Hầu hết sự sống trên Trái đất đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp, đặc biệt là đối với cây xanh. Vậy phản ứng quang hợp của cây xanh là gì? Đặc điểm và ý nghĩa của loại phản ứng này ra sao? Hãy cùng thietbiruaxegiare.net tìm hiểu cụ thể hơn về vấn đề này nhé!
Phản ứng quang hợp của cây xanh là gì?
Phản ứng quang hợp là quá trình được sử dụng bởi thực vật, tảo và một số vi khuẩn để khai thác năng lượng từ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa nó thành năng lượng hóa học. Trong quá trình quang hợp ở cây xanh, năng lượng ánh sáng được tiếp nhận và sử dụng để chuyển hóa nước, carbon dioxide, và khoáng chất thành oxy và các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng.
Quá trình diễn ra phản ứng quang hợp của cây xanh
Trong quá trình phản ứng quang hợp của cây xanh xảy ra, thực vật hấp thụ khí cacbonic (CO2) và nước (H2) từ không khí và đất. Trong tế bào thực vật, nước bị oxy hóa, nghĩa là mất điện tử, trong khi khí cacbonic bị khử, có nghĩa là nó nhận được điện tử. Điều này biến nước thành oxy và carbon dioxide thành glucose. Sau đó, cây sẽ giải phóng oxy trở lại không khí và tích trữ năng lượng trong các phân tử glucose.
Phương trình quang hợp:
Bạn đang đọc: Phản ứng quang hợp của cây xanh là gì? Quá trình và ý nghĩa
6CO2 + 12 H2O → C6H1O6 + 6O2 + 6 H2O
Các loại quang hợp
Có hai loại quá trình phản ứng quang hợp của cây xanh đó là: quang hợp oxy và quang hợp thiếu oxy. Các nguyên tắc chung của quang hợp oxy và thiếu oxy rất giống nhau, nhưng quang hợp oxy là phổ biến nhất và được thấy ở các loại thực vật, tảo và vi khuẩn lam.
Phản ứng quang hợp có oxy
-
Trong quy trình quang hợp tạo oxy, nguồn năng lượng ánh sáng chuyển những electron từ nước (H2O) thành carbon dioxide (CO2), để tạo ra carbohydrate .
-
Trong quy trình chuyển giao này ,CO2bị “ khử ” hoặc nhận điện tử, và nước bị “ oxy hóa ” hoặc mất điện tử. Cuối cùng, oxy sẽ được tạo ra cùng với carbohydrate .
- Quang hợp oxy có công dụng như một đối tượng người dùng quan trọng với hô hấp bởi nó hấp thụ khí cacbonic do toàn bộ những sinh vật hô hấp tạo ra và tái tạo lại oxy cho bầu khí quyển .
- Phương trình quang hợp oxy :
6CO2 + 12H2 O + Năng lượng ánh sáng → C 6H12 O6 + 6O2 + 6H2 O
Tại đây, 6 phân tử carbon dioxide ( CO2 ) phối hợp với 12 phân tử nước ( H2O ) sử dụng nguồn năng lượng ánh sáng. Kết quả sau cuối là sự hình thành một phân tử carbohydrate đơn ( C 6H12 O6 hoặc glucose ) cùng với 6 phân tử oxy thở và nước .
Phản ứng quang hợp thiếu oxy
Quang hợp thiếu oxy sử dụng những chất cho điện tử không phải là nước. Quá trình này thường xảy ra ở những vi trùng như vi trùng màu tím và vi trùng lưu huỳnh màu xanh lục ; đa phần được tìm thấy trong những môi trường tự nhiên dưới nước khác nhau .
Các phản ứng quang hợp thiếu oxy khác nhau hoàn toàn có thể được màn biểu diễn chung dưới dạng một công thức tổng quát duy nhất như sau :
CO2 + 2H2 A + Năng lượng ánh sáng → [ CH2O ] + 2A + H2O
Chữ A trong phương trình là một biến và H2A đại diện thay mặt cho chất cho electron tiềm năng. Ví dụ, A hoàn toàn có thể đại diện thay mặt cho lưu huỳnh trong hidrosunfua cho electron ( H2S ) .
Ý nghĩa của phản ứng quang hợp của cây xanh
Giải đáp: Quang hợp của cây xanh có ý nghĩa gì? Trong các chuỗi thức ăn tự nhiên, những sinh vật quang dưỡng (sống nhờ vào nguồn năng lượng do quang hợp) thường là những “mắt xích” đầu tiên: Nghĩa là những sinh vật còn lại đều sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp để phục vụ nhu cầu dinh dưỡng của chúng.
Vì vậy, quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng bậc nhất trên trái đất. Quang hợp đóng vai trò tạo năng lượng cho sự sống trong sinh quyển. Quá trình phản ứng quang hợp của cây xanh cũng sản sinh ra khí oxi, tạo nên một bầu khí quyển chứa nhiều oxy cho trái đất. Một bầu khí quyển vốn dĩ chỉ chứa nitơ và cacbonic trước khi có sinh vật quang dưỡng.
Ở thực vật, quy trình quang hợp hầu hết được triển khai nhờ vào diệp lục. Sắc tố này thường chứa ở trong những bào quan gọi là lục lạp. Mặc dù, hầu hết những loài thực vật đều có màu xanh, nguồn năng lượng của quy trình quang hợp đa phần được thu nhận từ lá. Quá trình quang hợp ở thực vật, tảo và vi trùng lam sử dụng chlorophyll và sản sinh ra oxy .
Ở thực vật, quy trình quang hợp hầu hết được triển khai nhờ vào diệp lục. Sắc tố này thường chứa ở trong những bào quan gọi là lục lạp. Mặc dù, hầu hết những loài thực vật đều có màu xanh, nguồn năng lượng của quy trình quang hợp đa phần được thu nhận từ lá. Quá trình quang hợp ở thực vật, tảo và vi trùng lam sử dụng chlorophyll và sản sinh ra oxy .
Bộ máy quang hợp của cây xanh
Sau đây là những thành phần tế bào thiết yếu cho quy trình quang hợp ở thực vật :
Lá – cơ quan thực hiện nhiệm vụ quang hợp
Cơ quan thực thi nhiệm vụ quang hợp ở thực vật đa phần là lá. Tiếp theo là đến những phần xanh khác như bông lúc còn xanh, bẹ lá, … Chính thế cho nên lá có những đặc thù đặc biệt quan trọng về hình thái, cũng như cấu trúc giải phẫu tương thích với tính năng quang hợp .
Hình thái lá
Là thường có dạng bản và mang đặc tính hướng sang ngang, nên luôn luôn hoạt động sao cho mặt phẳng của lá vuông góc với tia sáng của Mặt Trời để nhận được nhiều nguồn năng lượng ánh sáng nhất .
Về giải phẫu
Đầu tiên phải kể đến lớp mô giậu dày có chứa nhiều lục lạp nằm sát ngay mặt trên lá dưới lớp biểu bì trên. Các tế bào mô giậu được xếp khít nhau theo từng lớp nhằm mục đích hấp thụ được nhiều nguồn năng lượng ánh sáng. Đây được gọi là lớp mô đồng điệu của lá. Sát với lớp mô đồng điệu của lá là lớp mô xốp có những khoảng chừng trống gian bào lớn ( nơi chứa CO2 phân phối cho quy trình quang hợp ) .
Ngoài ra lá còn có mạng lưới mạch dẫn sum sê tiếp đón trách nhiệm dẫn nước và muối khoáng cho quy trình quang hợp và dẫn những loại sản phẩm quang hợp đến những cơ quan khác. Cuối cùng là mạng lưới hệ thống xum xê những khí ở mặt trên và mặt dưới lá giúp khí CO2, O2, H2O đi vào và đi ra khỏi lá một cách thuận tiện .
Lục lạp (Chloroplast)- Bào quan đảm nhiệm chức năng quang hợp
Tương tự như lá, lục lạp cũng có những đặc thù về hình thái, giải phẫu thích ứng :
Hình thái lục lạp
Hình thái của lục lạp rất phong phú. Với những loài thực vật bậc thấp, vì không bị ánh sáng Mặt Trời trực tiếp thiêu đốt quá nóng, nên lục lạp của chúng có nhiều hình dạng khác nhau như : hình vuông vắn, hình cốc hoặc hình sao. Ở nhóm thực vật bậc cao, lục lạp thường có hình bầu dục nhằm mục đích thuận tiện cho quy trình đảm nhiệm ánh sáng Mặt Trời. Khi ánh sáng Mặt Trời quá mạnh, lục lạp có năng lực xoay mặt phẳng tiếp xúc nhỏ nhất của mình về phía ánh sáng của Mặt Trời .
Số lượng và kích thước lục lạp
Số lượng của lục lạp trong tế bào của những loài thực vật khác nhau. Đối với tảo mỗi tế bào có khi chỉ có chứa một lục lạp. Đối với thực vật bậc cao, mỗi tế bào của mô đồng điệu hoàn toàn có thể từ 20 đến 100 lục lạp. Ở lá thầu dầu, 1 mm2 có từ 3.107 – 5.107 lục lạp. Nếu đem cộng diện tích quy hoạnh lục lạp lại, sẽ có tổng diện tích quy hoạnh lục lạp lớn hơn cả diện tích quy hoạnh lá .
Đối với 1 số ít thực vật nhiệt đới gió mùa ( thực vật thuộc nhóm C4 ) lục lạp gồm có hai loại :
- Lục lạp của tế bào mô giậu thường có grana tăng trưởng khá đầy đủ
- Lục lạp của tế bào bao bó mạch có grana tăng trưởng không vừa đủ và hầu hết ở dạng bản mỏng dính ( tilacoit ). Trong hạt lục lạp này thường chứa nhiều hạt tinh bột lớn .
Thành phần hóa học của lục lạp
Thành phần hóa học của lục lạp rất phức tạp, đơn cử :
- Nước : 75 %
- Chất khô : 70 – 72 %
- Chất khoáng, Protein : 30 – 45 %
- Lipid : 20 – 40 %
Các nguyên tố khoáng thường gặp trong lục lạp là Fe ( 80 % ), Zn ( 65 – 70 % ), Cu ( 50 % ), K, Mg, Mn … Trong lục lạp có chứa nhiều loại vitamin khác nhau như : A, D, K, E. Lục lạp có chứa trên 30 loại enzim khác nhau. Những enzim này thuộc những nhóm enzim thủy phân và enzim của mạng lưới hệ thống oxi hóa khử .
Như vậy qua thành phần hóa học trên, chúng ta có thể thấy rằng ngoài quá trình quang hợp của cây xanh, lục lạp còn là nơi thực hiện quá trình tổng hợp lipit, photpholipit, protein và các axit béo. Từ đó, có thể khẳng định rằng: lục lạp là trung tâm hoạt động hóa học và sinh học mà quá trình quang hợp là một trong những quá trình trao đổi chất quan trọng nhất.
Các sắc tố quang hợp
Bằng những giải pháp sắc ký và quang phổ tân tiến, đến nay đã phân biệt 4 nhóm sắc tố chính trong lá cây đó là : clorophyl, carotenoit, phycobilin và những sắc tố của dịch tế bào ( antoxian ) .
Nhóm 1. Nhóm sắc tố diệp lục (Clorophin)
Xem thêm: Phác đồ điều trị Phản ứng pandy Bộ Y Tế
– Nhóm sắc tố diệp lục có vai trò gì ?
Nhóm sắc tố diệp lục Clorophin là nhóm sắc tố chiếm vai trò quan trọng nhất so với quang hợp. Bởi nó có năng lực hấp thụ nguồn năng lượng ánh sáng Mặt Trời và biến nguồn năng lượng hấp thụ ấy sang dạng nguồn năng lượng hóa học. Trong khi đó những nhóm sắc tố khác không triển khai được công dụng này một cách trực tiếp và không thiếu .
Người ta đã phân thành nhiều loại clorophin bởi sự khác nhau giữa chúng về 1 số ít chi tiết cụ thể cấu trúc và cực lớn hấp thụ bức xạ ánh sáng. Về cấu trúc chung của clorophin, tất cả chúng ta quan tâm đến những đặc thù sau :
- 4 nhân tử pyrol link với nhau bằng những cầu nối metyl ( – CH = ) nhằm mục đích tạo nên vòng porphyrin với nguyên từ Mg ở giữa .
- Liên kết thật và giả với những nguyên tử N của những nhân pyron hai nguyên tử H ở nhân pyron vòng xiclopentan và gốc rượu phytol .
– Công thức cấu trúc của Clorophin :
Dưới đây là công thức tổng quát và công thức cấu trúc của 1 số ít loại clorophin :
Clorophin a : C55H72O5N4Mg
Clorophin b : C55H70O6N4Mg
Nhìn vào công thức cấu trúc, ta hoàn toàn có thể thấy trong phân tử của clorophin có nhiều nối đôi cách đều. Đây là kiểu nối đôi hội đồng, kiểu nối đôi biểu lộ năng lực hấp thụ mạnh nguồn nguồn năng lượng ánh sáng .
Nhóm 2. Nhóm sắc tố Carotenoit
Dựa vào cấu trúc hóa học và đặc thù sinh học, người ta chia nhóm sắc tố Carotenoit thành những nhóm như sau :
Dựa vào cấu trúc hóa học
Dựa vào cấu trúc hóa học, Carotenoit được phân thành 2 loại sau :
-
Caroten (C10H56) là một loại cacbohidrat chưa bão hoà, không tan được trong nước mà chỉ tan được trong dung môi hữu cơ. Công thức cấu trúc gồm một mạch cacbon dài bởi 8 gốc isopren và hai đầu là một hoặc hai vòng ionon .
Trong thực vật thường có ba loại : a, b và y caroten. Cắt đôi b caroten thu được hai phân tử vitamin A .
-
Xantophyl :C40H56On( n = 16 ) là dẫn xuất của caroten. Vì nguyên tử oxi hoàn toàn có thể là 1 đến 6 nên có nhiều loại xantophin, cryptoxanthin (C40H56O), lutein (C40H56O2), … Các nguyên tử oxi link trong những nhóm : hidroxi, epoxy, keto, cacboxi, axetoxi, hoặc metoxi, …
Dựa vào tính chất sinh học
Dựa vào đặc thù sinh học, nhóm sắc tố Carotenoit được chia thành 2 nhóm :
- Nhóm carotenoit sơ cấp : thực thi trách nhiệm hoạt động giải trí quang hợp hoặc bảo vệ
- Nhóm carotenoit thứ cấp : chứa trong những cơ quan như hoa, quả và những cơ quan hóa già hoặc bị bệnh khi thiếu dinh dưỡng khoáng .
Nhóm sắc tố xanh ở Tảo (Nhóm Phycobilin)
Đây là nhóm sắc tố này rất quan trọng đối với tảo và các nhóm thực vật sống ở nước. Nhóm sắc tố này thích nước, trong tế bào chúng liên kết với protein, nên có tên gọi là lipoprotein hay phycobiliprotein, gồm phycoerythrin
( C34H47N4O8 ) và phycocyanin ( C34H42N4O9 ) .
Công thức cấu trúc của nhóm sắc tố này gồm có 4 vòng pyrol xếp thẳng ( không khép kín ), nối với nhau bằng những cầu nối metyl ( = CH – ) .
Hy vọng với những thông tin chúng tôi chia sẻ ở trên đã giúp bạn đọc hiểu được phản ứng quang hợp của cây xanh là gì cũng như đặc điểm ý nghĩa của phản ứng quang hợp. Các bạn hãy truy cập vào thietbiruaxegiare.net mỗi ngày để cập nhật thêm nhiều thông tin hay và thú vị khác nhé! Xin cảm ơn!