Sinh học 11 Bài 9: Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM


Trong bài học này các em được tìm hiểu quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM. Đi theo diễn biến các phản ứng hóa học xảy ra từ pha sáng đến pha tối và làm rõ sự khác nhau giữa các loài thực vật khác nhau.

Tóm tắt lý thuyết

1. Thực vật C3:

Thực vật C3 gồm từ các loài rêu đến các cây gỗ lớn phân bố hàu khắp mọi nơi trên Trái đất

a. Pha sáng

  • Là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
  • Pha sáng diễn ra ở tilacoit khi có chiếu sáng.
  • Nguyên liệu: Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước, O2 được giải phóng là oxi của nước.

          2H2O → 4 H+ + 4 e- + O2

  • Sản phẩm: ATP, NADPH và O2. ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

Sơ đồ các quá trình của hai pha trong quang hợp

b. Pha tối :

  • Diễn ra ở chất nền của lục lạp.
  • Cần CO2 và sản phẩm của pha sáng ATP và NADPH.
  • Sản phẩm: Cacbohidrat
  • Pha tối được thực hiện qua chu trình Calvin. Gồm 3 giai đoạn :
    • Giai đoạn cố định CO2:
      • Chất nhận CO2 đầu tiên và duy nhất là hợp chất 5C ( Ribulozo- 1,5- điphotphat (RiDP)
      • Sản phẩm đầu tiên ổn định của chu trình là hợp chất 3C ( Axit photphoglyxeric APG)
      • Enzim xúc tác cho phản ứng là RiDP- cacboxylaza
    • Giai đoạn khử APG
      • APG (axit phosphoglixeric) -----------> AlPG (aldehit phosphoglixeric), ATP, NADPH
      • Một phần AlPG tách ra khỏi chu trình và kết hợp với 1 phân tử triozo khác để hình thành C6H12O6 từ đó hình thành tinh bột, axit amin…
    • Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat).
      • Phần lớn AlPG qua nhiều phản ứng cần cung cấp ATP tái tạo nên RiDP để khép kín chu trình.

Chu trình Calvin

2. Thực vật C4 :

  • Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, rau dền, ngô, cao lương, kê…
  • Gồm chu trình cố định CO2 tạm thời (chu trình C4) và tái cố định CO2 theo chu trình Calvin. Cả 2 chu trình này đều diễn ra vào ban ngày và ở 2 nơi khác nhau trên lá.
    • Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch

      • Tại tế bào mô giậu diễn ra giai đoạn cố định CO2 đầu tiên

        • Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C (phosphoenl piruvic - PEP)

        • Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C ( axit oxaloaxetic -AOA), sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch

      • Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO2 lần 2
        • AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit piruvic
        • Axit piruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo lại chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
        • Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3

Sơ đồ chu trình C4

  • Thực vật Cưu việt hơn thực vật C3 :
    • Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp à thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3
    • Chutrình C4 gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đầu theo chu trình C4 diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.

3. Thực vật CAM:

  • Gồm những loài mọng nước sống ở các sa mạc, hoang mạc và các loài cây trồng như dứa, thanh long…
  • Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm → cố định CO2 theo con đường CAM.
  • Chu trình C4 (cố định CO2) diễn ra vào ban đêm lúc khí khổng mở và giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Calvin diễn ra vào ban ngày.
    • Vào ban đêm, nhiệt độ môi trường xuống thấp, tế bào khí khổng mở ra, CO2 khuếch tán qua lá vào
      • Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA
      • AOA chuyển hóa thành AM vận chuyển vào các tế bào dự trữ
    • Ban ngày, khi tế bào khí khổng đóng lại:
      • AM bị phân hủy giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và axit piruvic tái sinh chất nhận ban đầu PEP

sơ đồ quang hợp ở thực vật CAM

  • Chu trình CAM gần giống với chu trình C4, điểm khác biệt là về thời gian: cả 2 giai đoạn của chu trình Cđều diễn ra ban ngày ; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO2 được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

Bài tập minh họa

Ví dụ:

So sánh đặc điểm quang hợp ở 3 nhóm thực vật?

Gợi ý trả lời:

Lời kết

Qua bài học này các em cần:

  • Phân biệt được pha sáng và pha tối ở các nội dung sau: sản phẩm, nguyên liệu, nơi xảy ra.
  • Phân biệt được các con đường cố định CO2 trong pha tối ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM.
  • Giải thích được phản ứng thích nghi của nhóm thực vật C4 và CAM đối với môi trường sống ở vùng nhiệt đới và hoang mạc.

Các em cố gắng luyện tập Trắc nghiệm Sinh học 11 Bài 9 và xem thêm hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 11 Bài 9 để củng cố kiến thức bài học. Nếu có gì còn khó khăn về Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM các em vui lòng đặt câu hỏi nằm trong phần hỏi đáp để cộng đồng sinh học của HOC247 sẽ sớm giải đáp cho các em.

Ngoài ra, các em có thể tìm hiểu thêm kiến thức Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp ở bài tiếp theo nhé!

-- Mod Sinh Học 11 HỌC247

Được đề xuất cho bạn