Pha tối của quang hợp xảy ra ở. Quá trình quang hợp: ngắn gọn và rõ ràng cho trẻ

Mỗi sinh vật sống trên hành tinh cần thức ăn hoặc năng lượng để tồn tại. Một số sinh vật ăn các sinh vật khác, trong khi những sinh vật khác có thể tự tạo ra chất dinh dưỡng. Chúng tự sản xuất thức ăn, glucose, trong một quá trình gọi là quang hợp.

Quang hợp và hô hấp có mối liên hệ với nhau. Kết quả của quá trình quang hợp là glucose, được lưu trữ dưới dạng năng lượng hóa học. Năng lượng hóa học được lưu trữ này là kết quả của việc chuyển đổi carbon vô cơ (carbon dioxide) thành carbon hữu cơ. Quá trình thở giải phóng năng lượng hóa học được lưu trữ.

Ngoài các sản phẩm chúng tạo ra, thực vật còn cần carbon, hydro và oxy để tồn tại. Nước hấp thụ từ đất cung cấp hydro và oxy. Trong quá trình quang hợp, carbon và nước được sử dụng để tổng hợp thức ăn. Thực vật cũng cần nitrat để tạo ra axit amin (một loại axit amin là thành phần để tạo ra protein). Ngoài ra, chúng còn cần magie để sản xuất chất diệp lục.

Ghi chú: Những sinh vật sống phụ thuộc vào thực phẩm khác được gọi là. Động vật ăn cỏ như bò và thực vật ăn côn trùng là ví dụ về sinh vật dị dưỡng. Những sinh vật sống tự sản xuất thức ăn của mình được gọi là. Thực vật xanh và tảo là những ví dụ về sinh vật tự dưỡng.

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu thêm về quá trình quang hợp xảy ra ở thực vật và các điều kiện cần thiết cho quá trình này.

Định nghĩa quang hợp

Quang hợp là quá trình hóa học trong đó thực vật, một số loại tảo, tạo ra glucose và oxy từ carbon dioxide và nước, chỉ sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng.

Quá trình này cực kỳ quan trọng đối với sự sống trên Trái đất vì nó giải phóng oxy, thứ mà mọi sự sống đều phụ thuộc vào.

Tại sao thực vật cần glucose (thức ăn)?

Giống như con người và các sinh vật sống khác, thực vật cũng cần dinh dưỡng để duy trì các chức năng sống của mình. Tầm quan trọng của glucose đối với cây trồng như sau:

• Glucose được tạo ra bởi quá trình quang hợp được sử dụng trong quá trình hô hấp để giải phóng năng lượng mà cây cần cho các quá trình quan trọng khác.
• Tế bào thực vật cũng chuyển hóa một phần glucose thành tinh bột để sử dụng khi cần thiết. Vì lý do này, thực vật chết được sử dụng làm sinh khối vì chúng lưu trữ năng lượng hóa học.
• Glucose cũng cần thiết để tạo ra các hóa chất khác như protein, chất béo và đường thực vật cần thiết để hỗ trợ sự tăng trưởng và các quá trình quan trọng khác.

Các giai đoạn quang hợp

Quá trình quang hợp được chia thành hai giai đoạn: ánh sáng và bóng tối.

Pha sáng của quang hợp

Đúng như tên gọi, các pha ánh sáng cần có ánh sáng mặt trời. Trong các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng, năng lượng từ ánh sáng mặt trời được diệp lục hấp thụ và chuyển thành năng lượng hóa học dự trữ dưới dạng phân tử mang điện tử NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) và phân tử năng lượng ATP (adenosine triphosphate). Pha sáng xảy ra ở màng thylakoid trong lục lạp.

Pha tối của quang hợp hoặc chu trình Calvin

Trong pha tối hoặc chu trình Calvin, các electron bị kích thích từ pha sáng cung cấp năng lượng cho sự hình thành carbohydrate từ các phân tử carbon dioxide. Các pha không phụ thuộc vào ánh sáng đôi khi được gọi là chu trình Calvin do tính chất tuần hoàn của quá trình.

Mặc dù các pha tối không sử dụng ánh sáng làm chất phản ứng (và do đó, có thể xảy ra vào ban ngày hoặc ban đêm), nhưng chúng cần các sản phẩm của phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng để hoạt động. Các phân tử không phụ thuộc vào ánh sáng phụ thuộc vào các phân tử mang năng lượng ATP và NADPH để tạo ra các phân tử carbohydrate mới. Sau khi năng lượng được truyền đi, các phân tử mang năng lượng sẽ quay trở lại pha sáng để tạo ra nhiều electron mang năng lượng hơn. Ngoài ra, một số enzym pha tối được kích hoạt bằng ánh sáng.

Sơ đồ các pha quang hợp

Ghi chú:Điều này có nghĩa là các pha tối sẽ không tiếp tục nếu cây bị thiếu ánh sáng quá lâu vì chúng sử dụng các sản phẩm của pha sáng.

Cấu trúc của lá cây

Chúng ta không thể nghiên cứu đầy đủ về quá trình quang hợp nếu không biết thêm về cấu trúc của lá. Lá được điều chỉnh để đóng một vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp.

Cấu trúc bên ngoài của lá

• Quảng trường

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của thực vật là diện tích bề mặt lớn của lá. Hầu hết các cây xanh đều có lá rộng, phẳng và hở để có thể thu được càng nhiều năng lượng mặt trời(ánh sáng mặt trời) cần thiết cho quá trình quang hợp.

• Tĩnh mạch trung tâm và cuống lá

Gân giữa và cuống lá hợp lại với nhau tạo thành phần gốc của lá. Cuống lá định vị lá sao cho nó nhận được càng nhiều ánh sáng càng tốt.

• phiến lá

Lá đơn giản có một phiến lá, trong khi lá phức tạp có nhiều phiến lá. Phiến lá là một trong những thành phần quan trọng nhất của lá, tham gia trực tiếp vào quá trình quang hợp.

• tĩnh mạch

Mạng lưới gân lá vận chuyển nước từ thân lên lá. Glucose được giải phóng cũng được gửi đến các bộ phận khác của cây từ lá qua các tĩnh mạch. Ngoài ra, các bộ phận này của lá hỗ trợ và giữ cho phiến lá phẳng để thu được nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Sự sắp xếp của các gân (gân) phụ thuộc vào loại cây.

• Gốc lá

Phần gốc của lá là phần thấp nhất, khớp với thân. Thông thường, ở gốc lá có một cặp lá kèm.

• Mép lá

Tùy thuộc vào loại cây, mép lá có thể có các hình dạng khác nhau, bao gồm: toàn bộ, lởm chởm, răng cưa, khía, hình chóp, v.v.

• Đầu lá

Giống như mép của một chiếc lá, mặt trên là hình dạng khác nhau, bao gồm: sắc, tròn, cùn, thon dài, rút ​​​​ra, v.v.

Cấu trúc bên trong của lá

Dưới đây là sơ đồ chi tiết về cấu trúc bên trong của các mô lá:

• biểu bì

Lớp biểu bì là phần chính lớp bảo vệ trên bề mặt thực vật. Theo quy định, nó dày hơn ở mặt trên của lá. Lớp biểu bì được bao phủ bởi một chất giống như sáp để bảo vệ cây khỏi nước.

• biểu bì

Lớp biểu bì là một lớp tế bào là mô bao phủ của lá. Của anh ấy chức năng chính- bảo vệ các mô bên trong lá khỏi bị mất nước, hư hỏng cơ học và nhiễm trùng. Nó cũng điều chỉnh quá trình trao đổi khí và thoát hơi nước.

• thịt lá

Mesophyll là mô chính của thực vật. Đây là nơi xảy ra quá trình quang hợp. Ở hầu hết các loài thực vật, thịt lá được chia thành hai lớp: lớp trên là hàng rào và lớp dưới xốp.

• Lồng phòng thủ

Tế bào bảo vệ là những tế bào chuyên biệt ở lớp biểu bì của lá được sử dụng để kiểm soát quá trình trao đổi khí. Họ biểu diễn chức năng bảo vệ cho khí khổng. Các lỗ khí khổng trở nên lớn khi có sẵn nước, nếu không các tế bào bảo vệ sẽ trở nên chậm chạp.

• lỗ khí

Quang hợp phụ thuộc vào sự xâm nhập của carbon dioxide (CO2) từ không khí qua khí khổng vào mô trung mô. Oxy (O2), được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp, rời khỏi cây thông qua khí khổng. Khi khí khổng mở, nước bị mất do bay hơi và phải được thay thế qua dòng thoát hơi nước bằng nước được rễ hấp thụ. Thực vật buộc phải cân bằng lượng CO2 hấp thụ từ không khí và lượng nước mất đi qua lỗ khí khổng.

Điều kiện cần thiết cho quang hợp

Sau đây là những điều kiện mà thực vật cần để thực hiện quá trình quang hợp:

• Khí cacbonic. Một loại khí tự nhiên không màu, không mùi, có trong không khí và có tên khoa học là CO2. Nó được hình thành trong quá trình đốt cháy carbon và các hợp chất hữu cơ, và cũng xảy ra trong quá trình hô hấp.
• Nước. chất lỏng trong suốt chất hóa học không mùi và không vị (trong điều kiện bình thường).
• Ánh sáng. Mặc dù ánh sáng nhân tạo cũng thích hợp cho cây trồng nhưng ánh sáng mặt trời tự nhiên có xu hướng tạo ra điều kiện tốt nhấtđể quang hợp, vì nó chứa bức xạ cực tím tự nhiên, có tác động tích cực đến thực vật.
• Chất diệp lục. Nó là một sắc tố màu xanh lá cây được tìm thấy trong lá cây.
• Chất dinh dưỡng và khoáng chất. Các chất và hợp chất hữu cơ mà rễ cây hấp thụ từ đất.

Kết quả của quá trình quang hợp được tạo ra là gì?

• Đường;
• Ôxy.

(Năng lượng ánh sáng được nêu trong ngoặc đơn vì nó không phải là vật chất)

Ghi chú: Thực vật lấy CO2 từ không khí qua lá và nước từ đất qua rễ. Năng lượng ánh sáng đến từ Mặt trời. Oxy thu được sẽ được giải phóng vào không khí từ lá cây. Glucose thu được có thể được chuyển đổi thành các chất khác, chẳng hạn như tinh bột, được sử dụng làm kho dự trữ năng lượng.

Nếu các yếu tố thúc đẩy quá trình quang hợp vắng mặt hoặc hiện diện không đủ số lượng thì cây trồng có thể bị ảnh hưởng tiêu cực. Ví dụ, ít ánh sáng tạo ra điều kiện thuận lợiđối với côn trùng ăn lá cây và thiếu nước làm cây chậm lại.

Quá trình quang hợp xảy ra ở đâu?

Quang hợp xảy ra bên trong tế bào thực vật, trong các lạp thể nhỏ gọi là lục lạp. Lục lạp (hầu hết được tìm thấy ở lớp thịt diệp) chứa một chất màu xanh lá cây gọi là diệp lục. Dưới đây là các bộ phận khác của tế bào hoạt động với lục lạp để thực hiện quá trình quang hợp.

Cấu trúc của tế bào thực vật

Chức năng các bộ phận của tế bào thực vật

• : cung cấp hỗ trợ về cấu trúc và cơ học, bảo vệ tế bào, cố định và xác định hình dạng tế bào, kiểm soát tốc độ và hướng phát triển và tạo hình dạng cho thực vật.
• : cung cấp nền tảng cho hầu hết các quá trình hóa học được kiểm soát bằng enzyme.
• : hoạt động như một rào cản, kiểm soát sự di chuyển của các chất vào và ra khỏi tế bào.
• : như đã mô tả ở trên, chúng có chứa chất diệp lục, một chất màu xanh lá cây hấp thụ năng lượng ánh sáng thông qua quá trình quang hợp.
• : một khoang trong tế bào chất của tế bào để lưu trữ nước.
• : chứa một dấu hiệu di truyền (DNA) kiểm soát các hoạt động của tế bào.

Chất diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng cần thiết cho quá trình quang hợp. Điều quan trọng cần lưu ý là không phải tất cả các bước sóng màu của ánh sáng đều được hấp thụ. Thực vật chủ yếu hấp thụ các bước sóng màu đỏ và xanh lam - chúng không hấp thụ ánh sáng ở dải màu xanh lục.

Khí cacbonic trong quá trình quang hợp

Thực vật hấp thụ carbon dioxide từ không khí qua lá của chúng. Carbon dioxide rò rỉ qua một lỗ nhỏ ở dưới cùng của lá - khí khổng.

Phần dưới của lá có các tế bào cách đều nhau để cho phép carbon dioxide tiếp cận các tế bào khác trong lá. Điều này cũng cho phép oxy tạo ra từ quá trình quang hợp dễ dàng rời khỏi lá.

Carbon dioxide có trong không khí chúng ta hít thở với nồng độ rất thấp và là yếu tố cần thiết trong giai đoạn tối của quá trình quang hợp.

Ánh sáng trong quá trình quang hợp

Lá thường có diện tích bề mặt lớn nên có thể hấp thụ nhiều ánh sáng. Bề mặt trên của nó được bảo vệ khỏi mất nước, bệnh tật và tiếp xúc với thời tiết bằng một lớp sáp (lớp biểu bì). Mặt trên của tấm là nơi ánh sáng chiếu vào. Lớp thịt lá này được gọi là palisade. Nó thích nghi để hấp thụ một lượng lớn ánh sáng vì nó chứa nhiều lục lạp.

Trong các pha sáng, quá trình quang hợp tăng lên khi có nhiều ánh sáng hơn. Nhiều phân tử diệp lục bị ion hóa hơn và nhiều ATP và NADPH được tạo ra hơn nếu các photon ánh sáng tập trung vào một chiếc lá xanh. Mặc dù ánh sáng cực kỳ quan trọng trong các pha sáng nhưng cần lưu ý rằng lượng ánh sáng quá mức có thể làm hỏng chất diệp lục và làm giảm quá trình quang hợp.

Các pha ánh sáng không phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, nước hoặc carbon dioxide, mặc dù chúng đều cần thiết để hoàn thành quá trình quang hợp.

Nước trong quá trình quang hợp

Thực vật lấy nước cần thiết cho quá trình quang hợp thông qua rễ của chúng. Chúng có lông rễ mọc trong đất. Rễ có đặc điểm diện tích lớn bề mặt và thành mỏng, cho phép nước đi qua dễ dàng.

Hình ảnh cho thấy thực vật và tế bào của chúng có đủ nước (trái) và thiếu nước (phải).

Ghi chú: Tế bào rễ không chứa lục lạp vì chúng thường ở trong bóng tối và không thể quang hợp.

Nếu cây không hấp thụ đủ nước, nó sẽ héo. Nếu không có nước, cây sẽ không thể quang hợp đủ nhanh và thậm chí có thể chết.

Tầm quan trọng của nước đối với cây trồng?

• Cung cấp các khoáng chất hòa tan hỗ trợ sức khỏe cây trồng;
• Là phương tiện vận chuyển;
• Duy trì sự ổn định và ngay thẳng;
• Làm mát và bão hòa độ ẩm;
• Làm cho nó có thể thực hiện các phản ứng hóa học khác nhau trong tế bào thực vật.

Tầm quan trọng của quang hợp trong tự nhiên

Quá trình sinh hóa của quá trình quang hợp sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để chuyển đổi nước và carbon dioxide thành oxy và glucose. Glucose được sử dụng làm khối xây dựng trong thực vật để phát triển mô. Như vậy, quang hợp là phương pháp hình thành rễ, thân, lá, hoa và quả. Nếu không có quá trình quang hợp, thực vật sẽ không thể phát triển hoặc sinh sản.

• Nhà sản xuất

Do khả năng quang hợp của chúng, thực vật được coi là nhà sản xuất và đóng vai trò là nền tảng của hầu hết mọi chuỗi thức ăn trên Trái đất. (Tảo tương đương với thực vật trong). Tất cả thực phẩm chúng ta ăn đều đến từ các sinh vật quang hợp. Chúng ta ăn trực tiếp những thực vật này hoặc ăn những động vật như bò hoặc lợn ăn thực phẩm thực vật.

• Cơ sở của chuỗi thức ăn

Trong các hệ thống thủy sinh, thực vật và tảo cũng tạo thành nền tảng của chuỗi thức ăn. Tảo đóng vai trò là thức ăn, do đó, đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cho các sinh vật lớn hơn. Không có quang hợp ở môi trường nước cuộc sống sẽ là không thể.

• Loại bỏ carbon dioxide

Quang hợp chuyển đổi carbon dioxide thành oxy. Trong quá trình quang hợp, carbon dioxide từ khí quyển đi vào cây và sau đó được giải phóng dưới dạng oxy. Trong thế giới ngày nay, nơi mức độ carbon dioxide đang tăng lên ở mức đáng báo động, bất kỳ quá trình nào loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển đều quan trọng đối với môi trường.

• Gyre chất dinh dưỡng

Thực vật và các sinh vật quang hợp khác đóng một vai trò quan trọng trong chu trình dinh dưỡng. Nitơ trong không khí được cố định trong mô thực vật và sẵn sàng để tạo ra protein. Các vi chất dinh dưỡng được tìm thấy trong đất cũng có thể được đưa vào mô thực vật và trở thành nguồn cung cấp cho động vật ăn cỏ trong chuỗi thức ăn.

• Sự phụ thuộc quang hợp

Quang hợp phụ thuộc vào cường độ và chất lượng ánh sáng. Ở xích đạo, nơi có nhiều ánh sáng mặt trời quanh năm và nước không phải là yếu tố hạn chế, thực vật có tốc độ sinh trưởng cao và có thể phát triển khá lớn. Ngược lại, quá trình quang hợp xảy ra ít thường xuyên hơn ở những phần sâu hơn của đại dương vì ánh sáng không xuyên qua được các lớp này, dẫn đến hệ sinh thái cằn cỗi hơn.

quang hợp - một hệ thống quy trình sáng tạo độc đáo sử dụng chất diệp lục và năng lượng ánh sáng chất hữu cơ từ vô cơ và giải phóng oxy vào khí quyển, được thực hiện trên quy mô lớn trên đất liền và dưới nước.

Tất cả các quá trình của pha tối của quang hợp xảy ra mà không tiêu thụ trực tiếp ánh sáng, nhưng các chất năng lượng cao (ATP và NADP.H), được hình thành với sự tham gia của năng lượng ánh sáng, đóng vai trò lớn trong chúng trong pha sáng của quang hợp. Trong pha tối, năng lượng của các liên kết năng lượng vĩ mô của ATP được chuyển hóa thành năng lượng hóa học của các hợp chất hữu cơ của phân tử carbohydrate. Điều này có nghĩa là năng lượng của ánh sáng mặt trời dường như được bảo toàn trong các liên kết hóa học giữa các nguyên tử của các chất hữu cơ, có tầm quan trọng lớn đối với năng lượng của sinh quyển và đặc biệt đối với hoạt động sống của toàn bộ quần thể sống trên hành tinh chúng ta.

Quang hợp xảy ra trong lục lạp của tế bào và là sự tổng hợp carbohydrate trong các tế bào mang diệp lục, xảy ra khi tiêu thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Có các pha ánh sáng và nhiệt độ của quá trình quang hợp. Pha ánh sáng, với việc tiêu thụ trực tiếp lượng tử ánh sáng, cung cấp cho quá trình tổng hợp năng lượng cần thiết dưới dạng NADH và ATP. Pha tối - không có sự tham gia của ánh sáng, nhưng trải qua nhiều chuỗi phản ứng hóa học (Chu trình Calvin) cung cấp sự hình thành carbohydrate, chủ yếu là glucose. Tầm quan trọng của quá trình quang hợp trong sinh quyển là rất lớn.

Trên trang này có tài liệu về các chủ đề sau:

• Quang hợp pha sáng và pha tối trừu tượng

• Giải bài kiểm tra pha tối của quang hợp

• Pha sáng và quá trình tối

• Báo cáo về chủ đề pha tối của quang hợp

• Phản ứng sáng của quang hợp xảy ra ở

Câu hỏi về tài liệu này:

Sự sống trên Trái đất có thể thực hiện được nhờ ánh sáng, chủ yếu là năng lượng mặt trời. Năng lượng này được chuyển hóa thành năng lượng liên kết hóa học chất hữu cơ được hình thành trong quá trình quang hợp.

Tất cả thực vật và một số sinh vật nhân sơ (vi khuẩn quang hợp và tảo xanh lam) đều tham gia vào quá trình quang hợp. Những sinh vật như vậy được gọi là sinh vật quang dưỡng . Năng lượng cho quá trình quang hợp đến từ ánh sáng, được thu giữ bởi các phân tử đặc biệt gọi là sắc tố quang hợp. Vì chỉ có một bước sóng ánh sáng nhất định bị hấp thụ nên một số sóng ánh sáng không bị hấp thụ mà bị phản xạ. Tùy thuộc vào thành phần quang phổ của ánh sáng phản xạ, các sắc tố thu được màu - xanh lá cây, vàng, đỏ, v.v.

Có ba loại sắc tố quang hợp - diệp lục, carotenoid và phycobilin . Sắc tố quan trọng nhất là chất diệp lục. Phần đế là một lõi porphyrin phẳng được hình thành bởi bốn vòng pyrrole được nối với nhau bằng cầu metyl, với một nguyên tử magie ở trung tâm. Có nhiều loại diệp lục khác nhau. bạn thực vật bậc cao, tảo lục và tảo euglena chứa diệp lục-B, được hình thành từ diệp lục-A. Tảo nâu và tảo cát chứa diệp lục-C thay vì diệp lục-B, và tảo đỏ chứa diệp lục-D. Một nhóm sắc tố khác được hình thành bởi carotenoids, có màu từ vàng đến đỏ. Chúng được tìm thấy trong tất cả các lạp thể có màu (lục lạp, sắc lạp) của thực vật. Hơn nữa, ở những phần màu xanh của cây, chất diệp lục che phủ carotenoid, khiến chúng vô hình cho đến khi thời tiết lạnh bắt đầu. Vào mùa thu, các sắc tố màu xanh lá cây bị phá hủy và carotenoid trở nên rõ ràng hơn. Carotenoid được tổng hợp bởi vi khuẩn quang dưỡng và nấm. Phycobilin có trong tảo đỏ và vi khuẩn lam.

Giai đoạn quang hợp ánh sáng

Chất diệp lục và các sắc tố khác trong lục lạp tạo thành các dạng đặc trưng tổ hợp thu hoạch ánh sáng . Sử dụng cộng hưởng điện từ, chúng chuyển năng lượng thu được sang các phân tử diệp lục đặc biệt. Các phân tử này dưới tác dụng của năng lượng kích thích sẽ nhường electron cho phân tử của các chất khác - vectơ , sau đó lấy đi electron khỏi protein và sau đó lấy đi khỏi nước. Sự tách nước trong quá trình quang hợp được gọi là quang phân . Điều này xảy ra trong khoang thylakoid. Các proton đi qua các kênh đặc biệt vào chất nền. Điều này giải phóng năng lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp ATP:

2H 2 O = 4e + 4H + + O 2

ADP + P = ATP

Sự tham gia của năng lượng ánh sáng ở đây là điều kiện tiên quyết nên giai đoạn này được gọi là giai đoạn ánh sáng. Sản phẩm phụ là oxy được bài tiết và sử dụng bởi tế bào để hô hấp.

Giai đoạn tối của quang hợp

Các phản ứng sau đây diễn ra trong chất nền của lục lạp. Monosacarit được hình thành từ carbon dioxide và nước. Riêng tôi quá trình này mâu thuẫn với các định luật nhiệt động lực học, nhưng vì các phân tử ATP tham gia vào quá trình này nên quá trình tổng hợp glucose là một quá trình thực sự nhờ vào năng lượng này. Sau đó, polysaccharides được tạo ra từ các phân tử của nó - cellulose, tinh bột và các phân tử hữu cơ phức tạp khác. Phương trình tổng thể của quá trình quang hợp có thể được biểu diễn như sau:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Đặc biệt rất nhiều tinh bột được tích tụ trong lục lạp vào ban ngày trong quá trình quang hợp cường độ cao, nhưng vào ban đêm tinh bột bị phân hủy thành dạng hòa tan và được cây sử dụng.

Bạn có muốn hiểu chủ đề sinh học này hay chủ đề sinh học khác chi tiết hơn không? gửi tác giả bài viết này, Vladimir Smirnov.

Bài viết là một đoạn trích từ tác phẩm “Genesis” của Vladimir Smirnov; mọi hành vi sao chép và sử dụng tài liệu đều phải ghi nguồn.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên xem video bài học về quá trình quang hợp từ nhà thực vật học Irina của chúng tôi:

blog.site, khi sao chép toàn bộ hoặc một phần tài liệu, cần có liên kết đến nguồn gốc.

ĐỊNH NGHĨA: Quang hợp là quá trình hình thành các chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước, dưới ánh sáng, giải phóng oxy.

Giải thích ngắn gọn về quang hợp

Quá trình quang hợp bao gồm:

1) lục lạp,

3) cacbon dioxit,

5) nhiệt độ.

Ở thực vật bậc cao, quá trình quang hợp xảy ra ở lục lạp - lạp thể hình bầu dục (bào quan bán tự trị) chứa sắc tố diệp lục, nhờ màu xanh lục mà các bộ phận của cây cũng có màu xanh lục.

Trong tảo, chất diệp lục được chứa trong tế bào sắc tố (tế bào chứa sắc tố và phản chiếu ánh sáng). Tảo nâu và đỏ, sống ở độ sâu đáng kể, nơi ánh sáng mặt trời không chiếu tới tốt, có các sắc tố khác.

Nếu bạn nhìn vào kim tự tháp thức ăn của tất cả các sinh vật sống, các sinh vật quang hợp nằm ở dưới cùng, trong số các sinh vật tự dưỡng (sinh vật tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ). Vì vậy, chúng là nguồn thức ăn cho mọi sự sống trên hành tinh.

Trong quá trình quang hợp, oxy được giải phóng vào khí quyển. Ở các tầng trên của khí quyển, ozone được hình thành từ nó. Lá chắn ozone bảo vệ bề mặt Trái đất khỏi các chất cứng bức xạ cực tím, nhờ đó mà sự sống có thể từ biển vào đất liền.

Oxy cần thiết cho quá trình hô hấp của thực vật và động vật. Khi glucose bị oxy hóa với sự tham gia của oxy, ty thể dự trữ năng lượng gần gấp 20 lần so với khi không có oxy. Điều này làm cho việc sử dụng thực phẩm hiệu quả hơn nhiều, dẫn đến cấp độ cao trao đổi chất ở chim và động vật có vú.

Hơn mô tả chi tiết quá trình quang hợp của thực vật

Tiến trình quang hợp:

Quá trình quang hợp bắt đầu bằng việc chiếu ánh sáng vào lục lạp - bào quan bán tự trị nội bào có chứa sắc tố màu xanh lá cây. Khi tiếp xúc với ánh sáng, lục lạp bắt đầu tiêu thụ nước từ đất, tách nó thành hydro và oxy.

Một phần oxy được thải vào khí quyển, phần còn lại được đưa vào quá trình oxy hóa trong cây.

Đường kết hợp với nitơ, lưu huỳnh và phốt pho từ đất, bằng cách này, cây xanh tạo ra tinh bột, chất béo, protein, vitamin và các hợp chất phức tạp khác cần thiết cho sự sống của chúng.

Quá trình quang hợp diễn ra tốt nhất dưới tác động của ánh sáng mặt trời, nhưng một số cây có thể hài lòng với ánh sáng nhân tạo.

Một mô tả phức tạp về cơ chế quang hợp cho người đọc nâng cao

Cho đến những năm 60 của thế kỷ 20, các nhà khoa học chỉ biết đến một cơ chế cố định carbon dioxide - thông qua con đường C3-pentose phosphate. Tuy nhiên, gần đây một nhóm các nhà khoa học Úc đã có thể chứng minh rằng ở một số loài thực vật, quá trình khử carbon dioxide xảy ra thông qua chu trình axit C4-dicarboxylic.

Ở thực vật có phản ứng C3, quá trình quang hợp diễn ra tích cực nhất trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng vừa phải, chủ yếu ở rừng và những nơi tối. Hầu như tất cả các nhà máy này bao gồm cây trồng và hầu hết các loại rau. Chúng tạo thành nền tảng của chế độ ăn uống của con người.

Ở thực vật có phản ứng C4, quá trình quang hợp diễn ra tích cực nhất trong điều kiện nhiệt độ cao và chiếu sáng. Những thực vật như vậy bao gồm, ví dụ, ngô, lúa miến và mía, mọc ở vùng khí hậu ấm áp và nhiệt đới.

Bản thân quá trình trao đổi chất ở thực vật đã được phát hiện khá gần đây, khi người ta phát hiện ra rằng ở một số thực vật có mô đặc biệt để lưu trữ nước, carbon dioxide tích tụ dưới dạng axit hữu cơ và được cố định trong carbohydrate chỉ sau một ngày. Cơ chế này giúp cây trồng tiết kiệm nước.

Quá trình quang hợp diễn ra như thế nào?

Cây hấp thụ ánh sáng bằng cách sử dụng một chất màu xanh lá cây gọi là diệp lục. Chất diệp lục được tìm thấy trong lục lạp, được tìm thấy trong thân cây hoặc trái cây. Chúng có một lượng đặc biệt lớn trong lá, do cấu trúc rất phẳng nên lá có thể thu hút nhiều ánh sáng và do đó nhận được nhiều năng lượng hơn cho quá trình quang hợp.

Sau khi hấp thụ, diệp lục ở trạng thái kích thích và truyền năng lượng cho các phân tử khác của cơ thể thực vật, đặc biệt là những phân tử tham gia trực tiếp vào quá trình quang hợp. Giai đoạn thứ hai của quá trình quang hợp diễn ra mà không có sự tham gia bắt buộc của ánh sáng và bao gồm việc thu được liên kết hóa học với sự tham gia của carbon dioxide thu được từ không khí và nước. Ở giai đoạn này, nhiều chất rất hữu ích cho cuộc sống như tinh bột và glucose được tổng hợp.

Những chất hữu cơ này được thực vật sử dụng để nuôi dưỡng các bộ phận khác nhau của nó, cũng như để duy trì các chức năng sống bình thường. Ngoài ra, những chất này cũng được động vật thu được bằng cách ăn thực vật. Mọi người cũng nhận được những chất này bằng cách ăn thực phẩm có nguồn gốc động vật và thực vật.

Điều kiện quang hợp

Quang hợp có thể xảy ra cả dưới tác động của ánh sáng nhân tạo và ánh sáng mặt trời. Theo quy luật, trong tự nhiên, thực vật “làm việc” mạnh mẽ vào mùa xuân và mùa hè, khi có nhiều ánh nắng cần thiết. Vào mùa thu ít ánh sáng, ngày ngắn lại, lá chuyển sang màu vàng rồi rụng. Nhưng mùa xuân sẽ xuất hiện nắng ấm khi những tán lá xanh xuất hiện trở lại và những “nhà máy” xanh bắt đầu hoạt động trở lại để cung cấp lượng oxy rất cần thiết cho sự sống cũng như nhiều chất dinh dưỡng khác.

Định nghĩa thay thế của quang hợp

Quang hợp (từ tiếng Hy Lạp cổ quang-ánh sáng và tổng hợp - kết nối, gấp, liên kết, tổng hợp) là quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng liên kết hóa học của các chất hữu cơ trong ánh sáng bằng quang tự dưỡng với sự tham gia của các sắc tố quang hợp (diệp lục ở thực vật). , bacteriochlorophyll và bacteriorhodopsin ở vi khuẩn ). Trong sinh lý thực vật hiện đại, quang hợp thường được hiểu là chức năng quang tự dưỡng - một tập hợp các quá trình hấp thụ, biến đổi và sử dụng năng lượng của lượng tử ánh sáng trong các phản ứng thu năng lượng khác nhau, bao gồm cả quá trình chuyển đổi carbon dioxide thành các chất hữu cơ.

Các giai đoạn quang hợp

Quang hợp là một quá trình khá phức tạp và bao gồm hai giai đoạn: ánh sáng, luôn xảy ra độc quyền trong ánh sáng và bóng tối. Tất cả các quá trình xảy ra bên trong lục lạp trên các cơ quan nhỏ đặc biệt - thylakodia. Trong pha sáng, một lượng tử ánh sáng được diệp lục hấp thụ, dẫn đến hình thành các phân tử ATP và NADPH. Nước sau đó bị phân hủy, tạo thành các ion hydro và giải phóng một phân tử oxy. Câu hỏi đặt ra, những chất bí ẩn khó hiểu này: ATP và NADH là gì?

ATP là một phân tử hữu cơ đặc biệt được tìm thấy trong mọi sinh vật sống và thường được gọi là đồng tiền “năng lượng”. Chính những phân tử này chứa các liên kết năng lượng cao và là nguồn năng lượng trong mọi quá trình tổng hợp hữu cơ và quá trình hóa học trong cơ thể. Chà, NADPH thực chất là một nguồn hydro, nó được sử dụng trực tiếp trong quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phân tử cao - carbohydrate, xảy ra trong pha tối thứ hai của quá trình quang hợp sử dụng carbon dioxide.

Pha sáng của quang hợp

Lục lạp chứa rất nhiều phân tử diệp lục và chúng đều hấp thụ ánh sáng mặt trời. Đồng thời, ánh sáng được các sắc tố khác hấp thụ nhưng chúng không thể thực hiện quá trình quang hợp. Bản thân quá trình này chỉ xảy ra ở một số phân tử diệp lục, trong đó có rất ít phân tử. Các phân tử khác của chất diệp lục, carotenoids và các chất khác tạo thành các phức hợp ăng-ten và thu ánh sáng đặc biệt (LHC). Chúng, giống như ăng-ten, hấp thụ lượng tử ánh sáng và truyền kích thích đến các trung tâm hoặc bẫy phản ứng đặc biệt. Các trung tâm này nằm trong các hệ thống ảnh, trong đó thực vật có hai: hệ thống ảnh II và hệ thống ảnh I. Chúng chứa các phân tử diệp lục đặc biệt: lần lượt ở hệ thống ảnh II - P680 và trong hệ thống ảnh I - P700. Chúng hấp thụ ánh sáng có bước sóng chính xác như vậy (680 và 700 nm).

Sơ đồ này cho thấy rõ hơn mọi thứ trông như thế nào và diễn ra như thế nào trong pha sáng của quá trình quang hợp.

Trong hình chúng ta thấy hai hệ thống ảnh có diệp lục P680 và P700. Hình này cũng cho thấy các chất mang mà qua đó sự vận chuyển điện tử xảy ra.

Vì vậy: cả hai phân tử diệp lục của hai hệ thống ảnh đều hấp thụ một lượng tử ánh sáng và trở nên bị kích thích. Electron e- (màu đỏ trong hình) chuyển lên mức năng lượng cao hơn.

Các electron bị kích thích có năng lượng rất cao; chúng vỡ ra và đi vào một chuỗi vận chuyển đặc biệt nằm trong màng thylakoid - cấu trúc bên trong của lục lạp. Hình vẽ cho thấy rằng từ hệ thống quang II từ diệp lục P680, một electron chuyển sang plastoquinone và từ hệ thống quang I từ diệp lục P700 đến ferredoxin. Trong chính các phân tử diệp lục, thay vì các electron sau khi bị loại bỏ, các lỗ xanh mang điện tích dương sẽ được hình thành. Phải làm gì?

Để bù đắp cho việc thiếu electron, phân tử diệp lục P680 của hệ thống quang II nhận electron từ nước và các ion hydro được hình thành. Ngoài ra, chính do sự phân hủy của nước mà oxy được giải phóng vào khí quyển. Và phân tử diệp lục P700, như có thể thấy trong hình, bù đắp cho việc thiếu electron thông qua hệ thống chất mang từ hệ thống quang học II.

Nói chung, dù có khó khăn đến đâu thì đây chính xác là cách mà pha sáng của quá trình quang hợp diễn ra. điểm chính liên quan đến việc chuyển electron. Bạn cũng có thể thấy từ hình vẽ rằng song song với việc vận chuyển điện tử, các ion hydro H+ di chuyển qua màng và chúng tích tụ bên trong thylakoid. Vì có rất nhiều ở đó, chúng di chuyển ra ngoài với sự trợ giúp của một yếu tố liên hợp đặc biệt, có màu cam trong hình, hiển thị bên phải và trông giống như một cây nấm.

Cuối cùng, chúng ta thấy bước cuối cùng của quá trình vận chuyển điện tử, dẫn đến sự hình thành hợp chất NADH nói trên. Và do sự chuyển giao của các ion H+, đồng tiền năng lượng được tổng hợp - ATP (xem bên phải trong hình).

Như vậy, pha sáng của quá trình quang hợp kết thúc, oxy được giải phóng vào khí quyển, ATP và NADH được hình thành. Tiếp theo là gì? Chất hữu cơ hứa hẹn ở đâu? Và sau đó là giai đoạn đen tối, chủ yếu bao gồm các quá trình hóa học.

Pha tối của quang hợp

Đối với pha tối của quá trình quang hợp, carbon dioxide – CO2 – là thành phần thiết yếu. Vì vậy, cây phải liên tục hấp thụ nó từ khí quyển. Với mục đích này, trên bề mặt của lá có những cấu trúc đặc biệt - khí khổng. Khi chúng mở ra, CO2 đi vào lá, hòa tan trong nước và phản ứng với pha sáng của quá trình quang hợp.

Trong pha sáng ở hầu hết thực vật, CO2 liên kết với hợp chất hữu cơ 5 cacbon (là một chuỗi gồm 5 phân tử cacbon), dẫn đến sự hình thành hai phân tử của hợp chất 3 cacbon (axit 3-phosphoglyceric). Bởi vì Kết quả chính là các hợp chất ba cacbon này; thực vật có kiểu quang hợp này được gọi là thực vật C3.

Quá trình tổng hợp tiếp theo ở lục lạp diễn ra khá phức tạp. Cuối cùng, nó tạo thành một hợp chất sáu cacbon, từ đó glucose, sucrose hoặc tinh bột sau đó có thể được tổng hợp. Ở dạng các chất hữu cơ này, cây tích lũy năng lượng. Trong trường hợp này, chỉ một phần nhỏ trong số chúng còn lại trong lá, được sử dụng cho nhu cầu của nó, trong khi phần còn lại của carbohydrate di chuyển khắp cây, đến nơi cần năng lượng nhất - ví dụ, tại các điểm tăng trưởng.

Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước với việc sử dụng năng lượng ánh sáng bắt buộc: 6CO 2 +6H 2 O + Q ánh sáng →C 6 H 12 O 6 +6O 2.

Quang hợp là một quá trình phức tạp gồm nhiều bước; Phản ứng quang hợp được chia thành hai nhóm: phản ứng pha sáng và phản ứng pha tối.. Chỉ xảy ra khi có ánh sáng ở màng thylakoid với sự tham gia của diệp lục, protein vận chuyển điện tử và enzyme ATP synthetase. Dưới tác động của một lượng tử ánh sáng, các electron diệp lục bị kích thích, rời khỏi phân tử và đi vào mặt ngoài của màng thylakoid, cuối cùng trở nên tích điện âm. Các phân tử chất diệp lục bị oxy hóa bị khử, lấy electron từ nước nằm trong không gian nội bào.

Điều này dẫn đến sự phân hủy và quang phân của nước: H 2 O+ Q ánh sáng →H + +OH - . Các ion hydroxit nhường electron, biến thành các gốc phản ứng ∙OH: OH - →∙OH+e - .

Các gốc ∙OH kết hợp tạo thành nước và oxy tự do: 4HO∙→ 2H 2 O+O 2.

Chu trình Calvin là con đường chính để đồng hóa CO 2.