Tài liệu TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT

Ket-noi.com chia se TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT MỤC LỤC A. MỞ ĐẦU..........................................................................................................2 I - Lí do chọn đề tài:.......................................................................................... 2 II. Mục đích nghiên cứu..................................................................................... 3 III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.................................................................... 3 IV. Giả thuyết khoa học..................................................................................... 3 V..Nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................................... 3 VI. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 3 VII. Dự kiến tính mới đề tài............................................................................... 4 Vin. Dàn ý nội dung được kết cấu:.................................................................... 4 B .NỘI DUNG...........ế_..........................................................................................5 I . Khái quát chưng về quang họp...................................................................... 5 1.1. Định nghĩa quang họp............................................................................. 5 1.2. Phương trình tổng quát của quang hợp.................................................... 5 1.3. Vai trò của quang họp............................................................................. 6 II. Cấu trúc và chức năng của bộ máy quang hợp................................................ 8 2.1. Lá là cơ quan quang hợp..................................................................... 8 2.2. Lục lạp..........!.... .7............................................................................11 2.3. Cấu tạo và chức năng của các hệ sắc tố:.............................................15 III. Cơ chế quang hợp...................................................................................... 24 3.1. Pha sáng................................................................................................ 24 3.2. Pha tối - các con đường đồng hóa C0 2 trong quang họrp ở các nhóm thực vật Error! Bookmark not definedề 3.2.1. Con đường đồng hóa C02thực vật c 3: ................................................31 3.2.2. Con đường đồng hóa C0 2 của thực vật c 4 ...........................................37 3.2.3. Con đường đồng hóa C0 2 của thực vật CAM......................................42 IV. Quang hợp và năng suất cây trồng............................................................. 44 4.1. Anh hưởng quang hợp đến năng suất cây trồng......................................44 4.2.Biện pháp nâng cao năng suất cây trồng thông qua hoạt động quang họp. 47 c. KẾT LUẬN...!...... .7..............7...............................,7........... ......................... .„..54 D: Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 55 Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 1 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT Aế MỞ ĐÀU I - Lí do chon đề tài: Sự phát triển của khoa học-kĩ thuật là kết quả của quá trình nghiên cứu, tìm tòi sáng tạo của loài người trên nhiều lĩnh vực khác nhau như toán học, hóa học, lí học, sinh học... Sinh học là khoa học nghiên cứu về thế giới sinh vật trong tự nhiên. Có nhiều loại sinh vật khác nhau: động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm ... Sinh học được chia làm nhiều phân môn như: động vật không xương sống, động vật có xương sống, phân loại thực vật, hình thái giải phẫu, sinh lí thực vật, hóa-sinh, giải phẫu sinh lí người... Sinh lí thực vật là một môn khoa học nghiên cứu về các hoạt động sinh lí xảy ra to n g cơ thể thực vật, mỗi quan hệ giữa các điều kiện sinh thái với các hoạt động sinh lí của cây để cho ta khả năng điều chỉnh thực vật theo hướng có lợi cho con người. Các hoạt động sinh lí trong cây rất phức tạp, trong đó quá trình quang hợp là quá trình chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học tích lũy to n g các hợp chất hữu cơ cung cấp cho các hoạt động sống của cây và cung cấp một lượng lớn 0 2 cho sự sống của các sinh vật trên trái đất, đảm bảo sự cân bằng tỉ lệ O2/CO2 trong khí quyển thuận lợi cho các hoạt động sống của mọi sinh vật. Đối với con người quang hợp có vai trò vô cung to lớn cung cấp một nguồi năng lượng, nguyên liệu vô cùng phong phú và đa dạng cho mọi nhu càu của con người trên trái đất...Quang hợp là một quá trình độc nhất có khả năng biến những “chất không ăn được” thành “chất ăn được”, một quá trình mà tất cả hoạt động sống đều phụ thuộc vào nó. Cơ chế xảy ra của quá trình quang hợp như thế nào? Ảnh hưởng của quang hợp đến năng suất cây trồng như thế nào? Nhiều câu hỏi được đặt ra Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 2 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT cho các nhà khoa học từ đó đề ra các biện pháp để nâng cao năng suất cây trồng thông qua điều chỉnh hoạt dộng quang hợp của cay trồng. Đặc biệt là nghiên cứu đề tài này không chỉ giúp em trả lời những thắc mắc, giải thích được một số hiện tượng thường gặp. Đây còn là cơ sở giúp em hiểu rõ nắm chắc kiến thức làm nền tảng cho việc giảng dạy sau này. Xuất phát từ những lí do trên nên tôi chọn đề tài “Tìm hiểu quang hợp của thực vật ” IIẵMục đích nghiên cứu - Nắm vững cơ sở lí thuyết của quá trình quang hợp - Tìm hiểu các biện pháp nâng cao năng suất cây ừồng thông qua quang hợp III. Đối tượng, phạm vỉ nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình quang hợp ở thực vật - Phạm vi nghiên cứu: Sự quang hợp ở thực vật IV. Giả thuyết khoa học Trên cơ sở lí thuyết quá trình quang hợp ở thực vật thì giúp ngườ đọc thấy rõ cơ chế xảy ra quá trình quang hợp ở thực vật và biết cách điều chinh hoạt động quang hợp của cây trồng theo hướng có lợi cho con người. Từ đó làm tăng sự hứng thú và lòng say mê nghiên cứu khoa học, đặc biệt là môn sinh học. Đồng thời kích thích sự sáng tạo, tim tòi kiến thức sinh lí học thực vật và kiến thức sinh học nói chung của sinh viên, đặc biệt là sinh viên chuyên ngành sinh-hóa. V. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ chế xảy ra quá trình quang hợp ở thực vật - Tìm hiểu việc điều chỉnh hoạt động quang hợp của cây trồng theo hướng có lợi cho con người. VI. Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu các kiến thức lí thuyết thông qua giáo trình sinh lý thực vật, các tài liệu sách báo, internet... kết hợp với bài giảng của giáo viên. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 3 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT v n ế Dự kiến tính mói đề tài Đe tài đi sâu nghiên cứu quá trình quang hợp ở thực vật, tò đó làm rõ cơ chế xảy ra quá trình quang hợp ở thực vật giúp người đọc dễ hiểu và từ đó giúp con người biết cách điều chỉnh quá trình quang hợp ở cây xanh để nâng cao năng suất cây trồng. v n i ế Dàn ý nội dung được kết cấu: Gồm 4 mục: I. Khái quát chung về quang hợp ở thực vật II. Cấu trúc, chức năng của bộ máy quang hợp III. Cơ chế quá trình quang hợp IV. Quang hợp và năng suất cây trồng Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 4 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT B ếNỘI DUNG • I ỆKhái quát chung về quang họp 1.1. Định nghĩa quang họp - Định nghĩa quang hợp một cách đơn giản như sau: Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản là CO2 và H 2 O dưới tác dụng của năng lượng ảnh sảng Mặt Trời và sự tham gia của sẳc tổ diệp lụ c. - Xét về bản chất của 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 thực vật. - Xét về bản chất hóa học thì quang họp là quá trình oxi hóa khử, trong đó C 0 2 được khử thành sản phẩm quang hợp. 1.2. Phưomg trình tổng quát của quang hợp + Phản ứng tổng quát chung của quang họp được viết: C 0 2 + H20 [CH20] + 0 2 Sản phẩm quan trọng nhất của quang hợp là đường glucozơ. Để tổng hợp 1 phân tử glucozơ phải càn 6 phân tử C 0 2 và 6 phân tử H20 nên ta có phương trình tổng quát của quang hợp . 6 C 02 + 6 H20 C6H 120 6 + 6 0 2 + Quả trình quang hợp được chia làm 2 pha: pha sáng và pha tối 12 H2 O 6 CO 2 6 1 2 [ĨỈ2 ] + 12[H2] CO2 + 6 H20 Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa + 6 O2 C6Hi2 Q6 + (pha sáng) 6 H2Q (pha tố i) C6H 120 6 + 6 0 2 5 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT 1.3. Vai trò của quang họp Quang hợp của cây xanh có một vai trò vô cùng to lớn đối với hoạt động sống của mọi sinh vật trên trái đ ấ t, trong đó có con người. + Hoạt động quang hợp cung cấp một nguồn các chất hữu cơ vô cùng đa dạng và phong phú thỏa mãn mọi nhu càu về dinh dưỡng của moi sinh vật trên trái đất. Thực vật quang hợp sản xuất ra các chất hữu cơ đáp ứng cho như càu của chình mình và còn cung cấp cho các sinh vật khác không có khả năng quang hợp như động vật, con người... Năng lượng ánh sáng được tích lũy vào các chất hữu cơ lại được các sinh vật sử dụng cho các hoạt động sống của mình + Hoạt động quang họp bảo đảm sự cân bằng tỉ lệ O2/CO 2 trong khí quyển thuận lợi cho các hoạt động sống của mọi sinh vật. Tất cả sinh vật đều hấp thụ O2 để hô hấp và lại thải CO2 vào khí quyển. Ngoài ra, hoạt động phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật, sự đốt cháy nhiên liệu trong các nhà máy, các phương tiện giao thông cũng thải một lượng lớn C 0 2 đáng kể vào môi trường. Ngược lại thế giới thực vật do hoạt động quang hợp hấp thụ CO2 ừong khí quyển và thải 0 2 ra khí quyển, sự trao đổi khí 0 2 và C 0 2 ngược chiều nhau giữa hai quá trình đó đã bảo đảm một sự cân bằng khá ổn định về nồng độ Oxi và cacbonic ứong khí quyển: nồng độ 0 2 ổn định ở mức 21 % và C 0 2 là 0,03%. Nếu hoạt động quang hợp giảm sút thì nồng độ trong khí quyển CO2 tăng lên rất nguy hiểm cho sự sống của các sinh vật. Chính vi vậy, cây xanh có vai trò quan trọng là làm trong sạch không • Đối với con người quang họp có vai trò vô cùng to lớn nữa là: + Vai ừò quang trọng bậc nhất của quang hợp là ở chỗ nhờ có quá trình này mà năng lượng Mặt Trời đã chuyển thành năng lượng hóa học dự trữ cần thiết cho tất cả các sinh vật trên Trái Đất. Người ta đã tính toán thấy rằng thực vật ở dưới nước và trên cạn của thực bì tự nhiên hằng năm tạo ra gần Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 6 110 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương tỉ TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở TH ựC VẶT tấn hữu cơ (trong đó con người khai thác sử dụng gần 80 triệu tấn ) và tổng sản lượng của thực vật trồng trọt hằng năm là 10 tì tấn. + Cung cấp một nguồn nguyên liệu rất phong phú cho mọi nhu cầu của con người trên trái đất. Hiện tại, nguồn năng lượng con người sử dụng chủ yếu lấy từ than đá, đầu mỏ, củi, than bùn..ẳ Hiện nay con người có sử dụng nguồn năng lượng nguyên tử hoặc ánh sáng, gióề.. nhưng chưa thể thay thế được than đá và dầu m ỏ.. ệ Thực vật quang hợp (Năng lượng Mặt Trời) C 0 2 + H 20 [CH 20 ] + 0 2 Hô hấp thực vật, động vật, Vi sinh vật, quá trình phân giải, đốt cháy. Hình 1 - Chu trình CO2 và O2 trong tự nhiên. Hình 2: Chu trình CO2 và O2 trong thực vật Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 7 GVHD: ThS.ĐỈnh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT + Hoạt động quang hợp của thực vật đã cung cấp cho con người một nguồn nguyên liệu vô cùng phong phú và đa dạng cho công nghiệp như công nghiệp gỗ, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp thuốc lá, công nghiệp đường... Sự phát triển của các ngành công nghiệp này hoàn toàn phụ thuộc vào sản phẩm của thực vật, tức là sản phẩm quang hợp. + Với sản xuất nông nghiệp thì quang hợp quyết định 90 95% năng suất cây trồng. Do vậy, muốn cây trồng đạt năng suất cao thì phải điều chỉnh hoạt động quang của chúng bằng các biện pháp kĩ thuật canh tác họp lí. Tóm lại, quang hợp là một quá trình độc nhất có khả năng biến những chất không ăn được thành những chất ăn được, một quá trình mà tất cả các hoạt động sống đều phụ thuộc vào nó. Hay nói cách khác, nguồn gốc của tất cả nền văn minh hiện nay của loài người đều sản sinh từ công thức đơn giản của quang hợp. IIỆCấu trúc và chức năng của bộ máy quang hợp. 2.1. Lá là cơ quan quang hợp 2.1.1. Hình thải của lả - Lá thường có dạng bản và mang đặc tính hướng sáng rõ rệt 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. - Lá của đa số cây hạt kín gồm 3 bộ phận chính: phiến lá, cuống lá, bẹ lá. + Phiến lá: Là một bản mỏng, rộng, màu lục, gồm các tế bào thịt lá chứa nhiều lạp lục. Lá có 2 mặt: mặt trên và mặt dưới, trên phiến lá có các gân nổi lên làm chức năng vận chuyển nhựa, vận chuyển nước, khoáng,ễ.. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 8 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở TH ựC VẶT Hình 9: cấu tạo của lả + Gân song song hay gân hình cung: Đặc trưng cho các cây một lá mầm. + Gân hình mạng: Đặc trưng cho các cây hai lá mầm. + Gân hình mạng lông chim. + Gân hình mạng chân vịt: Các gân lá từ đầu ngọn cuống lá xòe ra như bàn tay. Hinhf gaan las + Cuống lá: Hình trụ, hơi lõm ở phía trên, là phần nối lá với thân hoặc cành. Ở một số cây, lá không có cuống nên gốc lá đính trực tiếp vào thân( như lá dứã ). + Bẹ lá: Một phần gốc cuống lá phình to thành bẹ lá ôm lấy thân Ợá cau, lúa, mía...). Một số họ cây (như họ lúa, họ hoa tán..ễ) cỏ bẹ lá, nhưng nhiều cây lá không có bẹ lá. 2ằJằ2ẼGiải phẫu của lả - Mồ đồng hóa, nơi xảy ra quá trình quang hợp là mô giậu và mô xốp ( mô khuyết) Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 9 GVHD: ThS.ĐỈnh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT B iể u bì tfỄn Hình 11: Sơ đồ giải phẫu của ỉá. + Mô giậu có từ 1 đến 2 lớp tế bào hình chữ nhật dài, trong chất tế bào có rất nhiều lạp lục. Trong tế bào, các hạt diệp lục thường xếp theo chiều dọc tế bào và ngay cả các tế bào mô giậu cũng được sắp xếp thành một hàng theo trục dài thẳng đứng, nhờ đó chúng hấp thụ ánh sáng một cách có hiệu quả. Giữa các tế bào mô giậu vẫn có những khoảng gian bào nhỏ, đó là nơi dự trữ C 0 2 càn thiết cho quang hợp. Đây gọi là lớp mô đồng hóa của lá. + Mô xốp (mô khuyết): Gồm những tế bào đa giác, cạnh tròn, không đều, sắp xếp rời rạc, để hở ra nhiều khoảng trống chứa khí, các khoảng trống đó thông với phòng chứa khí. Với lối cấu tạo này, mô xốp đã thực hiện chức năng trao đổi khí giữa cây với môi trường. Tế bào mô xốp có ít lục lạp hơn tế bào mô giậu nên quá trình quang hợp ở mô xốp xảy ra yếu hơn mô giậu. Và cũng vi vậy mà mặt trên lá thường có màu sẫm hơn mặt dưới lá. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 10 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT Giữa mô giậu và mô xốp có những tế bào thâu góp, hình đa giác, chứa ít lạp lục hơn các tế bào khác của mô xốp, thực hiện chức năng thâu góp các sản phẩm của quang họp, chuyển tới libe của gân lá. Như vậy, mô giậu chủ yếu thực hiện chức năng đồng hóa, còn mô xốp có thể coi là một mô vận chuyển: chuyển các sản phẩm tạo thành trong quang hợp vào khí quyển. Ngoài ra lá còn có các bó dẫn làm thành nên gân lá, gồm gân chính ở giữa và các gân con thực hiện chức năng dẫn truyền nước và muối khoáng cho quá trình quang hợp và dẫn các sản phẩm quang hợp đến các cơ quan khác. Cuối cùng là hệ thống dày đặc các khí khổng ở mặt trên và mặt dưới lá giúp cho CƠ2 , O2 , H20 đi vào và đi ra khỏi lá một cách dễ dàng. 2.2. Lục lạp 2.2.1.Cẩu trúc lục lạp Gồm 3 bộ phận: + Màng (mem bran) lục lạp bao bọc xung quanh lục lạp. Đây là 1 màng kép gồm hai màng cơ sở tạo thành. Màng lục lạp ngoài nhiệm vụ bao bọc, bảo vệ phàn cấu trúc bên trong, còn có một chức năng rất quan trọng là kiểm tra tính thấm của các chất đi vào hoặc đi ra khỏi lục lạp. + Hệ thống màng quang hợp hay gọi là thilacoit: bao gồm một tập hợp màng có chứ sắc tố quang hợp nên có màu xanh. Được cấu tạo gồm 2 lớp protein tách biệt nhau bằng một lóp lipit ở giữa. Các tập hợp màng như các chồng đĩa chồng lên nhau tạo ra cấu trúc dạng hạt (grana) to n g màng là thể nền (stroma) lỏng nhầy, không màu. Đó là protein hòa tan có chứa nhiều loại enzim tham gia vào quá trình khử CO2 khi quang hợp. Thể nền bao bọc quanh các hạt. Mỗi lục lạp có từ 40-50 grana với đường kính 4-6 micromet. Ngoài protein và lipit, các sắc tố quang hợp gồm diệp lục và carotenoit cũng được sắp xếp một cách có định hướng trên màng thilacoit. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 11 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở TH ựC VẶT Chức năng của thỉlacoỉt là thực hiện biến đồi quang năng thành hóa năng thực hiện pha sáng của quang hợpễ Đối với một số thực vật nhiệt đới (thực vật thuộc ngóm C4), lục lạp có 2 loại lục lạp của tế bào mô giậu có grana phát triển đầy đủ và phần lán ở dạng bản mỏng (thilacoit)ẳ Trong hạt lục lạp này có chứa nhiều hạt tỉnh bột lớn. + Cơ chất (stroma) là không gian còn lại trong lục lạp. Nó không chứa sắc tố nên không mang màu. Đây là chất nền nửã lỏng mà thành phần chính là protein, các ezim của quang hợp và các sản phẩm trung gian của quá trình quang hợp. Tại đây, xảy ra các chu trình quang hợp tức là thực hiện pha tối của quang hợp. Grana Xoang Ulaeoií M ả i ip Hệ riỡl các gnana / ẳ fi 'ấ .. M à n * tlla c o it Chết nến Hình 12: Sơ đồ cấu trủc của lục lạp thực vật bậc cao. 2.2.2. Hình thái, số lượng, kích thvức của lục lạp. - Hình thái của lục lạp: Lục lạp có hình thái rất đa dạngề Ở các loài thực vật bậc thấp (các loại rong, tảo...) vì không bị ánh sáng Mặt Trời trực tiếp thiêu đốt quá nóng, nên lục lạp của chúng có nhiều hình dạng khác nhau: hình võng, hình cấc, hình sao, hình bảnế.. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 12 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT Ở các loài thực vật bậc cao, lục lạp thường có hình bầu dục để thuận tiện cho quá trình tiếp nhận ánh sáng mặt trời. Khi ánh sáng Mặt Trời quá mạnh, lục lạp có khả năng xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình phía ánh sáng. - Số lượng của lục lạp: số lượng lục lạp trong tế bào rất khác nhau ở các loài thực vật khác nhau. VD : + Đối với tảo mỗi tế bào chỉ có 1 lục lạp. + Đối với thực vật bậc cao, mỗi tế bào của mô đồng hóa có thể có từ 2 0 đến 100 lục lạp. Ở lá thầu dầu, lmm 2 có từ 3.10?-5.107 lục lạp với tổng diện tích bề mặt của chúng lớn hơn diện tích lá. Do đó, diện tích tiếp nhận ánh sáng bên trong lá rất lớn, tạo điều kiện cho hoạt động quang hợp xảy ra mạnh. - Kích thước của lục lạp: Đường kính trung bình của lục lạp 4-6 micromet, dày 2-3micromet. 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. 2.2.3. Các loại lục lạp Ở thực vật bậc cao có 2 loại lục lạp có cấu trúc và chức năng khác nhau. - Trong các thực vật C4 như ngô, mía, cao lương... Tồn tại hai loại lục lạp là lục lạp của tế bào thịt lá và lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch. Lục lạp của tế bào thịt lá chưa trong các tế bào mô giậu và mô khuyết của lá và có cấu trúc grana (màng thilacoit) rất phát triển. Chúng có nhiệm vụ thực hiện chu trình C 4 (cố định CO2) của quang hợp. Lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch chỉ ở trong các tế bào nằm cạnh bó mạch dẫn. Chúng có cấu trúc thilacoit kém phát triển, nhưng lại chứa rất nhiều hạt tinh bột. Lục lạp của tế bào bao quanh bó mạch thực hiện chu trình C3 khử CO2 của quang họp. Thực vật C 3 gồm đa số cây ứồng như lúa, đậu, cam, chanh, khoai tây... chỉ có một loại lục lạp chứa trong mô giậu và mô khuyết tương tự như lục lạp Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 13 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT của tế bào thịt lá của tế bào thực vật C4 lục lạp này thực hiện chu trình C3 quang hợp. 2.2.4 thành phần hóa học của lục lạp: Thành phần hóa học của lạp lục rất phức tạp. H2O chiếm 75%, còn lại là chất khô (chủ yếu là chất hữu cơ 70-72% chất khô) và khoáng chất. - Thành phần hóa học quang trọng nhất trong lạp lục là protein (chiếm 3045% khối lượng chất hữu cơ) rồi đến lipit (20-40%). - Các nguyên tố khoáng thường gặp trong lạp lục là Fe (80% Fe trong mô lá nằm ở lạp lục), Zn (65-75%), Cu (50%), K, Mg, M n... - Trong lạp lục có chứa nhiều loại vitamin như: A, D, K, E ... lạp lục chứa trên 30 loại enzim khác nhau. Nhưng enzim này thuộc các nhóm enzim thủy phân, enzim của hệ thống oxi hóa khử. - Thành phần có chức năng quang trọng nhất là các sắc tố quang hợp bao gồm sắc tố xanh (diệp lục) và nhóm sắc tố vàng, da cam (caroteroit). - Lạp lục là bào quan có chứa axit nudeic (AND và ARN) với riboxom chứa trong lạp lục, AND và ARN tạo nên tổ hợp có khả năng tổng họp protein riêng nhiều đặc tính di truyền dược di truyền qua lạp lục gọi là di truyền tế bào chất. 2.2.5 chức năng của lạp lục - Lục lạp thực hiện quá trình quang hợp tức là biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích lũy trong các chất hữu cơ. Pha ánh sáng được thực hiện trong thilacoit. Còn pha tói được thực hiện ừong cơ chất của lạp lục. - Thực hiện di truyền tế bào chất, di truyền một số tính trạng ngoài nhân vi nó có AND và ARN riêng cho lạp lục. Như vậy, lạp lục là trung tâm hoạt động sinh học và hóa học mà quá trình quang hợp là một to n g những quá trình trao đổi chất quang trọng nhất. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 14 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT 2ễ3ễ Cấu tạo và chức năng của các hệ sắc tố: 2 .3 . 1 . Cấu tạo và chức năng của nhóm sắc tố xanh- diệp lục a, Cấu trúc 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 a và b: Diệp lục a: CssHysOs^Mg. Diệp lục b: C55H 7o0 6N 4Mg. - v ề công thức cấu tạo, phân tử diệp lục chia ra hai phần: nhân diệp lục (vòng Mg-pocphirin) và đuôi diệp lục. + Nhân diệp lục là phần quan trọng nhất trong phân tử diệp lục, gồm 1 nguyên tử Mg ở trung tâm liên kết với 4 nguyên tử N của 4 vòng pyrol tạo nên một vòng Mg-pocphirin rất linh hoạt, 4 nhân pyron liên kết với nhau bằng cầu nối metyl (-CH =) để tạo nên vòng porphyrin với nguyên tử Mg ở giữa, V / '% ,./ 0% 0% ỵ CÚO CHã HC— *2« 0 ", -C H , - CH, -C H , - CH -C H , - CH, -CH , - CH - C H , - CH, -C H , - CH “ CH, 1 CH, CH, CH, CHj I 1 H ìn h .1.3. Công ihứr (liu I UỊO diu diệp lục a Hình 13: Công thức cấu tạo của diệp lục a có liên kết thật và giả với các nguyên tử N của các nhân pyron, hai nguyên tử H ở nhân pyron thứ 4, vòng xiclopentan và gốc rượu phyton. Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 15 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT Điều quan trọng nhất của phần này là nó có hệ thống nối đôi đơn cách đều tạo nên phân tử diệp lục có hoạt tính quang hóa mạnh. Khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc số lượng liên kết đôi trong phân tử. Trong hệ thống liên kết đó tồn tại một đám mây electron n rất linh động, có năng lượng liên kết rất nhỏ nên dễ dàng bị kích động khi tiếp nhận năng lượng liên kết rất nhỏ nên dễ dàng bị kích động khi tiếp nhận năng lượng ánh sáng để bật ra khỏi quý đạo cơ bản của mình. Đây là trạng thái kích thích của phân tử diệp lục khi nhận năng lượng ánh sáng. + Đuôi phân tử diệp lục: Diệp lục có đuôi rất dài gồm có gốc rượu phitol có 20 nguyên tử cacbon. Đuôi diệp lục có tính ưa lipit nên có vai trò định vị phân tử diệp lục tên màng thilacoit vì màng quang hợp có tính lipit. - Quang phổ hấp thụ của clorophin: Trong bước sóng ánh sáng nhin thấy (400 - 700nm) có hai vùng hấp thụ của clorophin: xanh lam (430nm) và đỏ (662mn). Màu lục đặc trưng của clorophin là do kết quả của sự hấp thụ ở vùng quang phổ xanh lam và đỏ. Năng lượng của lượng tử ánh sáng được clorophin hấp thụ dã kích thích phân tử clorophin và các dạng của phân tử sắc tố dã truyền năng lượng cho nhau, tạo nên các hiện tượng huỳnh quang và lân quang. Cuối cùng các năng lượng tích lũy được bởi các phân tử clorophin đã được chuyển cho các phản ứng quang hóa và được biến thành dạng năng lượng hóa học. b, Tính chất vật lí và tính chất hóa học của clorophin - Clorophin không tan trong nước, chỉ tan trong các dung môi hữu cơ (như ete, bromễ..) vì vậy khi muốn tách clorophin ra khỏi lá xanh, người ta thường dùng ete, rượu hoặc axeton. - Clorophin là este của axit dicacboxilic C 3 2 H 3o O N 4 M g ( C O O H ) 2 V Ớ i hai loại rượu là phyton (C20H39OH) và metanol (CH3OH) nên công thức của clorophin có thể viết như sau: Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa 16 GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THựC VẬT COOCH3 C32H 30O N 4 M g C O O C 20H 39 Clorophin khi tác dụng với bazơ xảy ra phản ứng xà phòng hóa, tạo thành muối clophinat vẫn có màu xanh: COOCH3 CO O K C 32H 3 0O N 4M g + C O O C 20H 2K O H C 32H 3 o O N 4M g < 39 + cook + C20H39OH + CH3OH Ngược lại clorophin khi tác dụng với axit thi Mg bị thay thế và hình thành nên phoophytin kết tủa, có màu: COOCH3 C32H3oON4Mg - Xem thêm -