BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP ĐÔNG ĐÔ SINH LÝ HỌC THỰC VẬT Nội dung : Trình bày những hiểu biết về quang hợp và hô hấp ở thực vật. Từ đó chỉ ra mối tương quan giữa hô hấp và quang hợp. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THỊ THU YẾN SINH VIÊN THỰC HIỆN : - NGUYỄN THỊ THỦY - ĐỖ THỊ HẰNG - MẪN THỊ LAN - HOÀNG THỊ NHẬT LỆ - NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM Hà Nội , Ngày 26 Tháng 11 Năm 2010. 1 Mục lục Trang PHẦN I . QUANG HỢP 4 I. Khái niệm chung 4 1 ) Định nghĩa 4 2 ) Phương trình tổng quát 4 3 ) Ý nghĩa 5 II. Cơ quan quang hợp : 6 1. Lá - cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp 6 1.1 Hình thái của lá 7 1.2 Cấu tạo của lá 7 2. Lục lạp 8 2.1 ) Hình thái 8 2.2 ) Số lượng và kích thước 9 2.3) Cấu trúc 9 2.4) Các loại lục lạp 10 2.5 ) Thành phần hóa học 11 2.6 ) Chức năng 11 3. Nhóm sắc tố diệp lục 12 3.1 Bản chất hóa học của diệp lục 12 3.2 Đặc tính quang hóa 12 3.3 Quang phổ hấp thụ 13 3.4 Vai trò của diệp lục 13 III. Bản chất của quang hợp 14 1. Pha sáng 14 1.1 Giai đoạn quang vật lí 15 1.2 Giai đoạn quang hóa 16 • Photpho hóa quang hóa 17 • Photpho hóa vòng 17 • Photpho không hóa vòng 18 2. Pha tối 19 • Thực vật C3 19 • Thực vật C4 20 • Thực vật CAM 20 2.1 Chu trình Calvil ( C3 ) 21 • Ý nhĩa của thực vật ở chu trinh C3 22 2.2 Chu trình HATCH – SLACK ( C4 ) 22 • Sự khác nhau về cấu trúc lá của C3 và C4 23 • Mối quan hệ giữa quang hợp và 24 các nhân tố môi trường a. Nồng độ CO 2 24 b.Cường độ, thành phần quang phổ ánh sáng 25 c. Nhiệt độ 25 d. Nước 25 2 e. Dinh dưỡng khoáng 25 PHẦN II . HÔ HẤP 26 I. Khái niệm chung về hô hấp 26 1. Định Nghĩa 26 2. Thành phần hóa học 26 3. Ý nghĩa 27 II. Bào quan ( ti thể ) 27 1. Hình thái - số lượng - kích thước 27 2. Thành phần hóa học 28 3. Cấu trúc 28 4. Chức năng 28 III. Bản chất của hô hấp 29 1. Đường phân và lên men ( Yếm khí ) 30 • Quá trình lên men 31 • Ý nghĩa 31 2. Đường phân và chu trình Krebs ( Hiếu khí ) 32 • Ý nghĩa của chu trình Krebs. 33 • Chu trình Axit Glioxit 33 • Ý nghĩa của chu trình Axit Glioxit 34 3.Con đường Pentozophotphat 34 • Ý nghĩa của con đường Pentozophotphat 35 4. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến 35 quá trình hô hấp. a. Nhiệt độ 35 b. Hàm lượng nước trong mô 36 c. Thành phần không khí O 2 , CO 2 36 d. Ảnh hưởng của dinh dưỡng khoáng 37 PHẦN III. MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP 37 1. Giống nhau 37 2. Khác nhau 38 a.Vai trò 38 b. Nguyên liệu 38 c. Cơ quan 39 Kết Luận 39 3 PHẦN I . QUANG HỢP I. Khái niệm chung về quang hợp : 1) Định nghĩa về quang hợp : Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ có từ các chất vô cơ đơn giản: CO2 và H20 dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và sự tham gia của sắc tố diệp lục. Sản phẩm quan trọng nhất của quang hợp là đường. Xét về bản chất quá trình biến đổi năng lượng trong quang hợp có thể định nghĩa: Quang hợp là quá trình biến đổi quang năng thành hóa năng xảy ra ở tế bào thực vật. Xét về bản chất hóa học thì quang hợp là quá trình ôxi hóa khử, trong đó CO2 được khử thành sản phẩm quang hợp. 2) Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp : Ánh Sáng 6CO2 + 2H2O C6H1206 + 602 + 6H20 Diệp Lục 4 3) Ý nghĩa quang hợp : Quang hợp cây xanh có một vai trò vô cùng to lớn đối với mọi hoạt động sống của tất cả sinh vật trên Trái Đất. Hoạt động quang hợp đảm bảo sự cân bằng tỷ lệ O2 /CO2 trong khí quyển thuận lợi trong các hoạt động sống của mọi sinh vật. Tất cả sinh vật đều hấp thụ O2 để hô hấp và thải CO2 vào khí quyển. Ngoài ra đốt nhiên liệu và phương tiện giao thông cũng thải CO2 vào môi trường. Ngược lại thực vật quang hợp hấp thụ CO2 vào khí quyển và nhả O2 ra khí quyển. Sự trao đổi 02 và CO2 ngược chiều nhau, giữa hai quá trình đó đảm bảo sự cân bằng về CO2 và O2 , ổn định ở mức 21% O2 và 0,03% CO2. Vì vậy cây xanh có vai trò quan trọng là làm sạch không khí. Hoạt động quang hợp cung cấp chất hữu cơ vô cùng quan trọng, phong phú, thỏa mãn tất cả nhu cầu về dinh dưỡng của sinh vật trên Trái Đất. Thực vật quang hợp sử dụng CO2 và H2O để tạo ra chất hữu cơ. Đối với con người quang hợp có vai trò vô cùng to lớn là: Cung cấp nguồn năng lượng phong phú cho tất cả nhu cầu sống của con người như cung cấp năng lượng như: than, củi, dầu mỏ . - Hoạt động quang hợp của thực vật cung cấp nguyên liệu phong phú trong công nghiệp như: Công nghiệp giấy, Gỗ , Dệt, Thuốc lá, Đường - Với sản xuất nông nghiệp thì quang hợp quyết định từ 90 - 95% năng suất cây trồng. 5  Thực vật có sứ mạng vô cùng to lớn đối với sự sống của sinh vật trên Trái Đất. Nhờ vào hoạt động quang hợp của mình các nhà khoa học đang nghiên cứu để thực hiện quang hợp nhân tạo ngoài cây xanh nhưng cây xanh vẫn mãi mãi quan trọng trên hành tinh của chúng ta. II. Cơ quan quang hợp : 1. Lá - cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp : 6 Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp ở thực vật chủ yếu là lá, sau đó đến các phần xanh khác như : bông lúc còn xanh , bẹ lá .Chính vì vậy lá có những đặc điểm về hình thái , cũng như cấu tạo về hình phẫu thích hợp với chức năng quang hợp. 1.1. Hình thái lá : Lá thường dạng bản và mang đặc tính hướng quang ngang , nên luôn luôn vận động sao cho mặt phẳng của lá vuông góc với tia sáng Mặt Trời để nhận được nhiều nhất năng lượng ánh sáng. Ngoài ra một số thực vật chịu nhiệt khi gặp ánh sáng mạnh, khi vận động bản lá theo hướng song song với tia sáng để giảm bớt sự đốt nóng . 1.2. Cấu tạo : Nơi xảy ra quang hợp là ở mô giậu và mô khuyết . Giải phẫu lá gồm : - Biểu bì trên - Mô giậu - Mô khuyết - Biểu bì dưới Bó mạch 7 - Mô giậu gồm một số lớp tế bào xếp xít nhau theo từng lớp song song nhằm hấp thụ được nhiều năng lượng ánh sáng. Các tế bào mô giậu chứa nhiều hạt lục lạp là cơ quan , bào quan thực hiện quang hợp. Nằm ngay dưới lớp mô giậu là các tế bào mô khuyết. Đặc trưng của mô khuyết là giữa các tế bào có nhiều khoảng trống gọi là gian bào các khoảng gian bào chứa CO 2 và H 2 O cung cấp cho quang hợp mô khuyết cũng chứa lục lạp nhưng ít hơn mô giậu và cũng có chức năng quang hợp giống mô giậu. - Trong lá có mạng lưới mạch dẫn dày đặc làm nhiệm vụ dẫn nước và khoáng cung cấp và dẫn các sản phẩm quang hợp ra khỏi lá tới các cơ quan . - Biểu bì trên và dưới là một tế bào được phủ một lớp butin và sáp có nhiệm vụ bảo vệ lá, giảm sự thoát hơi nước. Biểu bì dưới và trên có nhiều khí khổng thông giữa các gian bào, thịt lá và khí khổng xung quanh. 2. Lục lạp (chloroplast). Là bào quan thực hiện chức năng quang hợp . 2.1. Hình thái lục lạp : lục lạp có hình rất đa dạng. Ở động vật thủy sinh như song tảo thì lục lạp có hình võng, hình cốc, hình sao, hình bản…do không bị ánh sáng đốt nóng. Ở thực vật bậc cao, lục lạp có hình bầu dục nên có thể xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng nhiều hoặc ít tùy theo cường độ chiếu sáng. Sự lựa chọn hình dạng bầu dục với sự vận động linh hoạt đó gọi là lục lạp nhằm mục đích sử dụng ánh sáng hiệu quả cao nhất. Đó là 1 sự tiến hóa của thế giới thực vật . 8 2.2. Số lượng và kích thước : - Về số lượng : lục lạp trong tế bào rất khác nhau ở các loài thực vật khác nhau. Ví dụ:ở tảo mỗi tế bào chỉ có một lục lạp .Ở thực vật bậc cao mỗi tế bào của mô đồng hóa có thể có từ 20 - 100 lục lạp . - Về kích thước : đường kính trung bình từ 4 – 6 µm, dày từ 2 - 3µm . • Những cây ưa bóng thường có số lượng, kích thước lục lạp và hàm lượng sắc tố trong lục lạp lớn hơn những cây ưa sáng . • Quá trình hình thành lục lạp có 3 giai đoạn : - Giai đoạn tiền lục lạp - Giai đoạn phân hóa - Giai đoạn hình thành các tilacoit ( bản mỏng ) thực sự 2.3. Cấu trúc của lục lạp : 9 Màng: bao quanh lục lạp, đây là một màng kép gồm 2 màng cơ sở tạo thành. Màng ngoài có nhiệm vụ bao bọc và bảo vệ phần cấu trúc bên trong, kiểm tra tính thẩm thấu của các chất đi vào hoặc đi ra khỏi lục lạp. Hệ thống màng quang hợp gọi là Tilacoit, chúng bao gồm tập hợp màng có chứa sắc tố quang hợp nên có màu xanh. Màng Tilacoit có cấu trúc như các màng khác. Các tilacoit xếp chồng lên nhau thành các cột Grana .Ngoài Protein ,Lipit sắc tố quang hợp còn gồm diệp lục và carotenoit cũng được sắp xếp một cách có định hướng trên màng tilacoit .Chức năng của màng tilacoit là thực hiện biến đổi quang năng thành hóa năng ( Pha sáng của quang hợp ). Cơ Chất(stroma): là không gian còn lại trong lục lạp. Nó không có chứa sắc tố nên không mang màu. Đây là chất nền nửa lỏng mà thành phần chính là protein, các enzyme của quang hợp và các sản phẩm trung gian của quá trình quang hợp. Tại đây xảy ra các chu trình quang hợp, tức thực hiện pha tối của quang hợp. 2.4. Các loại lục lạp: 10 [...]... hợp để thực hiện các phản ứng khử CO 2 tạo thành hợp chất hữu cơ Giai đoạn này diễn ra ở chất nền stroma của lục lạp, không cần ánh sáng nhưng li n quan gián tiếp đến ánh sáng Pha tối ở các thực vật khác nhau sẽ khác nhau Chúng ta chia thực vật thành 3 loại với 3 cơ chế cố định CO 2 khác nhau đảm bảo phù hợp với điều kiện sống của từng loại thực vật: - Thực vật C3 Rêu Cam 19 Lúa Chanh - Thực vật C4... Ý nghĩa trong tất cả thực vật của chu trình C3: Là chu trình quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật trong tất cả thực vật, dù là thực vật thượng đẳng hay hạ đẳng Đây là chu trình khử CO 2 duy nhất để tạo nên các sản phẩm quang hợp trong thế giới thực vật Trong chu trình tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp Đó là các hợp chất C3, C5, C6…Các hợp chất này là các nguyên li u để tổng hợp nên... Axit này sẽ tham gia vào chu trình Axit Glioxilic Các Enzim của chu trình này như : Izoxitraza , syntetaza của axit malic đóng vai trò quan trọng trong sự trao đổi chất béo ( Ở cây hướng dương ) khác với chu trình Krebs , trong chu trình Axit Glioxlic , Axit Izoxitraza dưới tác dụng của En Zin Izoxitraza phân giải thành Axit Sucxinic và Axit Glioxilic AXit Glioxilic dưới tác dụng của Enzim MALATSYNTETAZA... Axetat tạo thành Axit Malic Axit này oxi hóa thành Axit Oxaloaxetic , axit này có thể biến đổi thành axit photphoenolpyruvic và sau thành các bon hidrat 34 Ý nghĩa của chu trình Axit Glioxlic Có ý nghĩa lớn trong hô hấp của lá xanh ngoài ánh sáng Axit Glioxelic là chất tiền thân cho sự hình thành Axit amin Glicocol Như vậy thông qua chu trình Krebs và chu trình axit glioxilic sản phẩm cuối cùng của... chất hạt, lại vừa có tính chất sóng Khi ánh sáng chiếu vào vật thể, tức là các Photon đập vào vật thể thì các Photon phải được vật thể hấp thụ và vật thể trở thành dạng kích động, lúc đó ánh sáng chiếu xuống mới có hiệu suất quang tử Theo lí thuyết thì tỉ lệ giữa số Photon chiếu xuống vật thể và số phân tử vật thể bị kích động bằng một nhưng trên thực tế tỉ lệ này lớn hơn rất nhiều Khi năng lượng ánh sáng... mặc dù ở nồng độ rất thấp Nhờ đặc điểm đặc biệt này, thực vật C 4 không xảy ra hô hấp sáng và khả năng sử dụng nước tinh tế hơn C3 rất nhiều Thực vật CAM là những thực vật sống ở nơi khô nóng như hoang mạc, xavan… ban ngày nhiệt độ rất cao và ban đêm nhiệt độ giảm thấp, biên độ nhiệt ngày đêm lớn Chính vì vậy khí khổng không thể mở vào ban ngày để 23 thực hiện quá trình cố định CO2 (nếu khí khổng mở để... nguyên li u cho việc tổng hợp các chất hữu cơ trong cây Ngoài ra khả năng chịu nóng, phân đạm của cây li n quan đến chu trình Krebs vì chu trình này giúp cây giải độc amoni khi dư thừa nito dưới dang NH3 Chu trình Axit Glioxilic : Đây là một biến thể của chu trình Krebs , cơ sở của các phản ứng của chu trình này là sự biến đổi chất béo thành cacbon Hidrat ( Phát hiện ở vi khuẩn nấm mốc một số thực vật. ..- Ở thực vật C4 ( ngô, mía…) tồn tại 2 loại lục lạp: Lục lạp của tế bào thịt lá(mesophyl) nằm trong các tế bào mô giậu và mô khuyết, lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch chỉ có trong tế bào nằm cạnh bó mạch dẫn: + Lục lạp của tế bào thịt lá thực hiện chu trình C4 (cố định CO2) + Lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch thực hiện chu trình C3 (khử CO2) - Ở thực vật C3 ( khoai tây, cam,... hợp protein riêng 2.6 Chức năng của lục lạp: - Thực hiện quá trình quang hợp - Thực hiện quá trình trao đổi chất, di truyền một số tính trạng ngoài nhân 11 3) Nhóm sắc tố xanh diệp lục : 3.1 Bản chất hóa học của diệp lục - Có 5 loại diệp lục : a, b, c, d, e Ở Thực vật thượng đẳng chỉ có hai loại diệp lục a và b; còn diệp lục c, d, e có trong Vi sinh vật, rong, tảo - Công thức phân tử của diệp lục... cho các hoạt động sống của cây như: quá trình phân chia, quá trình sinh trưởng của tế bào, của cây, quá trình hút, vận chuyển nước, vật chất trong cây.Hô hấp sản sinh ra nhiều hợp chất trung gian, mà chúng lại là nguyên li u khởi đầu cho việc tổng hợp nên các chất hữu cơ khác nhau trong cơ thể Hô hấp tạo nên cơ sở năng lượng và nguyên li u giúp cây chống chịu với các điều kiện ngoại cảnh bất lợi như: . với điều kiện sống của từng loại thực vật: - Thực vật C 3 . Rêu Cam 19 Lúa Chanh - Thực vật C4 : Mía Ngô Rau dền - Thực vật CAM. 20 . 2. Pha tối 19 • Thực vật C3 19 • Thực vật C4 20 • Thực vật CAM 20 2.1 Chu trình Calvil ( C3 ) 21 • Ý nhĩa của thực vật ở chu trinh C3 22 2.2 Chu trình HATCH