năng quang hợp và vận chuyển sản phẩm của quang hợp.

– Trong lá có rất nhiều tế bào chứa diệp lục, đó là bào quan quang hợp.

quang hop la gi 4Hình thái lá cây khi quang hợp

Chức năng và thành phần hệ sắc tố quang hợp của lá

Thực vật quang hợp thế nào? Đó là nhờ vào chất diệp lục có trong hệ sắc tố quang hợp ở lá cây cùng với Carotenoit. Bề mặt lá hấp thụ ánh sáng mặt trời giúp những sắc tố diệp lục hấp thụ được năng lượng và thực hiện quá trình quang hợp ở cây xanh. Hệ sắc tố quang hợp của lá gồm có 2 thành phần chính là diệp lục và carotenoit.

Ở nhóm tảo và thực vật thủy sinh thì có thêm sắc tố phụ phycobilin. Phicobilin là nhóm sắc tố quan trọng đối với tảo và thực vật thủy sinh. Phicobilin hấp thụ ánh sáng trong vùng lục (550 nm) và vàng (612 nm).

Chất diệp lục 

Chất diệp lục là một sắc tố hấp thụ ánh sáng xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm). Diệp lục rất quan trọng trong quá trình quang hợp để hấp thụ được những ánh sáng có màu xanh lam và đỏ. Chất diệp lục gồm 2 nhóm:

Diệp lục a. Đây vốn là những phân tử P700 và P680 có trong chất diệp lục a. Những phân tử này sẽ tham gia trực tiếp vào quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng chuyển thành năng lượng trong ATP và NADPH.

Diệp lục b. Chất diệp lục b sẽ phối hợp với chất diệp lục a còn lại hỗ trợ những phân tử P700 và P680 tại trung tâm qua cách truyền năng lượng của ánh sáng và hấp thụ cho chúng.

Carotenoit 

Carotenoit được biết tới là một chất có tác dụng truyền những năng lượng cho chất diệp lục a và diệp lục b. Carotenoid gồm có xantophin và caroten (đây chính là những sắc tố phụ của quá trình quang hợp). Caroten hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446 – 476 nm, xantophin hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 451 -1 481 nm.  trường hợp ánh nắng có cường độ cao thì carotenoid còn có công dụng bảo vệ những hệ thống quang hợp không bị cháy nắng

Sơ đồ truyền năng lượng:

Carotenoit  ? Diệp lục b ? diệp lục a ? diệp lục a tại trung tâm phản ứng.

Diệp lục Carotenoit
Cấu tạo – diệp lục a: C55H72O5N4Mg 

– diệp lục b: C55H72O6N4Mg

– Carotin C40H56 

– Xantophyl C40H56On

Vai trò – Làm cho lá cây có màu xanh 

– Hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời

– Vận chuyển năng lượng ánh sáng tới trung tâm phản ứng

– Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng hấp thụ được thành năng lượng trong những liên kết hóa học ATP, NADPH

– làm cho lá cây, củ, quả có màu vàng, cam, đỏ 

– Chỉ hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền năng lượng đó tới trung tâm phản ứng

– Tham gia lọc ánh sáng và bảo vệ diệp lục.

Ý nghĩa của quá trình quang hợp ở thực vật

quang hop la gi 5Quang hợp không thể thiếu trong duy trì sự sống.

Trong chuỗi thức ăn tự nhiên, những sinh vật sống bằng nguồn năng lượng do quang hợp thường là nhân tố trước hết. những sinh vật còn lại sẽ sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp để phục vụ cho nhu cầu tồn tại của chúng.

Có thể nói, quang hợp chính là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng không thể thiếu. Nó tạo ra năng lượng cho sự sống. Bù đắp lại những chất hữu cơ đã bị sử dụng trong quá trình sống. Giúp thăng bằng khí O2 và CO2 trong không khí.

Quá trình quang hợp ở thực vật chủ yếu được thực hiện nhờ diệp lục. Sắc tố này thường chứa trong những bào quan gọi là lục lạp. Hầu hết những phần của nhiều loài thực vật đều có màu xanh, năng lượng của quá trình quang hợp chủ yếu được thu nhận từ lá. Quá trình quang hợp của thực vật, tảo và vi khuẩn lam sử dụng chlorophyll và sản sinh ra oxy.

những pha trong quang hợp

Quá trình quang hợp được thực hiện ở bào quan lục lạp, bao gồm 2 pha: pha sáng và pha tối

Pha sáng: là giai đoạn có sự tham gia của ánh sáng bao gồm những quá trình hấp thụ ánh sáng và kích thích sắc tố, cùng với sự biến đổi năng lượng lượng tử thành những dạng năng lượng hóa học dưới dạng những hợp chất dự trữ năng lượng ATP và hợp chất khử NADPH2.

pha trong quang hop sang

Pha tối: là giai đoạn không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng, gồm quá trình sử dụng ATP và NADPH2 để tổng hợp những chất hữu cơ trong chu trình Calvin.

6CO2 + 12[H2] → C6H12O6 + 6H2O

quang hop la gi 1 1.jpg.webp

Pha sáng và sự tham gia của diệp lục trong quang hợp

Pha sáng xảy ra trong hệ thống thilacoid, nơi chứa những sắc tố quang hợp, pha này bao gồm hai giai đoạn kế tiếp nhau là quang vật lí và quang hóa học. Trong pha này xảy ra những quá trình:

  • Hấp thụ năng lượng ánh sáng bởi diệp lục
  • Dự trử năng lượng trong cấu trúc phân tử sắc tố dưới dạng điện tử (e-) được kích thích
  • Vận chuyển năng lượng vào trung tâm phản ứng
  • Biến năng lượng ở trung tâm thành năng lượng hoá học (trong ATP, NADPH2).

Giai đoạn quang vật lí

Diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng vô cùng mạnh. Khi lượng tử ánh sáng (photon) chạm vào diệp lục, nó được hấp thụ, năng lượng được chuyển tới điện tử của phân tử diệp lục và chuyển chúng lên trạng thái kích thích ở mức năng lượng cao hơn nhưng không bền. Điện tử đã được kích thích không bền, ngay thức thì quay trở lại trạng thái gốc ban đầu, đồng thời phóng thích năng lượng vừa thu nạp được. Ở những diệp lục tách rời khỏi tế bào, khi được chiếu sáng, diệp lục thu nạp năng lượng rồi phóng thích ra ngay ở dạng ánh sáng huỳnh quang, hoặc nhiệt, nhưng nếu như diệp lục trong lục lạp nguyên vẹn của tế bào, năng lương từ phân tử diệp lục ở trạng thái kích thích sẽ được truyền từ phân tử này sang phân tử khác, tới trung tâm phản ứng rồi được chuyển tới chất nhận điện tử và tham gia vào chuỗi phản ứng để biến thành năng lượng đễ sử dụng cho tế bào

quang hop la gi 2 1.jpg.webpTrạng thái kích thích của phân tử diệp lục

Giai đoạn quang hóa học

Có 2 qúa trình thu giữ lại năng lượng từ những điện tử được kích thích: quang phosphoryl hoá vòng và quang phosphoryl hoá không vòng.

Quang phosphoryl hoá vòng: Trung tâm phản ứng là P700

  • Diệp lục hấp thụ quang tử ánh sáng và chuyển điện tử lên trạng thái kích thích.
  • Điện tử này sẽ được tập trung vào tâm phản ứng P700 và được chuyển tới chất nhận điện tử sơ cấp.
  • Điện tử tiếp tục chuyền sang feredoxin (Fd) tới phức hợp cytochrome, qua plastocyanin rồi trở về lại diệp lục. Quá trình này phóng thích ra 1 ATP
  • Quá trình này vòng vì điện tử quay trở về diệp lục và 1 phần năng lượng sử dụng phosphoryl hoá ADP thành ATP

quang hop la gi 3.jpg.webpSơ đồ tổng quát của quá trình phosphoryl hoá vòng

Phosphoryl hoá vòng là dạng trước hết của quang hợp, đây là dạng duy nhất ở phần lớn vi khuẩn quang hợp, hiệu quả năng lượng của quá trình này ít (khoảng 25 kcal/M).

Quang phosphoryl hoá không vòng: 

Bao gồm: hệ thống quang I, hệ thống quang II và quang phân ly nước. Đây là cơ chế thu năng lượng hiệu quả hơn.

quang hop la gi 4.jpg.webpSơ đồ tổng quát của quá trình quang phosphoryl hoá không vòng

Hệ thống quang I có trung tâm phản ứng là P700 (phân tử diệp lục có cực đại thu nạp ở bước song là 700 nm), còn hệ thống quang II có trung tâm phản ứng là P680 (phân tử diệp lục có cực đại thu nạp ở bước song là 680 nm). Chúng thu nạp hai quang tử để chuyển sang trạng thái kích thích. Năng lượng thu nạp này sẽ sử dụng cho quá trình phosphoryl hóa để tạo nên ATP và NADPH2

quang hop la gi 5.jpg.webpHệ thống quang I và quang II trên màng Thylakoid

Quang phân ly nước là quá trình khởi nguồn cho quá trình phosphoryl hóa này. Quá trình quang phân ly nước xảy ra như sau:

Khi kết thúc pha sáng, có 3 sản phẩm tạo thành là ATP, NADPH2 và oxy. Oxy sẽ bay vào không khí còn năng lựong ATP và chất khử NADPH2 sẽ được sử dụng để khử CO2 trong pha tối của quang hợp để tạo nên chất hữu cơ cho cây.

quang hop la gi 6.jpg.webp

Pha tối và sự đồng hóa CO2 trong quang hợp

Pha tối xảy ra trong phần cơ chất (phần nền-stroma) của lục lạp. Tùy vào từng nhóm thực vật C3, C4 và CAM, mà quá trình đồng hóa CO2 xảy ra theo những tuyến đường khác nhau. Trong đó sự đồng hóa CO2 ở thực vật C3 xảy ra theo chu trình Canvil (Hình 12), ở thực vật C4 quá trình cố định CO2 xảy ra theo chu trình Hatch-Slack ở trong lục lạp của tế bào thịt lá (mesophyll) và quá trình khử CO2 xảy ra theo chu trình Canvil ở trong lục lạp của tế bào bao mạch (Hình 13), còn ở thực vật CAM quá trình cố định CO2 (chu trình Hatch-Slack ) xảy ra vào ban đêm và quá trình khử CO2 (chu trình Canvil) xảy ra vào ban ngày (Hình 14).

Chu trình Calvin:

quang hop la gi 7.jpg.webp

Chu trình này có 3 giai đoạn: cố định CO2, khử CO2 và tái sinh chất nhận CO2.

Giai đoạn cố định CO2: Dưới tác dụng của enzyme ribuloso1,5 biphosphatcarboxylase, CO2 được phối hợp với phân tử ribuloso1,5 biphosphate (Rubisco) để hình thành hợp chất 6C. Chất này không bền nên nhanh chóng phân chia thành 2 hợp chất 3C là 3 phosphoglycerate, sản phẩm trước hết ổn định của chu trình Canvil.

Giai đọan khử CO2 : Sản phẩm trước hết là 3 phosphoglycerate sẽ bị khử ngay để thành glyceraldehyde-3P (G3P) với sự tham gia của NADPH. Giai đoạn này cần ATP và NADPH2 từ pha sáng.

Giai đoạn tái sinh chất nhận CO2 : G3P có thể xem là sản phẩm cuối cùng của quang hợp vì chất này là thức ăn tế bào có thể sử dụng được, nhưng khó vận chuyển và dự trử nên một phòng ban chất này tách ra khỏi chu trình để đi theo hướng tổng hợp glucose, rồi từ glucose có thể tổng hợp những chất hữu cơ khác như hydrat carbon, mở, axit béo, amino axit…Đại phòng ban G3P trải qua hàng loạt phản ứng phức tạp để cuối cùng tái tạo lại chất nhận CO2 là rubisco để khép kín chu trình. Giai đoạn này cần 6ATP để tạo đủ chất nhận CO2 cho việc hình thành nên 1 phân tử glucose. tương tự để thực hiện quá trình tổng hợp một phân tử hexose theo chu trình Calvin, pha sáng cần cung ứng 18ATP và 12 phân tử NADPH2 (tỷ lệ 3/2). Đây là một năng lượng lớn mà pha sáng phải bảo đảm đủ. nếu như vì lý do nào đó mà thiếu năng lượng thì quá trình khử CO2 sẽ bị ức chế.

Ý nghĩa của chu trình Calvin

  • Chu trình C3 là chu trình cơ bản nhất của toàn cầu thực vật xảy ra trong tất cả thực vật, dù là thực vật bậc cao hay bậc thấp, dù thực vật C3, C4 hay thực vật
  • Trong chu trình tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp. Đó là những hợp chất C3, C4, C5, C6…những chất này là nguyên liệu để tổng hợp nên những sản phẩm quang hợp thứ cấp như đường, tinh bột, acid amin, protein, .. Tuỳ theo bản tính của sản phẩm thu hoạch mà tuyến đường đi ra của những sản phẩm thứ cấp khác nhau, nhưng chúng đều xuất phát từ những sản phẩm sơ cấp của quang hợp.

Chu trình Hatch-Slack (chu trình C4):

Chất nhận CO2 trước hết là phosphoenolpyruvate (PEP) và sản phẩm quang hợp trước hết là acid oxaloacetic (AOA), một phần tử có 4 Tiếp theo, AOA có thể bị khử để tạo thành acid malic hay có thể được amine hoá thành acid aspartic. Acid malic được chuyển từ tế bào thịt lá sang tế bào bao bó mạch.

quang hop la gi 8.jpg.webptuyến đường đồng hóa CO2 theo tế bào thịt lá và tế bào bao mạch ở thực vật C4quang hop la gi 9 1.jpg.webptuyến đường đồng hóa CO2 theo chu trình ngày đêm ở thực vật CAM

Quang hợp chịu tác động rõ rệt của những điều kiện ngoại cảnh như ánh sáng, nhiệt độ, CO2, nước, chất khoáng…Hoạt động quang hợp quyết định 90-95% năng suất cây trồng nên cần có những giải pháp điều chỉnh quang hợp thích hợp với điều kiện ngoại cảnh để tăng năng suất cây trồng, phục vụ đời sống của con người.

So sánh quang hợp và hô hấp

Quang hợp và hô hấp là hai khái niệm thường đồng hành với nhau. thỉnh thoảng có sự nhầm lẫn giữa hai khái niệm này, vậy thông qua bảng dưới đây để chúng ta làm rõ từng khái niệm.

Quang hợp Hô hấp
Khái niệm – Là quá trình sử dụng chất diệp lục để hấp thụ ánh sáng. Sử dụng những năng lượng này để tạo ra những chất hữu cơ. – Là quá trình oxy hóa những chất hữu cơ thành khí cacbonic và nước. phóng thích năng lượng cần thiết cho những hoạt động sống của cây.
Phương trình 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 6H2O + Năng lượng
Sản phẩm tạo ra Đường và O2 CO2 và năng lượng
Nơi thực hiện Lục lạp những tế bào và ti thể của mọi tế bào sống
Cơ chế – Diễn ra ở pha sáng và pha tối – Quá trình phân giải đường 

– Hô hấp yếm khí

– Chu kỳ Crep

– Chuỗi truyền điện tử

Quang hợp và năng suất cây trồng

– tìm hiểu thành phần hoá học những sản phẩm cây trồng có: C chiếm 45%, O chiếm 42%, H chiếm 6,5%. Tổng 3 nhân tố này chiếm 90 – 95% (lấy từ CO2 và H2O thông qua quá trình quang hợp), phần còn lại 5 – 10% là những nhân tố khoáng. Quang hợp quyết định năng suất cây trồng.

+ Năng suất sinh vật học là tổng lượng chất khô tích luỹ được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây.

+ Năng suất sinh vật học là tổng lượng chất khô tích luỹ được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây.

– Cách tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp:

a) Tăng diện tích lá

– Tăng diện tích lá hấp thụ ánh sáng là tăng diện tích quang hợp dẫn tới tăng tích lũy chất hữu cơ trong cây và tăng năng suất cây trồng.

– những giải pháp để tăng diện tích lá: vận dụng những  giải pháp nông sinh như bón phân, tưới nước hợp lí, thực hiện kĩ thuật săn sóc thích hợp với giống và loài cây trồng.

b) Tăng cường độ quang hợp 

– Cường độ quang hợp là chỉ số thể hiện hiệu suất hoạt động của bộ máy quang hợp (lá).

– Điều khiển hoạt động quang hợp của lá bằng cách vận dụng những giải pháp kĩ thuật nông sinh như cung ứng nước, bón phân, săn sóc hợp lí…. có thể tăng quang hợp

– Tuyển lựa chọn và tạo mới những giống cây trồng có cường độ quang hợp cao.

c) Tăng hệ số kinh tế

– Tuyển lựa chọn những giống cây có sự phân bố sản phẩm quang hợp vào những phòng ban có trị giá kinh tế (hạt, củ, quả, lá… ) với tỉ lệ cao.

– những giải pháp nông sinh (như bón phân hợp lí).

Có vai trò quan trọng đối với sinh vật trên Trái Đất, quang hợp tạo ra oxy là năng lượng thông qua quá trình quang hợp và nhờ tới chất diệp lục. Nói tóm lại, nếu như không có quang hợp của thực vật thì khó có thể có sự tồn tại của sinh vật như ngày nay. Với thông tin trên, bạn đã hiểu được khái niệm quang hợp là gì và vai trò của nó. Cmm.edu.vn hy vọng bạn có thể chung tay đóng góp thêm mảng xanh thực vật để tạo điều kiện cho sự sống ngày tồn tại và phát triển.

Qua bài viết ở trên, Cmm.edu.vn đã giúp những em học sinh hiểu rõ hơn về quang hợp là gì, quá trình quang trình ở thực vật, so sánh quang hợp và hô hấp,… những em học sinh có thể truy cập website Cmm.edu.vn để tìm hiểu những bài viết hữu ích, phục vụ cho quá trình học tập và thi cử.

Bản quyền bài viết thuộc trường THPT thành Phố Sóc Trăng. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận!

Nguồn chia sẻ: Trường Cmm.edu.vn (thptsoctrang.edu.vn)

Bạn thấy bài viết Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật bên dưới để Kênh Văn Hay có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: kenhvanhay.edu.vn của Kênh Văn Hay

Nhớ để nguồn bài viết này: Quang hợp là gì? Quá trình quang hợp ở thực vật của website kenhvanhay.edu.vn

Chuyên mục: Văn học

Xem thêm bài viết hay:  Hướng dẫn bạn cách tải AWIN68 cho điện thoại Android một cách nhanh nhất

Viết một bình luận