1. Tìm hiểu về sản phẩm của pha sáng:
Sản phẩm của pha sáng là O2, ATP, NADPH, pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng của ánh sáng Mặt Trời đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH → Sản phẩm của pha sáng gồm ATP, NADPH và O2 (có nguồn gốc từ quá trình quang phân li nước).
Pha sáng chỉ có thể diễn ra khi có ánh sáng, còn pha tối có thể diễn ra cả khi có ánh sáng và cả trong tối.
Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được biến đổi thành năng lượng trong các phân tử ATP và NADPH (nicôtinamit ađênin đinuclêôtit phôtphat).
Trong pha tối, nhờ ATP và NADPH được tạo ra trong pha sáng, CO2 sẽ được biến đổi thành cacbohiđrat.
Pha sáng diễn ra ở màng tilacôit còn pha tối diễn ra trong chất nền của lục lạp. Quá trình sử dụng ATP và NADPH trong pha tối sẽ tạo ra ADP và NADPH. Các phân tử ADP và NADP+ này sẽ được tái sử dụng trong pha sáng để tổng hợp ATP và NADPH.
Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển thành dạng năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP và NADPH. Vì vậy, pha này còn được gọi là giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng.
Quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng thực hiện được nhờ hoạt động của các phân tử sắc tố quang hợp.
Sau khi được các sắc tố quang hợp hấp thụ, năng lượng sẽ được chuyển vào một loạt các phản ứng ôxi hoá khử của chuỗi chuyền êlectron quang hợp. Chính nhờ hoạt động của chuỗi chuyển êlectron quang hợp mà NADPH và ATP sẽ được tổng hợp.
Các sắc tố quang hợp và các thành phần của chuỗi chuyền êlectron quang hợp đều được định vị trong màng tilacôit của lục lạp. Chúng được sắp xếp thành những phức hệ có tổ chức, nhờ đó quá trình hấp thụ và chuyển hoá năng lượng ánh sáng xảy ra có hiệu quả.
O2 được tạo ra trong pha sáng có nguồn gốc từ các phân tử nước.
Pha sáng của quang hợp có thể được tóm tắt bằng sơ đồ dưới đây””
Sắc tố quang hợp
NLAS + H2O+ NADP+ + ADP + ®i —-> NADPH + ATP + O2
(Chú thích : NLAS là năng lượng ánh sáng, P là phôtphat vô cơ).
2. Tìm hiểu về sản phẩm của pha tối:
Sản phẩm của pha tối là C6H12O6.
Pha tối là pha sử dụng ATP và NADPH của pha sáng để khử CO2 tạo ra các hợp chất hữu cơ (C6H12O6). Còn CO2, ATP là nguyên liệu của pha tối; O2 là sản phẩm của pha sáng.
Nguyên liệu cần cho pha tối của quang hợp là ATP, NADPH, CO2, pha tối là một phản ứng diễn ra cả ngày và cả đêm trong các cấu trúc được gọi là lục lạp, pha tối là pha cố định CO2 sử dụng ATP và NADPH của pha sáng.
Pha tối là một phản ứng diễn ra trong thời gian cả ngày và đêm trong các cấu trúc được gọi là lục lạp. Trong pha tối, CO2 sẽ bị khử thành cacbohiđrat. Quá trình này còn được gọi là quá trình cố định CO2 vì nhờ quá trình này. các phân tử CO2 tự do được “cố định” lại trong các phân tử cacbohiđrat.
Hiện nay, người ta đã biết một vài con đường cố định CO2 khác nhau. Tuy nhiên, trong các con đường đó, chu trình C3 là con đường phổ biến nhất. Chu trình C3 còn có một tên gọi khác là chu trình Canvin. Chu trình này gồm nhiều phản ứng hóa học kế tiếp nhau được xúc tác bởi các enzim khác nhau.
Chu trình C3 sử dụng ATP và NADPH đến từ pha sáng để biến đổi CO2 của khí quyển thành cacbohiđrat. Chất kết hợp với CO2, đầu tiên là một phân tử hữu cơ có 5 cacbon là ribulôzôđiphôtphat (RiDP). Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình là hợp chất có 3 cacbon. Đây chính là lí do dẫn đến cái tên C3 của chu trình. Hợp chất này được biến đổi thành Anđêhit phôtphoglixêric (A/PG). Một phần A/PG sẽ được sử dụng để tái tạo RiDP. Phần còn lại biến đổi thành tinh bột và saccarôzơ. Thông qua các con đường chuyển hoá vật chất khác nhau, từ cacbohiđrat tạo ra trong quang hợp sẽ hình thành nhiều loại hợp chất hữu cơ khác.
Pha tối diễn ra theo chu trình Canvin, có 3 giai đoạn:
Giai đoạn cố định CO2 : CO2 bị khử để tạo nên sản phẩm đầu tiên của quang hợp là hợp chất 3C axit photphoglixeric (APG)
Giai đoạn khử axit photphoglixeric (APG) thành aldehit photphoglixeric (AlPG)
Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là ribulozo – 1,5 – điphotphat (Rib – 1,5 – điP)
Kết thúc giai đoạn khử có phân tử AlPG, là chất khởi đầu để tổng hợp nên C6H12O6 , rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarozo, axit amin, lipit trong quang hợp.
3. Pha sáng sử dụng sản phẩm nào của pha tối:
Sản phẩm pha sáng dùng trong pha tối của quang hợp là ATP, NADPH (O2 được tạo ra từ pha sáng sẽ trao đổi với môi trường, còn CO2 được lấy từ môi trường để dùng cho phản ứng ở pha tối)
4. So sánh pha sáng và pha tối ở thực vật:
Giống nhau: Đều là các giai đoạn chính của quá trình quang hợp.
Khác nhau:
Đặc điểm so sánh Pha sáng Pha tối Nơi diễn ra Màng tilacoit của lục nạp Chất nền Điều kiện diễn ra Cần ánh sáng Không cần ánh sáng Bản chất tạo ra sản phẩm đưa ra ngoài môi trường, NADPH là nguyên liệu cho pha tối Tổng hợp chất hữu cơ ( glucozo ) Nguyên liệu nước, NADH+, ADP và ánh sáng ATP, CO2, NADPH Sản phẩm NADPH, ATP, O2 chất hữu cơ, H2O, NADH + và ADP Tên gọi giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng giai đoạn cố định CO2
5. Vai trò các sản phẩm của pha sáng và pha tối:
Pha sáng: xảy ra ở cấu trúc hạt grana của lục lạp (diễn ra trong túi tilacoit)
– Nguyên liệu: H2O, Năng lượng ánh sáng, {ADP, P} , NADP+
– Sản phẩm: Oxi, ATP, NADPH
Pha tối: Xảy ra ở chất nền stôma của lục lạp
– Nguyên liệu: CO2, ATP, NẠDPH
– Sản phẩm: Hợp chất hữu cơ (C6H12O6).
Như vậy, ta có thể thấy rằng sản phẩm của pha sáng sẽ cung cấp nguyên liệu cho pha tối. Sản phẩm pha tối là sản phẩm quang hợp, cung cấp cho hoạt động sống của cây và các loài sinh vật khác đẻ duy trì sự sống trong tự nhiên.
Mối quan hệ giữa 2 pha:
– Pha sáng và pha tối của quang hợp tuy diễn ra trong không gian khác nhau nhưng có mối quan hộ chặt chẽ với nhau.
– Pha sáng tổng hợp ATP, NADPH cung cấp cho pha tối để khử C02 thành Cacbohiđrat.
– Pha tối lại cung cấp ADP, NADPcho pha sáng để tái tạo ATP, NADPH.
6. Bài tập tham khảo:
Bài 1. Quang hợp được thực hiện ở những nhóm sinh vật nào?
Trả lời:
Quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ các nguyên liệu vô cơ.
Bài 2. Quang hợp thường được chia thành mấy pha? Là những pha nào?
Trả lời:
Quang hợp thường được chia thành hai pha: pha sáng và pha tối. Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển thành dạng năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP và NADPH. Vì vậy, pha này còn được gọi là giai đoạn chuyển đổi năng lượng ánh sáng.
Pha tối của quang hợp diễn ra trong chất nền của lục lạp. Trong pha tối, CO2 sẽ bị khử thành cacbohiđrat. Quá trình này còn được gọi là quá trình cố định CO2 (có nghĩa là nhờ quá trình này, các phân tử CO2 tự do
Bài 3. Những phân tử nào chịu trách nhiệm hấp thụ năng lượng ánh sáng cho quang hợp?
Trả lời:
Trong quang hợp, các phân tử hấp thụ năng lượng ánh sáng cho quá trình quang hợp là các sắc tố quang hợp: clorophyl (chất diệp lục), carôterôit (sắc tố vàng, da cam, tím đó, phicôbilin)
Bài 4. Oxi được sinh ra từ chất nào và trong pha nào của quá trình quang hợp?
Trả lời:
Trong quá trình quang hợp, ôxi được sinh ra trong pha sáng, từ quá trình quang phân li nước. Quá trình quang phân li nước diễn ra nhờ vai trò xúc tác của phức hệ giải phóng ôxi.
Bài 5. Ở thực vật, pha sáng của quá trình quang hợp diễn ra ở đâu và tạo ra sản phẩm gì để cung cấp cho pha tối?
Trả lời:
Ở thực vật, pha sáng diễn ra khi có ánh sáng được biến đổi thành năng lượng trong các phân tử ATP và NADPH để cung cấp cho pha tối.
Bài 6. Pha tối của quang hợp diễn ra ở đâu? Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình C3 là gì? Tại sao người ta lại gọi con đường C3 là chu trình?
Trả lời:
Pha tối của quang hợp diễn ra trong chất nền của lục lạp. Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình C3 là một hợp chất có ba cabon (do đó chu trình này có tên là chu trình C3). Người ta gọi đây là chu trình vi trong con đường này, chất kết hợp với CO2 đầu tiên là RuBP lại được tái tạo trong giai đoạn sau để con đường tiếp tục quay vòng.
