BÀI TIỂU LUẬN: QUANG HP VÀ ĐIỀU
KIỆN NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG TỚI
QUANG HP.
GVHD: TRẦN THỊ PHƯƠNG HẠNH
THỰC HIỆN: NHÓM 3

SÔ LÖÔÏC LÒCH SÖÛ NGHIEÂN CÖÙU
QUANG HÔÏP.

Quang hợp được xem như một quá trình trao đổi chất và
được nghiên cứu từ thếkỉ 18, nhưng mãi đến thế kỉ 20 và đặc
biệt là sau chiến tranh thế giới thứ hai, các nghiên cứu trong
lónh vực quang hợp mới được phát triển mạnh mẽ.
- Thế kỉ XVIII:

Hales (1727): quan niệm rằng thực vật sống được là nhờ lá
trong không khí.

Priestley (1771 – 1777): quan niệm rằng cây xanh làm lành
không khí đã bò làm hỏng bởi hô hấp của động vật.

Ingenhousz (1779): đã phát hiện vai trò của ánh sáng và
màu xanh của thực vật đối với đời sống của nó.

Senebier (1783): phát hiện vai trò của CO
2

Vào thế kỉ XIX:

De saussure (1804): phát hiện vai trò của nước trong quá trình đồng

hoá ở thực vật

Pelletier (1818), berzelius (1838) và stokes (1854): đã đặt tên cho chất
làm cho cây có màu xanh là clorophin và tách được nó ra khỏi lá, đồng
thời nghiên cứu các dạng khác nhau của sắc tố thực vật.

Cuối thế kỉ 19, sachs (1864) và bayer (1870): đã phát hiện ra bào quan
làm nhiệm vụ quang hợp là lục lạp, đồng thời nghiên cứu các sảp phẩm
đầu tiên (foocmaldehyt) và cuối cùng (tinh bột) của quá trình quang hợp.
Như vậy đến cuối thế kỉ 19, khái niệm vế quang hợp đã được hình
thành, nhưng thuyết phổ biến lúc bấy giờ là thuyết foocmatdehyt về
sản phẩm đầu tiên củ quang hợp.

Đến thế kỉ XX:
Đến thế kỉ XX:



Từ năm 1919 đến1941:xuất hiện nhiều công trình về cơ chế
Từ năm 1919 đến1941:xuất hiện nhiều công trình về cơ chế
quang hợp như phản ứng tối của quang hợp va vai trò của các
quang hợp như phản ứng tối của quang hợp va vai trò của các
enzim, phản ứng quang phân li H
enzim, phản ứng quang phân li H
2
2
O, quá trình khử CO
O, quá trình khử CO
2
2

va
va
chứng minh rằng O
chứng minh rằng O
2
2
thải ra khi quang hợp là từ H
thải ra khi quang hợp là từ H
2
2
O chứ
O chứ
không phải từ CO
không phải từ CO
2
2
như trước đây quan niệm.
như trước đây quan niệm.



Năm 1951:Calvin là người đầu tiên đưa ra chu trình
Năm 1951:Calvin là người đầu tiên đưa ra chu trình
cố đònh CO
cố đònh CO
2
2
.
.
như vậy la đến đây vai trò và cơ chế của pha tối trong

như vậy la đến đây vai trò và cơ chế của pha tối trong
quang hợp đã được xác đònh. Những năm tiếp theo
quang hợp đã được xác đònh. Những năm tiếp theo
của thế kỉ 20 là những năm tập trung nghiên cứu
của thế kỉ 20 là những năm tập trung nghiên cứu
nhiều vềpha sáng của quang hợp. Arnold là người có
nhiều vềpha sáng của quang hợp. Arnold là người có
công lớn trong những công trình nghiên cứu về cấu
công lớn trong những công trình nghiên cứu về cấu
trúc hoàn chỉnh của bộ máy quang hợp, con đường
trúc hoàn chỉnh của bộ máy quang hợp, con đường
chuyển e trong pha sáng cua quang hợp cũng như đưa
chuyển e trong pha sáng cua quang hợp cũng như đưa
ra sơ đồ cua quá trinh phosphorin hoá vòng và không
ra sơ đồ cua quá trinh phosphorin hoá vòng và không
vòng.
vòng.

Quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng
ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoá học
kèm theo sự khử CO
2
thành các hợp chất hữu cơ
với sự tham gia của H
2
O và hệ sắc tố thực vật.
Phương trình tổng quát của quá trình quang
hợp:
12H
2

O +
Khái niệm về quang hợp
Khái niệm về quang hợp

thế kỷ XX còn một số công trình đáng chú ý nữa
là:
woodward(1960): công trình nghiên cứu sinh tổng hợp
clorophil và đã tổng hợp nhân tạo nó ngoài tế bào.
Hatch va slack(1966): công trình nghiên cứu về cơ chế
cố đònh CO
2
ở nhóm thực vật nhiệt đới được gọi là chu
trình C4.
bradbeer(1958): công trình nghiên cứu về cơ chế cố
đònh CO
2
ở nhóm thực vật mọng nước, gọi tắt là chu
trình Cam.

Hiện nay, những công trình nghiên cứu về quang hợp tập trung vào các
lónh vực cơ chế quang hợp nhằm bắt chước chức năng quang hợp của cây
xanh với sự giúp đỡ của các phương pháp lí sinh, hoá sinh hiện đại với các
trang thiết bò hiện đại. Do đó đã hiểu biết khá đầy đủ và sâu sắc về quá trình
quang hợp. Người ta đã đònh được các giai đoạn cơ bản trong dây chuyền các
phản ứng tạo thành quá trình quang hợp như sau:

Sắc tố của lá cây hút quang tử của ánh sáng trở thành trạng thái kích thích
va tiếp đến sự biến đổi quang vật lí năng lượng ánh sáng trong cấu trúc sắc
tố.


Các quá trình quang hoá đầu tiên, sử dụng năng lượng ánh sáng để hình
thành các hợp chất đầu tiên giàu nang lượng, hoạt động và không bền

Quá trình sử dụng các hợp chất trên trong chuỗi các quá trình
enzim để hình thành nên các hợp chất bền hơn dự trữ năng lượng và
có hoạt tính khử cao.

Sử dụng các hợp chát trung gian trên để thực hiệnquá
trình khử CO
2
và hình thành nên các sản phẩm khác nhau
trong thực vật.

Các giai đoạn của
quá trình quang
hợp:

Giai đoạn quang vật lý

Giai đoạn quang hoá khởi nguyên

Giai đoạn photphoryl hoá

Giai đoạn cố đònh CO
2
và chuyển hoá các chất

II. CÔ QUAN LAØM NHIEÄM VUÏ QUANG
HÔÏP
1. Lá – Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp.

-
Lá có dạng bản, có khả năng xoay hướng trong
không gian để nhận ánh sáng ở vị trí tốt nhất.
-
Dưới lớp biểu bì trên là lớp tế bào mô dậu, gồm nhiều
tế bào xếp sít nhau, đây là lớp mô đồng hóa của lá. Sát
với lớp mô dậu là lớp mô khuyết có khoảng trống gian
bào lớn là nơi chứa CO2. Dưới cùng là lớp biểu bì dưới.
Hệ thống lỗ khí dày đặc ở mặt trên và mặt dưới lá làm
nhiệm vụ thông khí giữa lá và môi trường

LA Cễ QUAN LAỉM NHIEM VUẽ QUANG
HễẽP

2. Lục lạp - Bào quan thực hiện quá trình quang hợp.
- Lục lạp là cơ quan tử trong tế bào diễn ra quá trình
quang hợp.
- Hình dạng: Hình cốc, hình sao, hình bầu dục, hình
nón…
- Có khả năng xoay bề mặt để nhận ánh sáng một cách
tốt nhất.
- Các loài thực vật khác nhau thì số lượng lục lạp cũng
khác nhau. Thực vật bậc cao mỗi tế bào có khoảng
20-100 lục lạp, tổng diện tích bề mặt của lục lạp lớn
hơn nhiều diện tích của lá.
-
Lục lạp có đường kính trung bình khoàng 4-6 µm, dày
2-5 µm.
-
Cây ưa bóng có số lượng và kích thước lục lạp lớn hơn

cây ưa sáng.

* Cấu tạo lục lạp:
- Lục lạp được bao bọc bởi một lớp màng kép Lipoprotein (Membran),
không gian bên trong lục lạp là thể Stroma (cơ chất) lỏng nhầy, không màu
chứa nhiều enzim xúc tác cho phản ứng cố định CO
2
, đặc biệt là enzim
ribolozodiphosphat cacboxylaza, các sản phẩm quang hợp và các muối vô
cơ, ngoài ra còn chứa AND và ARN ribosom, nằm trong thể Stroma là các
Thylakoit. Có 2 loại Thylakoit: thylakoit grana và thylakoit stroma.
+ Thylakoit grana là những túi dẹp đường kính 0,5 µm khoảng 5-30 túi này
xếp chồng lên nhau tạo thành hạt grana. Mỗi lục lạp có hàng trăm hạt
grana.
+ Thylacoit stroma là những bản mỏng làm nhiệm vụ nối các hạt grana lại
với nhau.
- Trên các thylacoit có các tiểu phần hình cầu dẹp gọi là quantoxom, đường
kính khoảng 160-180 A , dày 100 A bên trong có protein, lipit và các sắc
tố. Trong số sắc tố gồm 230 phân tử diệp lục (gồm 160 phân tử diệp lục a
và 70 phân tử diệp lục b) 48 phân tử carotenoit, các xitocrom, plastoquinol,
peredoxin, Mg, Cu, quantoxom (là một đơn vị chức năng của lục lạp).


3. Các sắc tố quang hợp và tính chất của chúng.
Có bốn nhóm sắc tố chính là:clorophin, carotenoid, phycobilin và
antoxyan(sắc tố của dòch tế bào.
a) Nhóm sắc tố clorophin(diệp lục)
– Là nhóm sắc tố có vai trò quan trọng nhất dối với quang hợp, vì nó có khản
năng hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời và biến thành năng lượng hóa học.
– Có nhiều loại clorophin dược phân biệt nhau bởi cấu tạo và cực đại hấp thụ

ánh sáng:
* cấu tạo :4 nhân pyron liên kết với nhau bằng các cầu nối metyl(–CH
2
= ) để tạo
nên vòng porphyrin với nguyên tử Mg ở giữa; có liên kết thật và giả với các
nguyên tử N của các nhân piron, hai nguyên tử H ở nhân piron thứ 4, vòng
xiclopentan và gốc rượu phyton.
CTTQ của Clorophin a: C
55
H
72
O
5
N
4
Mg; Clorophin b: C
55
H
70
O
6
N
4
Mg
– Clorophin là este của axit dicacboxilic C
32
H
30
ON
4

Mg(COOH)
2
với 2 loại rượu là
phyton ( C
20
H
39
OH) và mêtanol( CH
3
OH).
COOCH
3
CTCT của Clorophin là: C
32
H
30
ON
4
Mg COOC20H
39


* )Tính chất vật lý và hóa học của Clorophin.
– Clorophin không tan trong nước, tan trong các
dung môi hữu cơ như ete, rượu, axeton
– Clorophin tác dụng với Bazơ tạo muối clorophinat
vẫn có màu xanh(phản ứng xà phong hóa).
– Clorophin tác dụng với axit thì Mg bò H thay thế
và hình thành nên pheophytin kết tủa, có màu
nâu.Chất này cho tác dụng với một kim loại khác

thì kim loại này thay thế vò trí của Mg lúc đầu tạo
nên hợp châtý có màu xanh rất bền.


*) Sự mất màu của Clorophin:
Clorophin ở trong tế bào không bò mất màu vì nằm trong phức hệ
prôtêin và lipoit, nhưng dung dòch clorophin ngoài ánh sáng và trong
môi trường có oxi thì sự mất màu xảy ra do nó bò oxi hóa dưới tác
dụng của ánh sáng:
Chl+hv Chl*(trạng thái kích thích)
Chl*+O
2
ChlO
2
(trạng thái oxi hóa không màu)
*) Quang phổ hấp thụ clorophin.
– Clorophin hấp thụ chủ yếu ở vùng quang phổ xanh lam (430nm ) và
đỏ (662nm) tạo nên màu lục đặc trưng của clorophin.
– năng lượng của lượng tử ánh sáng được clorophin hấp thụ đã kích
thích phân tử clorophin và các dạng của phân tử sắc tố đã truyền
năng lượng cho nhau tạo nên các hiện tượng huyềnh quang và lân
quang.
Năng lượng tích lũy được bởi các phân tử clorophin đã được chuyển
vào các phản ứng quang hóa và biến thành dạng năng lượng hóa học.

b)Nhóm sắc tố Carotenoit.
Đây là nhóm sắc tố vàng đến tím đỏ gồm 2 nhóm nhỏ theo cấu trúc hóa
học.
*) Crôten( C
40

H
56
) CTCT gồm 1 mạch cácbon dài gồm 8 gốc izoren và 2
đầu là một hoặc 2 vòng ionon.
– Caroten là một cacbuahidro chưa bảo hòa, không tan trong nước,
tan trong các dung môi hữu cơ.
– Bước sóng hấp thụ của Caroten là 446–476 nm.
*) Xantophin C
40
H
56
O
n
(n=1 – 6) là dẫn xuất của caroten,
– Bước sóng hấp thụ của xantophin 451 – 481nm.
*) Ngoài ra caroten còn dược chia theo tính chất hóa học là:
–Nhóm caroten sơ cấp làm nhiệm vụ hoạt động quang hợp hoặc bảo
vệ.
–nhóm Caroten thứ cấp trong các cơ quan như :hoa, quả, các cơ quan
hóa già hoặc bò bệnh khi thiếu dinh dưỡng khoáng.

*) Vai trò của Carotenoit.
– lọc ánh sáng, Bảo vệ Clorophin.
– Xantophin tham gia vào quá trình phân li
nước, thải oxi thông qua sự biến đổi từ
Vilaxanthin ( C
40
H
56
O

4
) thành Lutein
(C
40
H
56
O
2.
–Nhóm carotenoit tham gia vài qua trình
quang hợp bằng cách tiếp nhận năng lượng
ánh sáng mặt trời và truyền năng lượng này
cho clorophin và nó có trong hệ thống quang
hợp II.

c)Nhóm sắc tố xanh ở thực vật bậc thấp:
phycobilin.
–Nhóm này rất quan trọng đối với tảo và nhóm
thực vật bậc thấp sống ở nước.
Công thức cấu tạo.gồm 4 vòng pyron xếp thẳng
góc nối với nhau bằng cầu nối metyl (=CH
2
–)
– quang phổ hấp thụ của nhón sắc tố này ở vùng
ánh sáng lục và vàng(quang phổ hấp thụ cực đại
của phycoerythrin là 550nm, của phycoxynin
612nm.)

d) Các sắc tố dòch bào- nhóm Antoxian.
– Nhóm này gồm các màu đỏ, xanh, tím…
– Antoxian là loại glicozid trong đó có góc gluco

hay gamno liên kết với aglicol màu,nó có cấu tạo
giống với flavon và catexin.
*) vai trò:
– Tăng khản năng hoạt động của khí khổng lấy
nhiều CO
2
nên tăng quang hợp.
– Tăng khản năng giữ nước của tế bào khi bò hạn
và gió khô.

III. BAÛN CHAÁT CUÛA QUAÙ TRÌNH QUANG
HÔÏP.

-Pha sáng bao gồm những phản ứng đầu tiên
bắt đầu từ lúc sắc tố hấp thụ năng lượng ánh
sáng, sau đó dự trữ trong phân tử sắc tố dưới
dạng năng lượng điện tử kích thích,đế các quá
trình di trú vào các trung tâm phản ứng và từ
đây năng lượng biến đổi thành thế năng hóa
học của phân tử ATP,NADPH
2
1. PHA SÁNG CỦA QUANG HP.
-Pha sáng chia làm hai giai đoạn là: giai
đoạn quang vật lí và quang hóa học.

a) Giai đoạn quang vật lí:
- Giai đọan này mang bản chất vật lí
thuần túy. Nó bao gồm quá trình hấp thụ
ánh sáng của phân tử diệp lục và quá
trình vận chuển năng lượng vào trung

tâm phản ứng.
- Khi hấp thụ năng lượng thì phân tử diệp
lục chuyển sang trạng thai kích thích. Và
tùy vào năng lượng của ánh sáng mà
chuyển lên quỹ đạo xa hoặc gần

Với thời gian sống quá ngăn nên khả năng sử
dụng năng lượng vào quang hợp là rất khó
khăn
Có hai trạng thái kích thích của phân tử diệp
lục :
- Trạng thái kích thích sơ cấp (trạng thái
singlet) với thời gian tồn tại của điện tử
trên quỹ đạo đó rất ngắn (10
-9
s khi hấp
thụ ánh sáng đỏ-trạng thái single 2, và 10
-12
s khi hấp thụ ánh sáng xanh - trạng thái
single 1). Sau đó điện tử quay trở lại trạng
thái ban đầu bằng cách: tỏa nhiệt, phát
huỳnh quang, hoặc kích thích phân tử diệp
lục bên cạnh.