Đang tải... (xem toàn văn)
Trạng thái cân bằng của CO2 và O2 trong khí quyển là do cây xanh quyết định. Nguồn CO2 cho cây xanh được thải ra trong quá trình hô hấp của thực vật, động vật, vi sinh vật, quá trình phân giải các chất hữu cơ cũng như sự đốt cháy trong công nghiệp. Quang hợp đã làm giảm nguồn CO2 này trong khí quyển và làm tăng nguồn O2 để làm sach bầu không khí của chúng ta Quang hợp và hô hấp là hai quá trình diễn ra song song, đối lập, nhưng là hai nhân tố quan trọng để duy trì sự sống ổn định trên trái đất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC BÀI BÁO CÁO SINH LÝ THỰC VẬT CHƯƠNG 3: QUANG HỢP I ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG HỢP Định nghĩa quang hợp - Năm 1772, lần đầu tiên, ông J Priestley (người Anh) chứng minh xanh tạo O2 làm tinh khiết khí động vật thải - Năm 1777, thí nghiệm lặp lại chứng minh rằng, có phần xanh ánh sáng mặt trời tạo O2 - Năm 1782, J Senerbier chứng minh phải có CO2 1804 de Suasure cho thấy phải có Nước Như vậy, đến đầu kỉ thứ 19, có phương trình tổng quát: thực vật xanh CO2 + H2O + ánh sáng Chất hữu + O2 - Năm 1930, van Neil cho thấy số vi khuẩn quang hợp sử dụng H2S thay cho H2O tạo S thay cho O2 Chứng tỏ O2 thoát có nguồn gốc từ H2O - Tiếp theo, biết sắc tố lục xanh cholorophyll cần cho phân huỷ nước, phương trình tổng quát sau: Cholorophyll 6CO2 + 12H2O + ánh sáng 6O2 + C6H12O6 + 6H2O 6/17/17 - Quang hợp có thể định nghĩa đồng hóa vật chất vô thành chất hữu CO2 H2O thành chất hữu cho sử dụng tác dụng ánh sáng mặt trời tham gia phân tử diệp lục Chu trình cacbon và oxy tự nhiên - Trạng thái cân CO2 O2 khí quyển xanh định Nguồn CO cho xanh thải trình hô hấp thực vật, động vật, vi sinh vật, trình phân giải chất hữu cũng đốt cháy công nghiệp Quang hợp làm giảm nguồn CO2 khí quyển làm tăng nguồn O2 để làm sach bầu không khí chúng ta - Quang hợp hô hấp hai trình diễn song song, đối lập, hai nhân tố quan trọng để trì sống ổn định trái đất Sự hấp thu lượng Chlorophyll chất hấp thụ ánh sáng, ta nhìn thấy màu lục rút số điểm sau: Thứ nhất, chlorophyll không hấp thụ tất bước sóng, có bước sóng xanh lục nên phản chiếu làm mắt nhìn thấy màu xanh lục Thứ hai,chrolophyll hấp thụ bước sóng khác để thu lượng - Lục lạp có nhiều thylakoid màu lục màng chứa Chlorophyll chất không hấp thu màu lục, phản chiếu lên mắt nên ta thấy có màu xanh Việc hấp thu lượng cho việc quang hợp thực nhờ vào cấu trúc phức tạp màng thylakoid với chlorophyll-chất lõi trung tâm quang hợp Phân tử chlorophyll có cấu trúc vòng, nơi photon ánh sáng kích thích điện tử lên mức lượng cao truyền 6/17/17 II Cơ quan quang hợp La - Đến nay, chúng ta biết rằng: quan làm nhiệm vụ quang hợp thực vật chủ yếu lá, sau đến phần xanh khác lúc xanh, bẹ lá…Chính có đặc điểm đặc biệt về hình thái, cũng cấu tạo giải phẫu thích hợp với chức quang hợp - Hình thái lá: Là thường dạng mang đặc tính hướng sang ngang, nên luôn vận động cho mặt phẳng vuông góc với tia sáng Mặt Trời để nhận nhiều lượng ánh sáng - Về giải phẫu : Trước hết phải kể đến lớp mô giậu dày chứa nhiều lục lạp nằm sát mặt lớp biểu bì Các tế bào mô giậu xếp xít theo lớp nhằm hấp thụ nhiều lượng ánh sáng Đây gọi lớp mô đồng hóa Sát với lớp mô đồng hóa lớp mô xốp có khoảng trống gian bào lớn (nơi chứa CO2 cung cấp cho trình quang hợp) Ngoài có mạng lưới mạch dẫn dày đặc làm nhiệm vụ dẫn nước muối khoáng cho trình quang hợp dẫn sản phẩm quang hợp đến quan khác Cuối hệ thống dày đặc khí khổng mặt mặt giúp cho CO 2, O2, H2O vào khỏi cách dễ dàng Lục lạp (chloroplast) - bào quan thực chức quang hợp - Thành phần hóa học lục lạp : Thành phần hóa học lục lạp phức tạp: nước chiếm 75%, lại chất khô (chủ yếu chất hữu chiếm 70 - 72% chất khô), chất khoáng Protein thành phần chất hữu (30 - 45%), lipit (20 40o/o) Các nguyên tố khoáng thường gặp lục lạp Fe (80% Fe mô nằm lục lạp), Zn (65 - 70%), Cu (50%), K, Mg, Mn Trong lục lạp có chứa nhiều loại vitamin : A, D, K, E Lục lạp chứa 30 loại enzim khác Những enzim thuộc nhóm enzim thủy phân, enzim hệ thống oxi hóa khử Như qua thành phần hóa học trên, thấy trình quang hợp, lục lạp nơi thực trình tổng hợp lipit, photpholipit, axit béo protein Do khẳng định rằng: lục lạp trung tâm hoạt động sinh học hóa học mà trình quang hợp trình trao đổi chất quan trọng Cac sắc tố quang hợp tính chất chúng a) Nhóm sắc tố lục clorophin (diệp lục) - Đây nhóm sắc tố chiếm vai trò quan trọng dối với quang hợp, có khả hấp thụ lượng ánh sáng Mặt Trời biến lượng hấp thụ thành dạng lượng hóa học, nhóm sắc tố khác không làm chức đầy đủ trực tiếp - Phân loại nhóm clorophin clorophin a :là sắc tố tổng hợp thực vật bậc cao có mài xanh lục C55H72O5N4Mg clorophin b : Khác với clorophin a nhóm CHO vòng phyroll thứ 2, màu xanh vàng, tìm thấy thực vật bậc cao rong xanh C55H70O6N4Mg CAM (Crassrlacean Acid Metabolism) Một biến dạng khác cố định carbon tìm thấy động vật mọng nước thích nghi với khí hậu khô phần lớn sa mạc Phương thức cố định carbon gọi CAM (Crassculacean Acid Metabolism) phát họ Crassulaceae Các thực vật mở khí khổng vào ban đêm, đóng lại vào ban ngày Đêm, khí khổng mở thực vật nhận CO2 gắn vào acid hữu cơ, tế bào thịt trữ acid hữu gắn CO không bào Ban ngày, phản ứng sáng cung cấp ATP NADPH cho chu trình Calvin, CO phóng thích khỏi acid hữu gắn vào phân tử đường MỘT SỐ THỰC VẬT CAM XƯƠNG RỒNG CÂY THUỐC BỎNG THANH LONG 6/17/17 DƯA Ý nghĩa đường quang hợp thực vật CAM - Đây đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn thực vật mọng nước Nhờ đường quang hợp mà khả chịu hạn chúng cao, hẳn thực vật chịu hạn khác - Do quang hợp điều kiện khó khăn nên cường độ quang hợp thực vật mọng nước thường thấp, suất sinh vật học cũng vào loại thấp sinh trưởng chậm thực vật khác 6/17/17 Bảng so sánh đường cố định Carbon thực vậtC 3, C4, CAM - Cả trình có chu trình Canvin tạo ALPG từ hình thành hợp chất cacbohidrat, axit amin , protein, lipit - Đều có giai đoạn giai đoạn cố định CO2 , giai đoạn tái cố định CO2 giai đoạn tái sinh chất nhận CO2 Thực vật Thực vật Thực vật C3 C4 CAM Con đường cố định CO2 Calvin- Benson Hatch - Slack Hatch - Slack Chất nhận CO2 Ribulozodi photphat Photphoenol pyruvat Photphoenol pyruvat Sản phẩm Axit photpho Glixeric Axit Oxalo Axetic Axit Oxalo Axetic Chỉ xảy tế bào mô giậu Xảy tế bào mô giậu Chỉ xảy tế bào mô giậu Không gian Thời gian Ban ngày Đặc điểm so sánh tế bào bao bó mạch Ban ngày Cả ngày lẫn đêm PHA TOÁI THỰC VẬT C3 THỰC VẬT C4 THỰC VẬT CAM V Các yếu tố ảnh hưởng đến trình quang hợp Nồng độ CO2 - CO2 không khí nguồn cung cấp cacbon cho quang hợp nồng độ CO2 không khí định vận tốc trình quang hợp - Nồng độ CO2 thấp để bắt đầu quang hợp 0,008-0,01% Khi tăng [CO2] cường độ quang hợp lúc đầu tăng theo tỷ lệ, sau chậm dần đạt tới điểm bão hòa CO2 [CO2] tiếp tục tăng cường độ quang hợp giảm - Ở điểm bão hòa CO2 cường độ quang hợp phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, nhiệt độ điều kiện khác - Điểm bão hòa CO2 thay đổi mức giới hạn rộng khác nhau( điều kiện tối ưu ánh sáng, nhiệt độ ) từ 0,06-0,4% Như nồng độ CO2 khí quyển(0,035%) thiếu để đạt độ bão hòa CO2 quang hợp Ánh sáng - Theo thích nghi với cường độ ánh sáng thực vật chia làm nhiều nhóm - Ở nhóm ưa sáng cường độ quang hợp tăng cường độ ánh sáng đạt cường độ ánh sáng mặt trời toàn phần Còn nhóm ưa bóng đạt cường độ quang hợp cao cường độ ánh sáng thấp.Điểm bù ánh sáng ưa bóng thấp ưa sáng nhiều l Nhiệt độ Ảnh hưởng nhiệt độ quang hợp phụ thuộc vào hệ thống phát sinh, vào trạng thái sinh lý cây, thời gian tác dụng ,giới hạn nhiệt độ tác dụng điều kiện khác Ngoài nhiệt độ không làm thay đổi vận tốc trình mà làm thay đổi sâu sắc trao đổi chất cũng chiều hướng hình thành sản phẩm quang hợp Nước - Hàm lượng nước không khí ảnh hưởng đến trình thoát nước nên ảnh hưởng đến độ đóng mở khí khổng, tức ảnh hưởng đến tốc độ xâm nhập CO2 vào tế bào quang hợp - Nước ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển chất đồng hóa - Hàm lượng nước tế bào ảnh hưởng đến độ hydrat hóa chất nguyên sinh ảnh hưởng đến điều kiện làm việc hệ thống enzyme - Nước nguyên liệu trực tiếp phản ứng quang hợp với cương vị chất cho hydro điện tử - Quá trình thoát nước điều hòa nhiệt độ lá, ảnh hưởng đến quang hợp Dinh dưỡng khoáng - Nguyên tố quan trọng dinh dưỡng khoáng N, P, S, Mg nguyên tố cần thiết để xây dựng máy quang hợp Những nguyên tố khác Fe, Cl, K thành phẩn lục lạo có ảnh hưởng manh đến tích lũy sắc số quang hợp - N lục lạp chiếm 75% tổng số N tế bào Hàm lượng N cao quan đồng hóa làm tăng cường độ quang hợp N ảnh hưởng rõ rệt đến độ lớn, đến phát triển lá, hàm lượng sắc tố cấu tạo giải phẫu máy quang hợp Thiếu N thời gian dài làm thay đổi cấu trúc lục lạp, giảm hoạt tính chu trình phosphoryl hóa quang hợp - Thiếu K làm giảm cường độ quang hợp, K ảnh hưởng đến tổng hợp chclorophyl, glucid protein - P nằm thành phần nhiều chất phosphorin hóa- chất tham gia vào trình khử CO2, cũng nhiều sản phẩm trung gian quang hợp VI Quang hợp khoai tây Cây khoai tây tên khoa học Solanum tuberosum L thuộc họ Solanaceae, có nguồn gốc từ vùng núi Andes Bolivia Peru cách ngàn năm Mãi đến 1541, Người Tây Ban Nha tình cờ phát điều thú vị khoai tây – mà theo cách gọi thổ dân “cây pap-pa” Sau đem trồng nhiều nơi vài nhanh chóng trở thành lương thực chủ đạo nhờ ưu điểm Cây khoai tây Việt Nam: Năm 1890, người Pháp Giám đốc Vườn bách thảo Hà Nội đem hạt khoai tây trồng thử nước ta Do khoai tây dễ trồng, củ ăn ngon, mau chóng trồng nhiều địa phương Khoai tây người Pháp mang đến phổ biến cách trồng nên nhân dân ta gọi loại củ “khoai tây”. Hiện nay, khoai tây trồng chủ yếu đồng sông Hồng Đà Lạt-Lâm Đồng vài tỉnh thành khác Đời sống khoai tây có thể chia thành thời kì: ngủ, nẩy mầm, hình thành thân thân củ phát triển. Rễ khoai tây phân bố chủ yếu tầng đất sâu 30cm Thân khoai tây loại thân bò có giống có thân đứng Thân dài 50-60 cm Trên thân có thể mọc nhánh. Lá kép gồm số đôi chét, thường 3-4 đôi. Hoa màu trắng, phớt tím, có 5-7 cánh hoa lưỡng tính, tự thụ phấn Quả khoai tây tròn dẹt, nhỏ, màu xanh nhạt hay tím Trong chứa hạt nhỏ Hạt màu vàng nhạt hạt có nhiều dầu Cây sau mọc khỏi mặt đất 7-10 ngày đốt đoạn thân, nằm đất xuất nhánh Đó đoạn thân địa sinh Các thân địa sinh phát triển dồn tập trung đầu mút, thân phình to dần lên phát triển thành củ Trên thân củ có nhiều mắt Các yếu tố ảnh hưởng đến khoai tây: - Nhiệt độ: thích hợp cho thân củ phát triển từ 16-17 độ C - Độ ẩm: Trong thời gian sinh trưởng, khoai tây cần nhiều nước Trước hình thành củ khoai tây cần độ ẩm đất 60%, thành củ yêu cầu độ ẩm đất 80% - Đất dinh dưỡng: Đất trồng khoai tây tốt đất pha cát, đất bãi, đât phù sa ven sông Độ pH phù hợp 5,2 - 6,4 Khoai tây có yêu cầu cao chất dinh dưỡng Khoai tây có phản ứng tốt với phân hữu Từ mọc đến trước hình thành củ khoai tây cần nhiều đạm Thời kì bắt đầu hình thành củ cần nhiều lân kali tỉ lệ NPK cân đối cho khoai tây 2,5:1: 3,3 - Ánh sáng: Khoai tây ưa ánh sáng Từ thời kì đến lúc hình thành khoai tây yêu cầu thời gian chiếu sáng dài Từ thời kì sinh trưởng thành trở yêu cầu thời gian chiếu sáng ngắn Thời gian chiếu sáng thích hợp khoảng 14h/ngày đêm Ánh sáng cần thiết cho trình quang hợp, hình thành củ tích lũy chất khô Tài Liệu Tham Khảo •Bùi Trang Việt 2000 - Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, Phần II Phát triển Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí minh, 349 trang • Bùi Trang Việt 2002 - Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, Phần I Dinh dưỡng Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí minh, 333 trang •Sinh học đại cương, 2000, NXB đại học quốc gia TPHCM •Bách khoa toàn thư mở Wikipedia •Nguyễn Ngọc Đệ, giáo trình lúa, NXB đại học quốc gia TPHCM Thư viện sinh học ... làm tăng quang hô hấp Quang hợp C4 Phần lớn thực vật sử dụng chu trình Canvil bước để gắn CO vào chất hữu cơ.Ở nhiều loài thực vật, CO2 gắn vào tạo hợp chất trung gian 4C, gọi thực vật C4 MÍA... hấp thực vật, động vật, vi sinh vật, trình phân giải chất hữu cũng đốt cháy công nghiệp Quang hợp làm giảm nguồn CO2 khí quyển làm tăng nguồn O2 để làm sach bầu không khí chúng ta - Quang hợp. .. trên, thấy trình quang hợp, lục lạp nơi thực trình tổng hợp lipit, photpholipit, axit béo protein Do khẳng định rằng: lục lạp trung tâm hoạt động sinh học hóa học mà trình quang hợp trình trao