Quá trình quang hợp là gì?

Tìm hiểu quá trình quang hợp ở thực vật

Quang hợp là tên được đặt cho tập hợp các phản ứng hóa học được thực hiện bởi thực vật để chuyển đổi năng lượng từ mặt trời thành năng lượng hóa học dưới dạng đường. Cụ thể, thực vật sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để phản ứng carbon dioxide và nước để tạo ra đường ( glucose ) và oxy . Nhiều phản ứng xảy ra, nhưng phản ứng hóa học tổng thể cho quang hợp là: 6 CO 2 + 6 H 2 O + ánh sáng → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Carbon Dioxide + Nước + Ánh sáng tạo ra Glucose + Oxy

Trong một nhà máy, carbon dioxide xâm nhập qua các lá khí bằng cách khuếch tán . Nước được hấp thụ qua rễ và được vận chuyển đến lá qua xylem. Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi chất diệp lục trong lá. Các phản ứng quang hợp xảy ra trong lục lạp của thực vật. Ở vi khuẩn quang hợp, quá trình diễn ra trong đó diệp lục hoặc một sắc tố liên quan được nhúng vào màng plasma. Oxy và nước được tạo ra trong quá trình quang hợp đi qua lỗ khí.

  • Trong quang hợp, năng lượng từ ánh sáng được sử dụng để chuyển đổi carbon dioxide và nước thành glucose và oxy.
  • Đối với 6 carbon dioxide và 6 phân tử nước, 1 phân tử glucose và 6 phân tử oxy được sản xuất.
  • Trên thực tế, thực vật dự trữ rất ít glucose để sử dụng ngay lập tức. Các phân tử glucose được kết hợp bằng cách tổng hợp mất nước để tạo thành cellulose, được sử dụng làm vật liệu cấu trúc. Tổng hợp mất nước cũng được sử dụng để chuyển đổi glucose thành tinh bột, mà thực vật sử dụng để lưu trữ năng lượng.

Sản phẩm trung gian của quang hợp

Phương trình hóa học tổng thể là một bản tóm tắt của một loạt các phản ứng hóa học. Những phản ứng này xảy ra trong hai giai đoạn. Các phản ứng ánh sáng đòi hỏi ánh sáng (như bạn có thể tưởng tượng), trong khi các phản ứng tối được kiểm soát bởi các enzyme. Chúng không đòi hỏi bóng tối xảy ra – đơn giản là chúng không phụ thuộc vào ánh sáng.

Các phản ứng ánh sáng hấp thụ ánh sáng và khai thác năng lượng để chuyển điện tử bột. Hầu hết các sinh vật quang hợp thu được ánh sáng khả kiến, mặc dù có một số sử dụng ánh sáng hồng ngoại. Sản phẩm của những phản ứng này là adenosine triphosphate ( ATP ) và giảm nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). Trong tế bào thực vật, các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng xảy ra trong màng thylakoid lục lạp. Phản ứng tổng thể cho các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng là: 2 H 2 O + 2 NADP +  + 3 ADP + 3 P i + ánh sáng → 2 NADPH + 2 H + + 3 ATP + O 2

Vào ban đêm, ATP và NADPH cuối cùng sẽ giảm lượng khí carbon dioxide và các phân tử khác. Carbon dioxide từ không khí được “cố định” thành một dạng có thể sử dụng về mặt sinh học, glucose. Ở thực vật, tảo và vi khuẩn lam, các phản ứng tối được gọi là chu trình Calvin. Vi khuẩn có thể sử dụng các phản ứng khác nhau, bao gồm cả chu trình Krebs ngược . Phản ứng tổng thể cho phản ứng độc lập với ánh sáng của cây (chu trình Calvin) là: 3 CO 2  + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H + → C 3 H 6 O 3 -phosphate + 9 ADP + 8 P i + 6 NADP + + 3 H 2 O

Trong quá trình cố định carbon, sản phẩm ba carbon của chu trình Calvin được chuyển đổi thành sản phẩm carbohydrate cuối cùng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp

Giống như bất kỳ phản ứng hóa học nào, sự sẵn có của các chất phản ứng quyết định lượng sản phẩm có thể được tạo ra. Hạn chế sự sẵn có của carbon dioxide hoặc nước làm chậm quá trình sản xuất glucose và oxy. Ngoài ra, tốc độ của các phản ứng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và sự sẵn có của các khoáng chất có thể cần thiết trong các phản ứng trung gian.

Sức khỏe tổng thể của cây (hoặc sinh vật quang hợp khác) cũng đóng một vai trò. Tốc độ của các phản ứng trao đổi chất được xác định một phần bởi sự trưởng thành của sinh vật và cho dù đó là hoa hay quả.

Điều gì không phải là một sản phẩm của quang hợp?

Nếu bạn được hỏi về quang hợp trong một bài kiểm tra, bạn có thể được yêu cầu xác định các sản phẩm của phản ứng. Điều đó khá dễ phải không? Một dạng khác của câu hỏi là hỏi cái gì không phải là sản phẩm của quang hợp. Thật không may, đây sẽ không phải là một câu hỏi mở, mà bạn có thể dễ dàng trả lời bằng “sắt” hoặc “xe hơi” hoặc “mẹ của bạn.” Thông thường đây là một câu hỏi trắc nghiệm, liệt kê các phân tử là chất phản ứng hoặc sản phẩm của quá trình quang hợp. Câu trả lời là bất kỳ sự lựa chọn nào ngoại trừ glucose hoặc oxy. Câu hỏi cũng có thể được đặt ra để trả lời những gì không phải là sản phẩm của các phản ứng ánh sáng hoặc phản ứng tối. Vì vậy, nên biết các chất phản ứng và sản phẩm tổng thể cho phương trình tổng hợp quang hợp, phản ứng ánh sáng và phản ứng tối.

Định nghĩa và vai trò của diệp lục trong quang hợp

Quá trình quang hợp là gì?

Chất diệp lục là tên được đặt cho một nhóm các phân tử sắc tố màu xanh lá cây được tìm thấy trong thực vật, tảo và vi khuẩn lam. Hai loại diệp lục phổ biến nhất là diệp lục a, đó là este màu xanh đen với công thức hóa học C 55 H 72 MgN 4 O 5 và diệp lục b, là một este màu xanh đậm có công thức C 55 H 70 MgN 4 Ô 6 . Các dạng khác của diệp lục bao gồm diệp lục c1, c2, d và f. Các dạng của diệp lục có chuỗi bên và liên kết hóa học khác nhau, nhưng tất cả đều được đặc trưng bởi một vòng sắc tố chlorin có chứa một ion magiê ở trung tâm của nó.

  • Chất diệp lục là một phân tử sắc tố màu xanh lá cây thu thập năng lượng mặt trời để quang hợp. Đó thực sự là một gia đình của các phân tử liên quan, không chỉ một.
  • Chất diệp lục được tìm thấy trong thực vật, tảo, vi khuẩn lam, protist và một số động vật.
  • Mặc dù chất diệp lục là sắc tố quang hợp phổ biến nhất, nhưng có một số loại khác, bao gồm cả anthocyanin.
  • Từ “diệp lục” xuất phát từ tiếng Hy Lạp chloros , có nghĩa là “màu xanh lá cây” và phyllon , có nghĩa là “chiếc lá”. Joseph Bienaimé Caventou và Pierre Joseph Pelletier lần đầu tiên phân lập và đặt tên cho phân tử này vào năm 1817.

Chất diệp lục là một phân tử sắc tố cần thiết cho quá trình quang hợp , các nhà máy quá trình hóa học sử dụng để hấp thụ và sử dụng năng lượng từ ánh sáng. Nó cũng được sử dụng làm chất tạo màu thực phẩm (E140) và làm chất khử mùi. Là một màu thực phẩm, chất diệp lục được sử dụng để thêm một màu xanh lá cây cho mì ống, absinthe tinh thần, và các thực phẩm và đồ uống khác. Là một hợp chất hữu cơ dạng sáp, diệp lục không hòa tan trong nước. Nó được trộn với một lượng nhỏ dầu khi nó được sử dụng trong thực phẩm.

Vai trò của diệp lục trong quang hợp

Các phương trình cân bằng tổng thể cho quang hợp là: 6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Tại đây, carbon dioxide và nước phản ứng để tạo ra glucose và oxy . Tuy nhiên, phản ứng tổng thể không chỉ ra sự phức tạp của các phản ứng hóa học hoặc các phân tử có liên quan. Thực vật và các sinh vật quang hợp khác sử dụng chất diệp lục để hấp thụ ánh sáng (thường là năng lượng mặt trời) và chuyển đổi thành năng lượng hóa học. Chất diệp lục hấp thụ mạnh ánh sáng xanh và một số ánh sáng đỏ. Nó hấp thụ kém màu xanh lá cây (phản ánh nó), đó là lý do tại sao lá và tảo giàu diệp lục xuất hiện màu xanh lá cây .

Ở thực vật, diệp lục bao quanh các hệ thống quang ảnh trong màng thylakoid của các bào quan gọi là lục lạp , tập trung ở lá của cây. Chất diệp lục hấp thụ ánh sáng và sử dụng truyền năng lượng cộng hưởng để tạo năng lượng cho các trung tâm phản ứng trong hệ thống quang điện tử I và hệ thống quang điện tử II. Điều này xảy ra khi năng lượng từ một photon (ánh sáng) loại bỏ một electron khỏi chất diệp lục trong trung tâm phản ứng P680 của hệ thống quang điện tử II. Các electron năng lượng cao đi vào một chuỗi vận chuyển điện tử. P700 của hệ thống ảnh I hoạt động với hệ thống quang điện tử II, mặc dù nguồn electron trong phân tử diệp lục này có thể thay đổi.

Các electron đi vào chuỗi vận chuyển điện tử được sử dụng để bơm các ion hydro (H + ) qua màng thylakoid của lục lạp. Điện thế hóa học được sử dụng để tạo ra phân tử năng lượng ATP và để giảm NADP + thành NADPH. NADPH, lần lượt, được sử dụng để giảm carbon dioxide (CO 2 ) thành đường, chẳng hạn như glucose.

Các sắc tố và quang hợp khác

Chất diệp lục là phân tử được công nhận rộng rãi nhất được sử dụng để thu thập ánh sáng để quang hợp, nhưng nó không phải là sắc tố duy nhất phục vụ chức năng này. Chất diệp lục thuộc về một lớp lớn hơn của các phân tử được gọi là anthocyanin. Một số anthocyanin hoạt động cùng với chất diệp lục, trong khi một số khác hấp thụ ánh sáng một cách độc lập hoặc tại một điểm khác trong vòng đời của sinh vật. Những phân tử này có thể bảo vệ thực vật bằng cách thay đổi màu sắc của chúng để làm cho chúng kém hấp dẫn hơn như thức ăn và ít nhìn thấy sâu bệnh. Các anthocyanin khác hấp thụ ánh sáng trong phần màu xanh lá cây của quang phổ, mở rộng phạm vi ánh sáng mà thực vật có thể sử dụng.

Diệp lục sinh tổng hợp

Thực vật tạo ra chất diệp lục từ các phân tử glycine và succinyl-CoA. Có một phân tử trung gian gọi là protochlorophyllide, được chuyển thành diệp lục. Trong thực vật hạt kín, phản ứng hóa học này phụ thuộc vào ánh sáng. Những cây này nhạt nếu chúng được trồng trong bóng tối vì chúng không thể hoàn thành phản ứng tạo ra chất diệp lục. Tảo và thực vật không có mạch không cần ánh sáng để tổng hợp chất diệp lục.

Protochlorophyllide hình thành các gốc tự do độc hại trong thực vật, do đó sinh tổng hợp diệp lục được điều hòa chặt chẽ. Nếu sắt, magiê, sắt hoặc thiếu thốn, nhà máy có thể không thể tổng hợp đủ chất diệp lục, xuất hiện nhợt nhạt hoặc mất màu . Nhiễm clo cũng có thể được gây ra bởi độ pH không phù hợp (độ axit hoặc độ kiềm) hoặc mầm bệnh hoặc côn trùng tấn công.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker