Quang hợp ở thực vật là gì? Hiểu thế nào cho đúng?

Quang hợp là gì và ý nghĩa của nó?

 

Quang hợp, hay đơn giản là quang hợp, là quá trình thực vật, tảo và một số vi sinh vật tạo ra các phân tử hữu cơ từ các thành phần vô cơ cơ bản như CO2 và H2O bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời. Thực vật hữu cơ mang lại lợi ích cho cả bản thân và phần lớn sinh vật sống trên hành tinh.

 

Chất diệp lục hấp thụ năng lượng mặt trời để sản xuất carbohydrate và giải phóng oxy từ carbon dioxide và nước trong quá trình quang hợp.

 

Phương trình quang hợp nói chung

 

C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 = 6 CO2 + 12 H2O

 

Quang năng được sử dụng trong quang hợp (năng lượng từ ánh sáng mặt trời nhìn thấy được trong dải sóng 380-750 nm).

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Quang hợp 'trang điểm hóa học là gì?

Quang hợp là một quá trình oxy hóa-khử bao gồm việc khử CO2 và oxy hóa nước. Năng lượng của ánh nắng mặt trời phân ly các phân tử nước và chuyển CO2 thành cacbohydrat giàu năng lượng trong quá trình quang hợp oxy hóa khử. Nói cách khác, các ion H + và electron được cung cấp cho CO2 do sự phân ly của các phân tử nước, dẫn đến sự hình thành hóa chất khử với đơn vị cơ bản (CH2O) và sự chiếu năng lượng mặt trời. Trong quá trình này. Các cơ chế hấp thụ và sử dụng năng lượng mặt trời, cũng như quá trình di chuyển hydro và electron từ nước thành CO2, cần được nghiên cứu trong quá trình quang hợp.

Có nhất thiết phải quang hợp không?

 

Quang hợp rất quan trọng đối với sự tồn tại của tất cả các sinh vật trên hành tinh. Quang hợp là điều cần thiết cho tất cả sự sống trên hành tinh của chúng ta. Ba chức năng quan trọng nhất của quang hợp trong các nhóm thực vật được liệt kê dưới đây.

 

Tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Quá trình quang hợp tạo ra chất hữu cơ có thể được sử dụng làm thức ăn cho mọi sinh vật, làm nguyên liệu cho công nghiệp và làm thuốc chữa bệnh cho con người.

 

Năng lượng sẵn có Năng lượng ánh sáng mặt trời được tiếp nhận và biến thành năng lượng hóa học thông qua các liên kết hóa học. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho tất cả các sinh vật sống và các hành động của chúng.

 

O2 được cung cấp. Cây xanh lấy CO2 và thải ra O2 trong quá trình quang hợp giúp điều hòa không khí, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, mang lại không khí trong lành cho Trái đất và cung cấp oxy cho các loài động vật khác.

  >Quang hợp ở thực vật là gì?

Ở thực vật, quang hợp có một ý nghĩa cụ thể.

 

Các sinh vật dựa vào quang hợp để cung cấp năng lượng thường là những người tham gia ban đầu vào chuỗi thức ăn tự nhiên. Các loài sống sót sẽ dựa vào các sản phẩm quang hợp để đáp ứng các nhu cầu cơ bản của chúng.

 

Quang hợp có thể được coi là một chu trình phản ứng hóa học quan trọng và cần thiết. Nó tạo ra năng lượng cần thiết cho cuộc sống. Tạo nên chất sinh học đã được sử dụng trong quá trình sống. Hỗ trợ cân bằng của O2 và CO2 trong không khí. Cụ thể, quang hợp có ý nghĩa gì đối với các loài và con người như sau:

 

Quá trình quang hợp của cây xanh là rất quan trọng đối với sự tồn tại của tất cả các sinh vật sống trên hành tinh, bao gồm cả con người.

 

Quang hợp cung cấp nguồn cung cấp chất hữu cơ đa dạng và phong phú cho tất cả các sinh vật sống trên hành tinh về nhu cầu dinh dưỡng.

 

Quang hợp rất quan trọng để duy trì tỷ lệ O2 / CO2 trong khí quyển, điều này cần thiết cho tất cả các sinh vật sống trên hành tinh hoạt động.

  >Quang hợp ở thực vật là gì?

Con người dựa vào quang hợp để tồn tại. Hoạt động quang hợp là quá trình biến đổi ánh sáng thành hóa năng.

 

Thực vật là nguồn cung cấp thức ăn và chất dinh dưỡng cho con người, chiếm khoảng 80% nhu cầu dinh dưỡng của con người.

 

Đảm bảo nguồn cung cấp nhiên liệu dồi dào cho mọi hoạt động sản xuất của con người trên hành tinh (than, dầu, củi, than bùn, khí đốt).

 

Cung cấp nguồn nguyên liệu phong phú và đa dạng cho các doanh nghiệp như gỗ, dệt, giấy, thuốc lá, đường ...

 

Quang hợp tạo ra một lượng lớn chất hữu cơ cho cấu trúc của sinh vật.

 

Kết quả của hoạt động quang hợp của chúng, thực vật đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của tất cả các loài trên hành tinh. Nói một cách khác, quang hợp là một cơ chế độc nhất vô nhị mà tất cả các hoạt động sinh học đều phụ thuộc vào nó.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Lá cây là cơ quan thực hiện quá trình quang hợp.

Mặc dù quá trình quang hợp có thể xảy ra ở tất cả các bộ phận xanh có chứa chất diệp lục của thực vật, nhưng lá là cơ quan chính của quá trình quang hợp vì nó chứa nhiều chất diệp lục nhất. Lá cũng có một mạng lưới mao mạch phức tạp để chuyển các sản phẩm quang hợp đến các cơ quan khác và vận chuyển nước và muối khoáng để quang hợp.

Đặc điểm của lá đã thích nghi với chức năng quang hợp

Đặc điểm bên ngoài của lá

Những chiếc lá có diện tích bề mặt lớn sẽ hấp thụ nhiều ánh sáng hơn.

Lớp giấy bạc mỏng giúp khí dễ dàng khuếch tán ra vào.

Tế bào khí khổng ở biểu bì của lá cho phép CO2 khuếch tán vào lá đến lục lạp.

Đặc điểm bên trong lá

Tế bào hình giậu có nhiều diệp lục được đặt ngay dưới lớp biểu bì ở mặt trên của lá để hấp thụ trực tiếp chùm ánh sáng chiếu vào.

Tế bào trung mô ở mặt dưới lá có ít diệp lục hơn tế bào mô xốp. Có rất nhiều khoảng trống trong mô xốp cho phép oxy dễ dàng đi qua các tế bào giữ các sắc tố quang hợp.

Gân lá có các mạch dẫn như mạch gỗ và mạch rây chạy từ bó mạch ở cuống lá đến từng tế bào như mô của lá, giúp nước và các ion khoáng đến từng tế bào và mang sản phẩm quang hợp.

Chất diệp lục, bào quan quang hợp, được tìm thấy trong một số lượng lớn các tế bào ở lá.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Chức năng và cấu tạo của hệ sắc tố quang hợp của lá

Thực vật quang hợp theo nhiều cách khác nhau. Đó là do sự hiện diện của diệp lục và carotenoit trong hệ thống sắc tố quang hợp ở lá. Ở cây xanh, bề mặt lá hấp thụ ánh sáng mặt trời để hỗ trợ sắc tố diệp lục hấp thụ năng lượng và thực hiện quang hợp. Chất diệp lục và carotenoit là hai thành phần cơ bản của hệ sắc tố quang hợp của lá.

Các sắc tố bổ sung được gọi là phycobilin được tìm thấy trong tảo và thực vật thủy sinh. Phicobilin là một sắc tố được tìm thấy trong tảo và thực vật thủy sinh. Ánh sáng xanh lục (550 nm) và ánh sáng vàng (612 nm) bị hấp thụ bởi phocobilin.

 Chất diệp lục

Ánh sáng xanh lam (430 nm) và ánh sáng đỏ (662 nm) được diệp lục hấp thụ. Chất diệp lục cần thiết cho quá trình quang hợp vì nó hấp thụ ánh sáng xanh và đỏ. Có hai loại chất diệp lục:

Các phân tử P700 và P680 có trong chất diệp lục an được gọi là chất diệp lục a. Các phân tử này sẽ đóng một vai trò trực tiếp trong việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng trong ATP và NADPH.

Chất diệp lục b: Bằng cách truyền ánh sáng và hấp thụ năng lượng, chất diệp lục b sẽ hợp nhất với chất diệp lục a còn lại để duy trì các phân tử P700 và P680 ở lõi.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Carotenoid

Carotenoid được công nhận là một chất hóa học giúp diệp lục a và diệp lục b vận chuyển năng lượng. Xanthophin và caroten là hai carotenoid (đây là những sắc tố phụ của quá trình quang hợp). Xanthophylls hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 451 đến 481 nm, trong khi carotenoid hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446 đến 476 nm. Carotenoid cũng bảo vệ hệ thống quang hợp khỏi bị cháy nắng khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời cường độ cao.

Sơ đồ truyền năng lượng:

Carotenoid là một loại chất chống oxy hóa. Tại trung tâm phản ứng, diệp lục diệp lục a diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục diệp lục

Kết cấu

- C55H72O5N4Mg diệp lục a

- C55H72O6N4Mg diệp lục b

Carotin C40H56 là một loại carotin.

C40H56 Trên Xantophyll

Vai diễn

- Chuyển màu xanh cho lá

- Nó hấp thụ năng lượng của mặt trời.

- Cung cấp năng lượng ánh sáng cho trung tâm phản ứng

- Hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng được hấp thụ thành năng lượng trong các liên kết hóa học như ATP và NADPH.

- tạo lá, củ, quả màu vàng, cam và đỏ

- Chỉ hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng cho tâm phản ứng.

- Hỗ trợ lọc ánh sáng và bảo quản chất diệp lục.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Các giai đoạn quang hợp

Quá trình quang hợp xảy ra trong các bào quan của lục lạp, chúng được chia thành hai pha: sáng và tối.

Quá trình hấp thụ ánh sáng và kích thích sắc tố, cũng như chuyển năng lượng lượng tử thành các dạng năng lượng hóa học dưới dạng các hợp chất phóng, đều là một phần của pha sáng. ATP là một phân tử dự trữ năng lượng, trong khi NADPH2 là một chất khử.

Chu trình Calvin sử dụng ATP và NADPH2 để sản xuất các phân tử hữu cơ trong pha tối, bao gồm quá trình sử dụng ATP và NADPH2 để tổng hợp các chất hữu cơ.

C6H12O6 + 6H2O = 6CO2 + 12 [H2]

Pha sáng của quang hợp và vai trò của diệp lục

Hệ thống thilacoid, bao gồm các sắc tố quang hợp, trải qua pha sáng, được chia thành hai giai đoạn: quang lý và quang hóa. Các thủ tục sau đây diễn ra ở giai đoạn này:

Chất diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng.

Các electron bị kích thích được sử dụng để lưu trữ năng lượng trong cấu trúc hóa học sắc tố (e-)

Năng lượng phải được vận chuyển đến trung tâm phản ứng.

Năng lượng lõi được chuyển đổi thành năng lượng hóa học (ATP, NADPH2).

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Giai đoạn quang vật lý

Chất diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng cao. Khi một photon ánh sáng chạm vào chất diệp lục, năng lượng được truyền đến các electron của phân tử chất diệp lục, đưa chúng đến trạng thái kích thích ở mức năng lượng cao hơn nhưng không ổn định. Electron bị kích thích không ổn định, trở về trạng thái bình thường và đồng thời giải phóng năng lượng bị hấp thụ. 

Khi được chiếu sáng, diệp lục tách ra khỏi tế bào sẽ hấp thụ năng lượng và giải phóng dưới dạng ánh sáng huỳnh quang hoặc nhiệt, nhưng nếu chất diệp lục trong lục lạp vẫn còn nguyên trong tế bào thì năng lượng được hấp thụ và giải phóng dưới dạng nhiệt. Năng lượng từ phân tử diệp lục bị kích thích sẽ được truyền từ phân tử này sang phân tử khác cho đến khi nó đến trung tâm phản ứng, nơi nó sẽ được chuyển đến chất nhận điện tử và được sử dụng trong chuỗi phản ứng. một thuật ngữ cho các ô

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Phân tử diệp lục ở trạng thái kích thích

Giai đoạn quang hóa

Quá trình photophosphoryl hóa theo chu kỳ và photophosphoryl hóa không theo chu kỳ là hai cơ chế lấy năng lượng từ các electron bị kích thích.

P700 là trung tâm phản ứng trong quá trình photophosphoryl hóa theo chu kỳ.

Các photon ánh sáng được diệp lục hấp thụ, sau đó chuyển các electron sang trạng thái kích thích.

Điện tử này sẽ được tập trung và vận chuyển đến chất nhận điện tử chính ở trung tâm phản ứng P700.

Các electron tiếp tục di chuyển từ feredoxin (Fd) đến phức hợp cytochrome, sau đó quay trở lại diệp lục qua plastocyanin. 1 ATP được giải phóng là kết quả của quá trình này.

Bởi vì các điện tử được trả lại cho diệp lục và một số năng lượng được sử dụng để phosphoryl hóa ADP thành ATP, quá trình này diễn ra theo chu kỳ.

Đồ thị của quá trình phosphoryl hóa theo chu kỳ nói chung

Loại quang hợp sớm nhất là quá trình photphoryl hóa theo chu kỳ, đặc biệt đối với hầu hết các vi khuẩn quang hợp và có hiệu suất năng lượng thấp (khoảng 25 kcal / M).

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Photophosphoryl hóa không theo chu kỳ:

Hệ thống quang học I, hệ thống quang học II và nước phân ly quang học đều được bao gồm. Đây là một phương pháp thu thập năng lượng hiệu quả hơn.

Sơ đồ của quá trình photophosphoryl hóa không vòng nói chung

Quang hệ I chứa trung tâm phản ứng P700 (cực đại hấp thụ của phân tử diệp lục là 700 nm), trong khi quang hệ II có trung tâm phản ứng P680 (phân tử diệp lục có cực đại hấp thụ là 700 nm). Ở bước sóng 680 nm, người ta nhận được). Để chuyển sang trạng thái kích thích, chúng hấp thụ hai photon. Năng lượng hấp thụ này sẽ được sử dụng cho quá trình phosphoryl hóa, tạo ra ATP và NADPH2.

Trên màng thylakoid, Hệ thống quang ảnh I và Hệ thống quang ảnh II

Quá trình phosphoryl hóa này được kích hoạt bởi sự phân ly quang của nước. Nước bị quang phân theo cách sau:

Ba sản phẩm được tạo ra khi kết thúc pha sáng: ATP, NADPH2 và oxy. Trong pha tối của quá trình quang hợp, ATP và chất khử NADPH2 sẽ được sử dụng để khử CO2 và tạo thành chất hữu cơ cho cây, đồng thời oxy sẽ được giải phóng vào không khí.

Pha tối của quang hợp và đồng hóa CO2

Pha tối diễn ra trong chất nền của lục lạp (stroma). Quá trình đồng hóa CO2 diễn ra theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào các họ thực vật C3, C4 và CAM. Trong khi chu trình Canvil (Hình 12) chịu trách nhiệm hấp thụ CO2 ở thực vật C3, chu trình Hatch-Slack trong lục lạp của tế bào trung mô chịu trách nhiệm cố định CO2 ở thực vật C4. Quá trình khử CO2 xảy ra trong lục lạp của tế bào mạch thông qua chu trình Canvil (Hình 13), trong khi quá trình cố định CO (chu trình Hatch-Slack) xảy ra vào ban đêm và quá trình khử CO2 (chu trình Canvil) xảy ra vào ban ngày ở thực vật CAM (Hình 14).

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Chu kỳ của Calvin như sau:

Cố định CO2, khử CO2 và tái tạo chất nhận CO2 là ba bước của chu trình này.

Giai đoạn cố định CO2: CO2 được kết hợp với phân tử ribuloso1,5 biphosphat (Rubisco) bởi enzym ribuloso1,5 biphosphatcarboxylase để tạo ra hợp chất 6C. Bởi vì phân tử này không ổn định, nó nhanh chóng bị phá vỡ thành hai thành phần 3C, 3 phosphoglycerate, sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình Canvil.

Giai đoạn 1: Khử CO2: Sản phẩm ban đầu là 3 phosphoglycerate, sẽ bị khử thành glyceraldehyd-3P (G3P) với sự trợ giúp của NADPH ngay. Pha sáng cung cấp ATP và NADPH2 cho pha này.

G3P có thể được coi là kết quả cuối cùng của quá trình quang hợp vì nó là thức ăn cho các tế bào có thể sử dụng, nhưng rất khó vận chuyển và lưu trữ, do đó một phần của nó sẽ rời khỏi chu trình. Quá trình tiến hành theo hướng sản xuất glucose, từ đó các phân tử hữu cơ khác như carbs, axit béo, và axit amin có thể được tổng hợp.

Để tái sinh, phần lớn G3P phải trải qua một loạt các quy trình phức tạp. Để hoàn thành chu trình, rubisco đóng vai trò là chất nhận CO2. Bước này đòi hỏi phải sử dụng 6ATP để tạo ra đủ chất nhận CO2 cho quá trình tổng hợp 1 phân tử glucose. Để thực hiện chu trình Calvin tạo phân tử hexose thì pha sáng phải cung cấp 18 phân tử ATP và 12 phân tử NADPH2 (tỉ lệ 3/2). Đây là một lượng năng lượng đáng kể, và pha sáng phải đảm bảo rằng nó được bảo vệ tốt. Quá trình khử CO2 sẽ bị chậm lại nếu thiếu năng lượng vì bất cứ lý do gì.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Chu trình Calvin và ý nghĩa của nó

Chu trình C3 là chu trình cơ bản nhất trong thế giới thực vật và nó xảy ra ở tất cả các loài thực vật, cho dù chúng cao hơn hay thấp hơn, C3, C4 hay C5.

Nhiều sản phẩm quang hợp sơ cấp được tạo ra trong chu kỳ. C3, C4, C5, C6 ... là các hóa chất được đề cập. Các phân tử này đóng vai trò là nguyên liệu ban đầu để sản xuất các sản phẩm quang hợp thứ cấp bao gồm đường, tinh bột, axit amin, protein, v.v. Các kênh thoát ra của các sản phẩm thứ cấp khác nhau tùy thuộc vào loại sản phẩm thu hoạch, nhưng chúng đều được tạo ra từ các sản phẩm sơ cấp của quá trình quang hợp.

Chu trình C4 (chu trình Hatch-Slack):

Phosphoenolpyruvate (PEP) là chất nhận CO2 chính, trong khi axit oxaloacetic (AOA) là sản phẩm quang hợp chủ yếu. AOA sau đó có thể được chuyển đổi thành axit malic hoặc amoni hóa thành axit aspartic. Các tế bào trung mô truyền axit malic đến các tế bào vỏ mạch.

Ở thực vật C4, con đường hấp thụ CO2 qua trung bì và tế bào mạch máu Sự hấp thụ CO2 ở thực vật CAM diễn ra theo chu kỳ ngày.

Các yếu tố bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, CO2, nước, khoáng chất, v.v. đều có tác động đến quá trình quang hợp. Vì hoạt động quang hợp chiếm 90-95 phần trăm năng suất nông nghiệp, nên điều quan trọng là phải quản lý quá trình quang hợp. thích nghi với hoàn cảnh bên ngoài để tăng sản lượng cây trồng đồng thời mang lại lợi ích cho cuộc sống của con người

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Hãy xem xét sự khác nhau giữa quang hợp và hô hấp.

Quang hợp và hô hấp là hai thuật ngữ thường xuyên được sử dụng thay thế cho nhau. Bởi vì đôi khi có sự hiểu lầm giữa hai quan niệm này, chúng ta hãy xem qua bảng dưới đây để làm rõ từng khái niệm.

Ý tưởng

- Là quá trình hấp thụ ánh sáng bằng diệp lục. Tạo các hợp chất hữu cơ bằng cách sử dụng các năng lượng này.

- Chất hữu cơ bị oxi hóa thành khí cacbonic và nước. Giải phóng năng lượng cần thiết cho các quá trình sống của cây.

Phương trình

 

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O = 6 CO2 + 12 H2O

 

6CO2 + 6H2O + Năng lượng = C6H12O6 + 6H2O + 6H2O

 

Hàng thành phẩm

 

O2 và đường

 

CO2 và năng lượng là hai yếu tố phải được xem xét.

 

Vị trí thực hiện

Lục lạp

 

Tế bào và ti thể của tất cả các tế bào sống

 

Cơ chế

 

- Xảy ra ở cả pha sáng và pha tối của mặt trăng.

 

- Quá trình phân hủy đường

 

Hô hấp kỵ khí là một loại hô hấp hiếu khí xảy ra trong điều kiện không có oxy.

 

- Chu kỳ bánh crepe

 

- Chuỗi truyền êlectron

  >Quang hợp ở thực vật là gì?

Năng suất cây trồng và quang hợp

 

C đóng góp 45 phần trăm thành phần hóa học của các sản phẩm thực vật, O chiếm 42 phần trăm và H chiếm 6,5 phần trăm. Ba nguyên tố này chiếm 90-95 phần trăm tổng số (sinh ra từ CO2 và H2O thông qua quá trình quang hợp), với các nguyên tố khoáng chiếm 5-10 phần trăm còn lại. Năng suất cây trồng do quá trình quang hợp quyết định.

 

Toàn bộ lượng chất khô tích lũy hàng ngày trên một ha trong suốt giai đoạn sinh trưởng của cây được gọi là năng suất sinh học.

 

Tăng sản lượng nông nghiệp bằng cách kiểm soát các quá trình quang hợp:

 

Tăng kích thước của lá.

 

Tăng diện tích lá hấp thụ ánh sáng làm tăng diện tích quang hợp của cây dẫn đến tăng tích lũy chất hữu cơ và tăng sản lượng nông nghiệp.

 

Áp dụng các phương pháp nông học như bón phân, tưới nước đúng cách và áp dụng các biện pháp chăm sóc phù hợp với các loại và loài cây trồng để tăng diện tích lá.

  >Quang hợp ở thực vật là gì?

Tăng cường quang hợp

 

Hiệu quả của bộ máy quang hợp được đo bằng cường độ quang hợp (lá).

 

Tăng khả năng quang hợp bằng cách kiểm soát hoạt động quang hợp của lá bằng cách sử dụng các quy trình kỹ thuật nông nghiệp như cung cấp nước, bón phân và chăm sóc có thể chấp nhận được.

 

Lựa chọn và phát triển các loại thực vật quang hợp mới.

 

Tăng hệ số kinh tế

 

Các giống cây trồng có tốc độ phân tán sản phẩm quang hợp cao thành các bộ phận có ích về kinh tế (hạt, củ, quả, lá ...).

 

Kiểm soát nông học (chẳng hạn như bón phân hợp lý).

 

Tất cả thông tin liên quan đến quang hợp là gì, ý nghĩa, chức năng và cách thức hoạt động của nó có thể được tìm thấy ở trên. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết này, các bạn sẽ hiểu rõ hơn về cách tạo ra oxy và sẽ chung tay bảo tồn môi trường và cây xanh, những thứ cần thiết cho sự sống để tồn tại và phát triển.

 >Quang hợp ở thực vật là gì?

Có thể bạn quan tâm: https://riviu24hh.blogspot.com/2022/06/blog-post.html