Quan sát Hình 4. 6, hãy mô tả con đường đồng hóa CO2 ở thực vật C4 Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và...

Câu hỏi1:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Vai trò của quang hợp: cung cấp chất hữu cơ và năng lượng cho thực vật và nhiều sinh vật khác trên Trái Đất; cung cấp O₂ và hấp thụ CO₂ góp phần điều hòa thành phần khí trong sinh quyển; cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất dược liệu.

Hệ sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid gồm chlorophyll và carotenoid. Các sắc tố quang hợp hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng cho chlorophyll a ở trung tâm phản ứng.

Trong pha sáng, hệ sắc tố quang hợp thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng dưới dạng ATP và NADPH. Các sản phẩm này có vai trò cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa CO₂. Tùy từng nhóm thực vật mà quá trình đồng hóa CO₂ có thể diễn ra theo con đường C₃, C₄ hoặc CAM. Sản phẩm hữu cơ của quang hợp được dùng để chuyển hóa thành các chất cần thiết cho cơ thể như carbohydrate, protein, lipid.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Quang hợp quyết định 90 - 95% năng suất cây trồng. Một số biện pháp kỹ thuật và công nghệ tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp: tăng diện tích lá, tăng cường độ và hiệu suất quang hợp, nâng cao hiệu quả quang hợp, áp dụng các công nghệ cao trong trồng trọt.

- Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào nhu mô và tế bào bao bó mạch

- Tại tế bào nhu mô diễn ra giai đoạn cố dịnh CO₂ đầu tiên

Chất nhận CO₂ đầu tiên là 1 hợp chất 3C (phosphoenl piruvic - PEP). Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic - AOA), sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.

- Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO₂ lần 2

AM bị phân hủy để giải phóng CO₂ cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit piruvic. Axit piruvic quay lại tế bào nhu mô để tái tạo lại chất nhận CO₂ đầu tiên là PEP. Chu trình C₄ diễn ra như ở thực vật C₃

Câu hỏi2:

Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng tổng hợp chất hữu cơ từ CO₂ và nước đồng thời giải phóng O₂.

Vai trò của quang hợp: cung cấp chất hữu cơ và năng lượng cho thực vật và nhiều sinh vật khác trên Trái Đất; cung cấp O₂ và hấp thụ CO₂ góp phần điều hòa thành phần khí trong sinh quyển; cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất dược liệu.

Hệ sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid gồm chlorophyll và carotenoid. Các sắc tố quang hợp hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng cho chlorophyll a ở trung tâm phản ứng.

Trong pha sáng, hệ sắc tố quang hợp thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng dưới dạng ATP và NADPH. Các sản phẩm này có vai trò cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa CO₂. Tùy từng nhóm thực vật mà quá trình đồng hóa CO₂ có thể diễn ra theo con đường C₃, C₄ hoặc CAM. Sản phẩm hữu cơ của quang hợp được dùng để chuyển hóa thành các chất cần thiết cho cơ thể như carbohydrate, protein, lipid.

Quang hợp ở thực vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nồng độ CO₂, nhiệt độ, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng.

Quang hợp quyết định 90 - 95% năng suất cây trồng. Một số biện pháp kỹ thuật và công nghệ tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp: tăng diện tích lá, tăng cường độ và hiệu suất quang hợp, nâng cao hiệu quả quang hợp, áp dụng các công nghệ cao trong trồng trọt.

Sự xuất hiện các con đường cố định CO₂ ở thực vật C₄ và CAM chính là một trong những đặc điểm thích nghi với điều kiện môi trường sống, từ đó có thể giúp chúng tồn tại và phát triển, nếu không chúng sẽ bị đào thải theo quy luật của tự nhiên (thuyết Tiến hóa của Đác uyn). Sự thích nghi đó có thể được giải thích như sau :

- Ở nhóm Thực vật C4 bao gồm 1 số thực vật ở vùng nhiệt đới như: ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu.... Chúng sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài: ánh sáng cao, nhiêt độ cao, nồng độ CO₂ giảm, nồng độ O₂ tăng. Chính vì thế để đảm bảo luôn có đủ lượng CO₂ cần thiết nên thực vật C₄ cố định CO₂ theo chu trình Hatch - Slack. Trong chu trình này, sản phẩm được tạo ra đầu tiên là axit oxaloaxetic, axit malic và axit aspartic. Các chất này đều chuyển hóa thành axit malic. Axit malic sẽ được đưa vào tế bào bao bó mạch để dự trữ. Khi nào cần cố định CO₂, axit malic sẽ được vận chuyển tới lục lạp và tại đây axit malic bị decacboxyl hóa, CO₂ được giải phóng và đi vào chu trình Calvin để tạo ra chất hữu cơ. Có thể nói axit malic chính là nguồn dự trữ CO₂ lý tưởng cho những cây sống ở nơi có nồng độ CO₂ thấp.

- Ở nhóm Thực vật CAM gồm các thực vật sống ở vùng sa mạc trong điều kiện khô hạn kéo dài như : dứa, xương rồng, thuốc bỏng , các cây mọng nước ở sa mạc.. Vì lấy được nước rất ít nên nhóm thực vật này phải tiết kiệm nước đến mức tối đa bằng cách đóng khí khổng vào ban ngày và như vậy quá trình tiếp nhận CO₂ phải được diễn ra vào ban đêm khi khí khổng mở. CO₂ sau khi được tiếp nhận sẽ đi vào chu trình Hatch - Slack như ở thực vật C4. Bằng cách đó không bào rất lớn của các tế bào thịt lá không phải chỉ để dự trữ nước mà nó còn chứa 1 lượng đáng kể cacbon cho hoạt động quang hợp trong 1 thời gian dài không phụ thuộc vào việc trao đổi khí CO₂. Đối với những cây mộng nước sống ở những nơi khô hạn, sự phân chia thời gian cố định CO₂ vào buổi tối và khử CO₂ vào sáng hôm sau là 1 đạc điểm thích nghi về mặt sinh thái nhờ đó đảm bảo đủ lượng CO₂ ngay cả khi thiếu nước hoắc khí khổng đóng vào ban ngày.Từ những đặc điểm thích nghi như trên ta có thể thấy rằng việc xuất hiện các con đường cố định CO₂ ở thực vật C₄ và CAM giúp cho chúng có thể tồn tại một cách bền vững trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và luôn luôn thay đổi