Sinh học 11 - Bài 4: Quang hợp ở thực vật

Bộ thẻ từ vựng tổng hợp các khái niệm, cơ chế, bào quan, pha phản ứng và các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình quang hợp ở thực vật theo chương trình Sinh học 11.

Quang hợp ở thực vật

Quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời được diệp lục hấp thu để tổng hợp carbohydrate ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$) và giải phóng khí $\text{O}_2$ từ nguyên liệu là khí carbon dioxide ($\text{CO}_2$) và nước ($\text{H}_2\text{O}$).

Lục lạp

Bào quan có cấu trúc màng kép chứa chất nền và hệ thống màng thylakoid, là nơi chủ yếu diễn ra quá trình quang hợp ở tế bào lá.

Phương trình tổng quát của quang hợp

Phương trình hóa học biểu diễn quang hợp: $6\text{CO}_2 + 12\text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{Diệp lục}]{\text{ASMT}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$.

Khí khổng

Cấu trúc trên bề mặt lá giúp khí $\text{CO}_2$ dễ dàng khuếch tán từ môi trường không khí vào trong lá và thực hiện trao đổi khí, thoát hơi nước.

Diệp lục a

Sắc tố quang hợp trực tiếp tham gia chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng của các liên kết hóa học trong $\text{ATP}$ và $\text{NADPH}$.

Nguyên nhân lá cây có màu xanh lục

Hiện tượng xảy ra do các sắc tố quang hợp trong lục lạp không hấp thụ ánh sáng màu xanh lục mà phản xạ lại vào mắt người quan sát.

Pha sáng

Giai đoạn của quang hợp diễn ra tại màng thylakoid, phụ thuộc vào ánh sáng và nước, có nhiệm vụ chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học trong $\text{ATP}$ và $\text{NADPH}$, đồng thời giải phóng $\text{O}_2$.

Quang phân li nước

Phản ứng phân giải nước diễn ra trong xoang của thylakoid dưới tác động của năng lượng ánh sáng do diệp lục hấp thụ, là nguồn gốc trực tiếp giải phóng các phân tử khí $\text{O}_2$.

Điểm bù ánh sáng

Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp cân bằng với cường độ hô hấp của cây.

Điểm bão hòa ánh sáng

Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp đạt cực đại; nếu tiếp tục tăng cường độ ánh sáng vượt qua giá trị này thì cường độ quang hợp không tăng thêm.

Thực vật $C_4$ và chuông thủy tinh kín

Hiện tượng khi đặt chung cây $C_3$ và cây $C_4$ trong cùng một chuông thủy tinh kín chiếu sáng liên tục thì cây $C_3$ sẽ ngừng quang hợp trước cây $C_4$ do thực vật $C_4$ có khả năng quang hợp ở nồng độ $\text{CO}_2$ cực thấp.

Năng suất quang hợp của các nhóm thực vật

Mức năng suất tạo chất khô sắp xếp tăng dần theo thứ tự giữa các nhóm thực vật: Thực vật $\text{CAM} \rightarrow \text{C}_3 \rightarrow \text{C}_4$.

Thực vật CAM

Nhóm thực vật (như xương rồng, thanh long, thuốc bỏng) thích nghi với môi trường khô hạn bằng cách mở khí khổng cố định $\text{CO}_2$ theo chu trình $C_4$ vào ban đêm và thực hiện chu trình Calvin vào ban ngày.

Đặc điểm quang hợp ở thực vật $C_4$

Nhóm thực vật (như ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu) có hai loại lục lạp khác nhau phân bố ở tế bào nhu mô và tế bào bao bó mạch, thực hiện cả chu trình $C_4$ và chu trình Calvin, tiêu tốn nhiều năng lượng hơn thực vật $C_3$ để tổng hợp một phân tử glucose.

Chu trình Calvin

Con đường đồng hóa $\text{CO}_2$ chung diễn ra ở tất cả các nhóm thực vật ($\text{C}_3$, $\text{C}_4$ và $\text{CAM}$) để tổng hợp các hợp chất carbohydrate.

Miền ánh sáng quang hợp

Các vùng quang phổ mà sắc tố quang hợp hấp thu chủ yếu gồm miền ánh sáng xanh tím và đỏ, trong đó cường độ quang hợp ở thực vật diễn ra mạnh nhất ở miền ánh sáng đỏ.

Pha đồng hoá $\text{CO}_2$ (Pha tối)

Pha diễn ra trong chất nền (stroma) của lục lạp, sử dụng $6$ phân tử $\text{CO}_2$ cùng với $\text{ATP}$ và $\text{NADPH}$ từ pha sáng để tổng hợp $1$ phân tử glucose, đồng thời tái tạo $\text{NADP}^+$ và $\text{ADP}$ cho pha sáng.

Năng suất cây trồng

Chỉ tiêu sinh học chịu sự chi phối quyết định từ quang hợp (chiếm từ $90\%$ đến $95\%$ tổng lượng chất khô tích luỹ trong cây).

Vai trò của nước trong quang hợp

Yếu tố đóng vai trò là nguyên liệu trực tiếp cung cấp electron và $\text{H}^+$, điều tiết hoạt động đóng mở khí khổng, làm môi trường diễn ra các phản ứng sinh hóa và hỗ trợ vận chuyển chất khoáng, sản phẩm quang hợp.