SGK Sinh Học 11 - Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

QUANG HỢP
ở CẮC NHÚM THỤC VẬT c3, c4 VÀ CAM
Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha : pha sáng và pha tối. Quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM chỉ khác nhau chủ yếu trong pha tối.
- THỰC VẬT c3
Pha sáng
Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hoá năng lượng của ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH. Tilacôit là nơi diễn ra pha sáng.
Trong pha sáng diễn ra quá trình quang phân li nước (phân tử nước bị phân li dưới tác động của năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ). Quang phân li nước diễn ra trong xoang của tilacôit theo sơ đồ phản ứng như sau :
2H2O ÁDn.^g > 4H + + 4e~ + 02
Sơ đồ phản ứng cho thấy ÔJĩi được giải phóng ra từ phân tử nước.
Các electron xuất hiện trong quá trình quang phân li nước đến bù lại các electron của diệp lục a đã bị mất khi diệp lục này tham gia chuyền electron cho các chất khác. Các prôtôn (H+) đến khử NADP+
(nicôtinamit ađênin đinuclêôtit phôtphat dạng ôxi hoá) thành dạng khử (NADPH).
Sản phẩm của pha sáng gồm có :
ATP, NADPH và Ô2.
Có thể tóm tắt các quá trình của
pha sáng theo sơ đồ hình 9.1.	Hình 9-1- Sơ đó' cáf trình	
của hai pha trong quang hợp
Pha tôi
Pha tối (pha cố định COọ) diễn ra trong chất nền (strôma) của lục lạp.
▼ Xem hình 9.1 và 9.2 rồi chỉ rõ sản phẩm của pha sáng chuyển cho pha tối là gì.
■	(Triôzơ-py	
Hình 9.2. Chu trình Canvin
Có thể chia chu trình Canvin (hình 9.2) thành 3 giai đoạn : giai đoạn cố định COọ, giai đoạn khử APG (axit phôtphoglixêric) thành A/PG (Alđêhit phôtphoglixêric - là một triôzơ-P và giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib-l,5-điP (ribulôzơ- 1,5-điphôtphat).
Tại điểm kết thúc giai đoạn khử có phân tử A/PG được tách ra khỏi chu trình. A/PG là chất khởi đầu để tổng hợp nên CgHpOg, rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarôzơ, axit amin, lipit trong quang hợp.
▼ Hãy chỉ ra trên hình 9.2 các điểm mà tại đó sản phẩm của pha sáng đi vào chu trình Canvin.
Thực vật C3 gồm từ các loài rêu cho đến các loài cây gỗ cao lớn mọc trong rừng, phân bố hầu khắp mọi nơi trên Trái Đất. Nhóm thực vật này cố định CO2 theo cọn đường C3 (chu trình Can vin).
Tuỳ thuộc vào đặc điểm sinh thái, qua quá trình tiến hoá đã hình thành nên các con đường cố định co? khác nhau. Cho đến nay, ngoài con đường C3, các nhà sinh lí học thực vật đã phát hiện thêm 2 con đường cố định CO2 khác : con đường C4 và con đường CAM. Tương ứng với ba con đường cố định CO2, người ta phân biệt ba nhóm thực vật: thực vật C3, thực vật C4 và thực vật CAM.
- THỰC VẬT C.
Nhóm thực vật C4 bao gồm một số loài thực vật sống ơ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, rau dền, ngô, cao lương, kê,... tiến hành quang hợp theo con đường C4 (hình 9.3). Đó là phản ứng thích nghi sinh lí đối với cường độ ánh sáng mạnh. Thực vật C4 có các ưu việt hơn thực vật : cường độ quang họp cao hơn, diem bù COọ thấp hơn, điểm bão hoà ánh sáng cao hơn, như cầu nước thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn. Nhờ vậy, thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật Cn.
Hình 9.3. Sơ đồ con đường C4
▼ Quan sát các hình 9.2 và 9.3, hãy rút ra những điểm giống nhau và khác nhau về quang hợp giữa thực vật C3 và thực vật C4.
Hình 9.4. Sơ đồ con đường CAM
Ill	- THỰC VẬT CAM
Thực vật CAM gồm những loài mọng nước sống ở các vùng hoang mạc khô hạn (ví dụ, cây xương rồng) và các loài cây trồng như cây dứa, thanh long. Để tránh mất nước do thoát hơi nước, khí khổng của các loài cây mọng nước đóng vào ban ngày và mở vào ban đềm. Do đó, chúng sẽ không quang hợp được. Để thoát khỏi tình trạng ấy, thực vật mọng nước đậ chọn được một con đường cố định COọ theo cách riêng của mình. Con đường đó gọi là con đường CAM.
CAM thì : giai đoạn đầu cố định co? được thực hiện vào ban đêm, lúc khí khổng mở ; còn giai đoạn tái cố định coộ theo chu trình Canvin được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng (hình 9.4). Thực vật CAM không có 2 loại lục lạp (nhu mô và bao bó mạch) như ở thực vật C4>
Bản chất hoá học của con đường CAM giống với con đường C4 (chất nhận co?, sản phẩm ban đầu và tiến trình gồm 2 giai đoạn...). Điểm khác biệt rõ nét nhất với con đường C4 là về thời gian : Cả 2 giai đoạn của con đường C4 đều diễn ra ban ngày, còn đối với con đường
Con đường CAM là đặc điểm thích nghi sinh lí của thực vật mọng nước đối với môi trường khô hạn ở sa mạc.
Qua đó ta thấy, chu trình Canvin tồn tại ở mọi .loại thực vật. Từ A/PG - sản phẩm trực tiếp của chu trình Canvin - hình thành nên đường glucôzơ. Rồi từ hợp chất này hình thành nên tinh bột, saccarozo... (hình 8.1). Cũng từ A/PG hình thành nên axit amin, prôtêin, lipit.
Pha sáng 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 diễn ra ở tilacôit chỉ khi có chiếu sáng.
-Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để phân li nước.
O7 dược giải phóng ra từ nước. ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng họp các hợp chất hữu cơ.
Pha tối ở thực vật C3 chỉ có chu trình Canvin, ở thực vật C4 và thực vật CAM còn có thêm chu trình c^xảy ra trước chu trình Canvin.
AIPG từ chu trình Canvin chuyển hoá thành cacbohiđrat, prôtêin, lipit.
Câu hỏi và bài tập
Nêu khái niệm và điều kiện cần có của pha sáng trong quang hợp.
ôxi trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu ?
Sản phẩm của pha sáng là gì ?
Những hợp chất nào mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hoá CO2 thành cacbohiđrat ?
Quan sát các hình 9.2, 9.3 và 9.4, nêu sự giống nhau và khác nhau giữa các con đường C3, C4 và con đường CAM.
Pha sáng quang hợp cung cấp cho pha tối sản phẩm nào sau đây ?
A - CO2 và ATP.
B - Năng lượng ánh sáng, c - Nước và O2.
D -ATP và NADPH.
Giai đoạn quang hợp thực sự tạo nên CgH12O6 ở cây mía là giai đoạn nào sau đây ? .
A - Quang phân li nước.
B - Chu trình Canvin. c - Pha sáng.
D - Pha tối.