QUÁ TRÌNH QUANG HỢP • Quang hợp là gì? • Tại sao nói quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng bậc nhất trên Trái đất? • Diệp lụctố (Chlorophyll) –Sắc tố này thường chứa trong các bào quan gọi là lục lạp. –Năng lượng của quá trình quang hợp chủ yếu được thu nhận từ lá. • Vi khuẩn quang dưỡng không sử dụng chlorophyll của thực vật (tảo và cyanobacteria) không sản sinh ôxy. TIẾN HÓA SINH VẬT QUANG HỢP Sinh vật Tự dưỡng - Tự tổng hợp Sinh vật Hóa tổng hợp Chemosynthesis Sinh vật Quang tổng hợp Photosynthesis Sinh vật Hô hấphiếukhí Aerobic respiration Sinh vật Quang hợp ¾Phasánglàmột trong hai pha của quá trình quang hợp. Những năm đầucủathế kỷ 18 ,ngườitađãbắt đầuphát hiện ra vai trò của ánh sáng và màu xanh củathựcvật đối với quá trình sống của nó (Ingenhousz,1779);có những phát hiệnsơ khởivề vai trò củanướctrongphasáng(De Saussure,1804). ¾Đếnthế kỷ 20,xuất hiện nhiều công trình về cơ chế quang hợpnhư phản ứng quang phân ly H 2 O (Hill,1940);chứng minh rằng O 2 đượcthảiratừ H 2 O chứ không phảitừ CO 2 như những quan niệm ban đầu(Ruben,Kamen,1939,1941). ¾Đếnnăm 1954,Arnold -ngườicócôngrấtlớnchocho công trình nghiên cứuvề cấu trúc hoàn chỉnh củabộ máy quang hợp,con đường chuyểnhoáe trong pha sáng • Phasángtrongquanghợpcósự tham gia của ánh sáng bao gồm quá trình hấpthụ ánhsángvàkíchthíchsắc tố cùng sự biến đổinăng lượng lượng tử thành các dạng năng lượng hoá họcdướidạng các hợpchấtdự trữ năng lượng ATP và hợpchấtkhử NADPH 2 . • Xét về bảnchất thì giai đoạn pha sáng có hai giai đoạn chính: 1. Giai đoạn quang vậtlý-baogồm quá trình hấp thụ năng lượng và sự di trú năng lượng tạmthời trong cấutrúccủa phân tử clorophin. 2. Giai đoạn quang hóa học- Giai đoạnnày clorophin sử dụng năng lượng photon hấpthụ vào các phản ứng quang hóa hình thành các hợp chấtnăng lượng . Gồm các quá trình quang hóa khởi nguyên ,quá trình quang phân ly nướcvà photphorinhóavòngvàkhôngvòng. 1. Giai ủoaùn quang vaọt lyự 2. Quang hoựa hoùc •Như ta đãbiết ,ánh sáng là mộtdạng vậtchấtvừa có tính chấthạt (photon) vừacótínhchấtsóng. •Chính vì vậy ,khi ánh sáng chiếuvàovậtthể ,nghĩa là photon tiếpxúcvớivậtthể thì các photon sẽđược vậtthể hấpthụđểchuyển thành dạng kích động , xuấthiệnhiệusuất quang tử . •Năng lượng mà điệntử hấpthụ phụ thuộcvàotần số dao động củabứcxạ và đượctínhtheocôngthức sau: E = hv= hC/ג Khi hấp thụ quang tử ánh sáng, điện tử của phân tử từ quỹ đạo cơ sở nhảy lên quỹ đạo xa hơn . Thông thường khi e của phân tử bò kích thích có thể xảy ra hai trường hợp : Trường hợp 1: là trạng thái kích thích không bền (singlet), nếu như khi chuyển e lên mức năng lượng cao hơn không kèm đổi dấu của spin điện tử. Trường hợp 2: là trạng thái kích thích e bền ổn đònh hoặc bền thứ cấp (triplet) , nếu như khi chuyển e lên mức cao hơn có kèm sự đổi dấu của spin điện tử. Từ hai trường hợp trên ta có hai hiện tượng huỳnh quang và lân quang. Huỳnh quang là sự phát sáng ngắn hạn và tắt đi đồng thời với sự tắt nguồn sáng kích thích. Lân quang là sự phát sang dài hơn và còn tiếp tục phát sáng sau khi nguồn sáng kích thích đã tắt. [...]... thể thiếu trong giai đoạn quang hóa học và cả quá trình quang hợp bởi nhờ nó mà phản ứng sáng 2 có H+ cho việc khử NADP thành NADPH2 Một ATP mới có thể được thành lập từ ADP và P vơ cơ nếu đủ năng lượng để thành lập cầu nối phosphat vào ADP Sự thêm gốc phosphat này được gọi là sự phosphoryl hóa (phosphorylation) • Các phản ứng trong pha sáng của sự quang hợp thường được gọi là quang phosphoryl hóa (photophosphorylation),... hấp thụ được vào các phản ứng quang hóa để tạo các hợp chất dự trữ năng lượng và các hợp chất khử.Giai đoạn này gồm có quá trình quang hóa khởi nguyên, quá trình quang phân ly nước và quá trình photphorin hóa vòng và không vòng Quang hóa khởi nguyên Quá trình quang hóa khởi nguyên là quá trình hình thành thuận nghòch clorophin khử bởi các phản ứng sáng 1 và phản ứng sáng 2 Từ đó tạo nên một quá trình... nm); còn photphorin hóa không vòng thì cả ngắn lẫn dài (λ < 680 nm ) Pha sáng diễn ra trên màng thylakoid của cọc grana Phản ứng quang lý do 2 hệ quang hợp (photossystem I & II) trên màng bẫy photon của ánh sáng để quang kích thích electron của clorophyl (diệp lục) lấy năng lượng phosphoryl hoá tạo liên kết cao năng lượng ATP Phản ứng quang hóa phân ly H20 lấy electron & H+ tạo liên kết cao năng NADPH... thống hết sức phức tạp Chuỗi chuyền e này nằm trong hai hệ thống quang hóa là PS1 và PS2 Trong đó ,PS1(700 nm) là trung tâm của phản ứng sáng 1 Còn PS2(680 nm) là trung tâm phản ứng sáng 2 • Diệp lục tố và các sắc tố phụ cần thiết cho q trình quang hợp tổ chức thành hai hệ thống quang I và II, cả hai đều ở trên màng thylakoid • Mỗi hệ thống quang chứa khoảng 300 phân tử sắc tố – Gồm từ 5 đến 10 LHC (Light-harvesting... tích lũy có khả năng tham gia vao các phản ứng quang hóa với khả năng phản ứng cao Quá trình biến đổi trang thái của các diệp lục tố của quá trình quang vật lý có thể ổng hợp như sau: Chl Trạng thái bình thường + hv E ánh sáng ↔ Chl* ↔ Trạng thái kích thích Chl Trang thái bền thứ cấp Sau khi hoàn thành giai đoạn quang vật lý ,clorophin tham gia vào giai đoạn quang hóa học Đây là giai đoạn clorophin sử... là phức hợp FAD, sau đó nó chuyển điện tử cho Sự dẫn truyền điện tử trong hệ thống quang I NADP+(Nicotinamid Adenin Dinucleotid Phosphat) ở trong stroma Mỗi phân tử NADP+ có thể nhận hai điện tử từ FAD và một ion H+ từ stroma của lục lạp và bị khử thành NADPH NADPH ở trong stroma sẽ là chất cho điện tử trong sự khử CO2 thành carbohydrat Sự dẫn truyền điện tử trong hệ thống quang II Quá trình quang phân... quang có một trung tâm phản ứng (Reaction center) – Gồm có 4 phân tử sắc tố, 4 phân tử enzim tất cả được gắn với nhau nhờ một phân tử protein, những phân tử sắc tố khác hoạt động như những anten • Hai hệ thống này hấp thu năng lượng của ánh sáng có độ dài sóng khác nhau và truyền năng lượng về trung tâm phản ứng – Hệ thống quang I chứa phức hợp trung tâm phản ứng P700, vì nó khơng thể hấp thu ánh sáng. .. quang I chứa phức hợp trung tâm phản ứng P700, vì nó khơng thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 700 nm – Hệ thống quang II chứa phức hợp trung tâm phản ứng P680, vì nó khơng thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 680 nm Hệ thống quang I và II trên màng thylakoid Khi một quang tử (Photon) được một phân tử sắc tố hấp thu: – Năng lượng được chuyền vào một điện tử của một phân tử sắc tố, hoạt... điện, khuynh độ này cung cấp năng lượng để tổng hợp ATP • Trên màng thylakoid có rất nhiều enzim ATP synthetaz Phức hợp này có hai chức năng: vừa là kênh ion H+ vừa là enzim xúc tác tổng hợp ATP Khi ion H+ đi qua kênh theo chiều khuynh độ nồng độ của nó (từ vùng có nồng độ cao bên trong thylakoid qua vùng có nồng độ thấp trong stroma); ATP được tổng hợp từ ADP và P và được giải phóng vào stroma (Hình... cho P680 , gắn liền với hoạt động của PS2 và phản ứng sáng 2 như đã nêu Clorophin hấp thụ 4 photon ánh sáng để trở thành dạng kích thích 4Chl + 4hv 4Chl* Sau đó clorophin ở trạng thái kích thích tham gia vào quá trình phân ly nước như sau: 4Chl* + 4H2O 4OH - 4ChH + 4OH 2H2O + 02 Và ta có thể tóm tắt như sau : hv 2H2O 4H+ + O2 Chl Dù quá trình quang phân ly nước hiện nay còn nhiều vấn đề chưa rõ Nhưng . chỉnh củabộ máy quang hợp, con đường chuyểnhoáe trong pha sáng • Phasángtrongquanghợpcósự tham gia của ánh sáng bao gồm quá trình hấpthụ ánhsángvàkíchthíchsắc. Sinh vật Quang hợp ¾Phasánglàmột trong hai pha của quá trình quang hợp. Những năm đầucủathế kỷ 18 ,ngườitađãbắt đầuphát hiện ra vai trò của ánh sáng và