Câu hỏi về quang hợp

1. Vai trò của các ADN và ARN của lục lạp trong quang hợp? 
2. Các loại lục lạp trong thực vật C3 và vai trò?
3. Cơ chế bảo vệ của bộ máy quang hợp?
4. So sánh cây ưa bóng và cây ưa sáng?
5. Tại sao quang phosphoryl hóa vòng lại cổ hơn quang phosphoryl không vòng?
6. Các enzym ảnh hưởng đến quang hợp?
7. Một số động vật có B-carotenoid?
8. Cấu trúc các đĩa chồng lên nhau trong grana có ý nghĩa như thế nào?
9. Tại các cây ở vùng lạnh thường có màu sắc sặc sỡ?
10. Khi đưa cây vào bóng tối thì cây sẽ như thế nào?
Trả lời
1. Vai trò của ADN là tham gia quá trình tổng hợp protein riêng cho lục lạp , ngoài ra nó còn nhân đôi đưa vcdt về 2 lục lạp con trong quá trình phân đôi.
ARN thì tham gia quá trình tổng hợp protein.
2. Thực vật C3 thì chỉ có 1 loại lục lạp là ở tế bào mô giậu tham gia vào quá trình cố định CO2, tổng hợp chất hữu cơ.
3. Cơ chế bảo vệ của bộ máy quang hợp :
Bộ máy quang hợp gồm lá và lục lạp. 
Lá: có mô liên kết giữa cuống lá và thân cây là chắc-> để lá khỏi bị rụng trước các đk bất lợi của môi trường. 
nhưng đến một thời điểm nhất định nào đó thì vẫn phải rụng như vào mùa thu.
Lục lạp: Khi ánh sáng mạnh, lục lạp xếp song song với tia sáng để tránh hiện tượng đốt nóng --> tránh làm protein bị biến tính.
Khi ánh sáng yếu ,lục lạp xếp vuông góc với tia sáng để tiếp nhận đầy đủ ánh sáng tham gia quang hợp.
4. Cây ưa bóng :
- Lớp cutin dày.
- Mô giậu kém phát triển, còn mô khuyết thì phát triển mạnh.
- Tỉ lệ diệp lục a/b thấp ( do có nhều diẹp lục b để hấp thụ các tia có bước sóng ngắn)
Còn cây ưa sáng thì ngược lại bạn nhé.
5. Cổ hơn là vì chúng gặp ở thực vật bậc thấp và thưc vật bậc cao. còn k vòng chỉ có ở thực vật bậc cao.
6. Enzim ảnh hưởng đến quang hợp :
- ATP-sintetaza.
- E. RiDP- cacboxilaza .
- E. PEP cacboxilaza ( Ở C4)
9. Vì: Ở vùng lạnh thì thức vật có sắc tố antoxian là chủ yếu , sắc tố này hấp thu các tia có bước sóng dài và sưởi ấm cho cây. Chính sắc tố này tạo màu cho thực vật --> màu sặc sỡ.
10. đưa cây vào trong tối thì cây không quang hợp được trong khi đó hô hấp vẫn diễn ra bình thường . Cá chất hữu cơ bị phân giải dần dần - thiếu dinh dưỡng - lá vàng - chết dần.
Còn 2 câu nữa tạm thời chưa nghĩ ra . Thông cảm bạn nhé.
10. đưa cây vào trong tối thì cây không quang hợp được trong khi đó hô hấp vẫn diễn ra bình thường . Cá chất hữu cơ bị phân giải dần dần - thiếu dinh dưỡng - lá vàng - chết dần.
Còn 2 câu nữa tạm thời chưa nghĩ ra . Thông cảm bạn nhé.
8/ grana xếp chống lên nhau nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa hạt và ánh sáng mặt trời (nói chung) nhằm tăng khả năng quang hợp, hấp thụ được nhiều năng lượng hơn để tạo ra nhiều năng lượng dụ trữ trong tế bào hơn
Quá trình lên men, sự phân giải yếm khí ở TV
Trong điều kiện không có O2, phân tử hexôzơ chỉ phân giải thành những hợp chất đơn giản còn chứa năng lượng lớn chưa được huy động thông quá quá trình lên men. Đó cũng là nguyên nhân hiệu quả năng lượng thấp của những quá trình xảy ra trong điều kiện yếm khí.
Quá trình lên men không chỉ đặc trưng cho các vi sinh vật. Một số loài thực vật cũng có khả năng lên men: lên men rượu ở mầm đậu Hà Lan, lúa, đại mạch vào những ngày đầu sau khi nảy mầm, ở rễ cà rốt trong giai đoạn đầu của sự yếm khí; lên men lactic khoai tây giữ ở khí quyển nitơ. Những dạng lên men này diễn ra theo phương thức như lên men ở vi sinh vật. Sự hô hấp yếm khí của cây xanh thông qua quá trình lên men rượu và lên men lactic xảy ra theo phản ứng sau:
Glucôzơ  + 2ADP + 2Pi → 2êtanol + 2CO2 + 2ATP
Glucôzơ  + 2ADP + 2Pi → 2 lactat + 2ATP
Qúa trình lên men rượu cũng có thể tồn tại ở các mô thực vật được cung cấp O2 một cách bình thường, được gọi là lên men hiếu khí. Ví dụ trong những mô mọng nước của những quả táo, chanh, quất, thấy xuất hiện các sản phẩm của sự lên men rượu. Hiệu quả năng lượng của sự lên men thường thấp. Chẳng hạn như sản phẩm của sự lên men rượu là rượu êtilic còn chứa năng lượng dự trữ lớn chưa được sử dụng trong hô hấp nội phân tử. Người ta đã xác nhận rằng để thu được cùng một lượng năng lượng trong điều kiện yếm khí, mô thực vật bậc cao phải dùng lượng nguyên liệu gấp 30 – 50 lần so với trường hợp hô hấp hiếu khí. Kết quả của quá trình hô hấp yếm khí là mô cây bị đói, mô bị mất các chất trung gian khác nhau đã được hình thành trong hô hấp hiếu khí.
Tuy nhiên, sự ôxi hóa yếm khí không phải là một bệnh lí mà tùy thuộc vào điều kiện bên trong cũng như bên ngoài, nó luôn xảy ra và cùng với hô hấp hiếu khí, nó là một trong những quá trình không đổi của sự trao đổi khí ôxi hóa trong mô thực vật bậc cao.
Việc giải thích cơ chế đóng mở khí khổng là dựa vào tính chất biến đổi độ trương nước và nét đặc trưng về cấu tạo của tế bào bảo vệ (tế bào hạt đậu).
Ảnh chụp khí khổng
Vấn đề còn lại là nhân tố nào gây nên biến đổi độ trương nước của tế bào bảo vệ để giải thích cho hiện tượng đóng mở khí khổng?
Giả thuyết cổ điển về sự mở khí khổng có liên quan với sự tăng pH do nồng độ CO2 trong tế bào giảm sút, ánh sáng ảnh hưởng lên quang hợp làm giảm nồng độ CO2 và sự giảm tinh bột trong tế bào bảo vệ làm tăng hàm lượng chất tan trong quá trình mở khí khổng.
Giả thuyết trên không đề cập đến ảnh hưởng của kali và cũng không giải thích hiện tượng mở khí khổng ban đêm ở cây mọng nước. Sự mở khí khổng ban đêm của cây mọng nước là phản ứng với nồng độ CO2 giảm trong quá trình cố định CO2.
Vấn đề cần lí giải là ảnh hưởng của kali trong quá trình cây mọng nước mở khí khổng ban đêm mà vẫn tích lũy kali.
Quan sát ảnh chụp khí khổng ta thấy mép trong của tế bào bảo vệ rất dày, mép ngoài mỏng, do đó khi tế bào bảo vệ trương nước khí khổng mở rất nhanh và khi tế bào bảo vệ mất nước, khí khổng đóng lại cũng rất nhanh. Đó chính là phản ứng đóng mở khí khổng. Vấn đề đặt ra ở đây là khi nào thì khí khổng trương hoặc mất nước. Các nghiên cứu cho thấy có ba nguyên nhân dẫn đến việc khí khổng trương hoặc mất nước:
- Khi đưa cây ra ngoài ánh sáng, lục lạp trong tế bào bảo vệ tiến hành quang hợp làm thay đổi nồng độ CO2 và tiếp theo là pH trong tế bào bảo vệ. Sự thay đổi này dẫn đến một kết quả là hàm lượng đường tăng làm tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào bảo vệ. Hai tế bào bảo vệ hút nước, trương nước và khí khổng mở.
- Hoạt động của bơm ion dẫn đến sự tăng hoặc giảm hàm lượng các ion trong tế bào bảo vệ, làm thay đổi áp suất thẩm thấu và sức trương nước của các tế bào này.
- Khi cây bị hạn, hàm lượng axit abxixic tăng kích thích các bơm ion hoạt động đồng thời với việc mở các kênh ion dẫn đến việc rút các ion ra khỏi tế bào bảo vệ làm cho các tế bào này giảm áp suất thẩm thấu, giảm sức trương nước và khí khổng đóng.
Mặc dù cơ chế chính xác về sự mở khí khổng còn chưa sáng tỏ, nhưng đã nhận biết một số sự kiện. Phần lớn khí khổng của cây xanh mở ngoài ánh sáng và khi thiếu CO2. Độ trương nước của tế bào bảo vệ tăng lên so với biểu bì lân cận. Trương là một phản ứng với sự tích lũy chất tan làm giảm thế thẩm thấu. Chất tan gồm các loại đường, axit hữu cơ và kali. Tích lũy kali là quá trình chủ động cần ATP do phôtphorin hóa tạo ra. Sự tích lũy chất tan phụ thuộc năng lượng xác lập građien thế nước và nước thâm nhập bị động vào tế bào bảo vệ. Trạng thái nước của cây có ảnh hưởng lên mức độ mở khí khổng. Nếu cây bị héo, tế bào bảo vệ sẽ mất trương và khí khổng sẽ đóng lại.
Cũng có bằng chứng cho rằng axit abxixic – một hoocmôn thực vật tăng lên trong cây khi cây rơi vào trạng thái bất lợi về nước (thiếu nước). Khi dùng cho lá, hoocmôn này sẽ kích thích đóng khí khổng, đặc biệt ở cây sống trong điều kiện khô hạn. Như vậy vai trò của axit abxixic trong trường hợp này là điều tiết cơ chế đóng khí khổng.
Khi thiếu nước, axit abxixic được tổng hợp trong rễ và được dẫn truyền trong dịch xilem lên lá kích thích bơm K+, bơm chủ động K+ ra khỏi tế bào bảo vệ làm giảm áp suất thẩm thấu, do đó nước ra khổi tế bào bảo vệ làm tế bào mất trương, đóng khí khổng.
Như vậy, quá trình thoát hơi nước ở lá được điều chỉnh rất tinh tế bằng cơ chế đóng mở khí khổng và đã tạo ra lực hút rất lớn, kéo cột nước từ rễ lên lá.
HÔ HẤP LÀ TRUNG TÂM CỦA QUÁ TRÌNH TĐC TRONG TẾ BÀO TV
Hô hấp là trung tâm liên kết sự trao đổi chất cacbohidrat, prôtêin và chất béo. Trong quá trình ôxi hóa nguyên liệu của hô hấp sẽ tạo nên những sản phẩm trung gian. Chính những hợp chất này là sợi dây liên kết các mặt khác nhau của quá trình trao đổi chất, là những tiền thân cho quá trình sinh tổng hợp, là những chất bị cuốn hút vào các vòng trao đổi chất khác của tế bào.
Hô hấp đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết các quá trình trao đổi cacbohdrat và các chất nitơ. Về mặt này thì các xêtô axit được hình thành trong giai đoạn đường phân và chu trình Crebs chiếm một vị trí đặc biệt. Các xêtô axit này (axit pyruvic, axit xêtôglutamic, axit ôxalôaxêtic) khi được amin hóa sẽ biến đổi thành những axit amin tương ứng (alanin, axit glutamin, axit asparaginic) đóng vai trò trung tâm trong quá trình tổng hợp cũng như trao đổi các axit min và các chất prôtêin.
Trong quá trình ôxi hóa đã tạo nên những chất tiền thân cho việc sinh tổng hợp vòng thơm. Chẳng hạn như axit phôtphoenolpyruvic được tạo nên trong quá trình đường phân và eritrozơ-4-phôtphat được tạo nên trong con đường pentozơ phôtphat là những chất tiền thân đó. Các chất này khi bị ngưng kết sẽ tạo nên các axit sikimic. Từ axit này sẽ hình thành hàng loạt các chất thơm khác, ví dụ như các axit amin phêninalanin, tirôzin, triptôphan và vòng của phênol, antôxian.
Hô hấp còn là khâu liên kết sự trao đổi cacbohiđrat và các chất béo. Trong quá trình đường phân tạo ra anđehit-3-phôtphoglixêric là chất cần cho tổng hợp glixêrin tham gia vào thành phần của chất béo. Axit pyruvic, sản phẩm vuối cùng của con đường đường phân, qua quá trình đêcacboxyl hóa oxi sẽ tạo ra axêtyl –CoA là nguyên liệu xây dựng cơ bản trong tổng hợp các axit béo và stêrol.
Thông qua con đường oxi hóa pentozophotphat sẽ tạo nên các pentozo cần cho tổng hợp các axit nuclêic các enzim flavin cũng như các cấu phần của hệ ađênin. Ngoài ra con đường pentozôphôtphat còn tạo ra đường ribulôzơ trở thành chất nhận CO2 trong quá trình quang hợp. Con đường pentozôphôtphat và chu trình Canvin trong quang hợp giống nhau không những ở sản phẩm trung gian mà còn ở hệ enzim xúc tác chúng.
Như vậy, hô hấp không đơn thuần là một quá trình dị hóa. Trong mức độ nào đó hô hấp là một quá trình đồng hóa, một quá trình đã tạo nên những sản phẩm khác nhau cần thiết cho việc sinh tổng hợp những thành phần quan trong nhất của sinh chất.
Tóm tắt:
- Đường phân, Crebs:
Axit xêtô –(amin hóa)→ axit amin
Axit phôtphoenolpyruvic; eritrozơ-4-phôtpha  –(ngưng kết)→ axit sikimic → chất thơm
Anđehit-3-phôtphoglixêric → glixêrin → chất béo
A.pyruvic –(đecacboxyl hóa)→ axetyl-CoA → axit béo; stêrol
Pentôzơ → nuclêic
TIÊU CHUẨN PHÂN BIỆT TV C3, C4
Tiêu chuẩn giải phẩu, hình thái:
Lá và lục lạp ở cá cây C4 có sự phát triển mạnh các tế bào bao bó mạch. Đó là tế bào nhu mô sắp xếp hướng tâm, sít nhau. Trong các tế bào này chứa nhiều lục lạp lớn, cấu trúc hạt kém phát triển và chứa nhiều tinh bột.
Trong khi đó cây C3 chỉ có một dạng lục lạp của tế bào mô giậu, nhỏ, có cấu trúc hạt phát triển, chứa rất ít các hạt tinh bột. Các tế bào bao bó mạch ở cây C3 rất ít hoặc không phát triển.
Tiêu chuẩn sinh lí
- Nhiệt độ thích hợp đối với quang hợp: Đối với thực vật C4, nhiệt độ tối ưu đối với quang hợp vào khoảng 30 – 45o C, trong khi đó ở thực vật C3 chỉ khoảng 10 – 25o C.
- Sự phản ứng của quang hợp đối với cường độ ánh sáng: Ở thực vật C4 khi cường độ ánh sáng tăng thì cường độ quang hợp cũng tăng, rất khó xác định điểm bão hòa ánh sáng ngay cả khi cường độ chiếu sáng gần với cường độ chiếu sáng của mặt trời toàn phần. Ngược lại, ở thực vật C3 điểm bão hòa ánh sáng chỉ bằng 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần. Ở cường độ ánh sáng tối ưu, cường độ quang hợp ở thực vật C4 có thể đạt tới 40 – 60 mg CO2/dm2/h, thậm chí có khi đạt tới 80 mg CO2/dm2/h. Ngược lại, ở thực vật C3 chỉ đạt 10 – 35 mg CO2/dm2/h.
- Ảnh hưởng của O2 đến quang hợp – Hiệu ứng Warburg (1): Ở thực vật C3, khi nồng độ O2 tăng lên thì cường độ quang hợp giảm và bị ức chế khi nồng độ O2 đạt 21%. Trong khi đó, thực vật C4 không bị ảnh hưởng bởi nồng độ O2.
- Điểm bù CO2 đối với quang hợp (2): Điểm bù CO2 đối với quang hợp khác nhau giữa hai nhóm thực vật. Nhóm thực vật C3 có điểm bù CO2 khoảng 30 – 70 ppm, trong khi đó nhóm thực vật C4 có điểm bù khoảng 0 – 10 ppm.
- Nhu cầu nước ở thực vật C3 và C4: Nhu cầu nước ở hai nhóm thực vật C3 và C4 rất khác nhau. Nhu cầu nước ở thực vật C4 chỉ bằng ½ nhu cầu nước của thực vật C3.
Tiêu chuẩn sinh hóa
- Con đường cố định CO2 ở hai nhóm thực vật C3 và C4 khác nhau.
- Các quá trình sinh hóa của con đường CO2 ở hai nhóm thực vật C3 và C4 khác nhau là do hoạt động của các enzim của các quá trình khác nhau.
- Hô hấp sáng: Hô hấp sáng là một trong những tiêu chuẩn quan trọng phân biệt hai nhóm thực vật C3 và C4. Chỉ thực vật C3 mới có hô hấp sáng, còn thực vật C4 không có hoặc rất yếu.
HỆ SỐ HÔ HẤP
Hệ số hô hấp (RQ) là tỉ số giữa lượng CO2 thải ra và lượng O2  hút vào trong hô hấp. Trong quá trình hô hấp, ngoài cacbohidrat thì lipit và prôtêin đều có thể biến đổi ôxi hóa không cần qua sự biến đổi trước thành cacbohidrat. Việc chọn nguyên liệu hô hấp được quyết định bởi tính đặc hiệu về loài, bởi những đặc điểm về tuổi cũng như những điều kiện sinh tồn.
Phụ thuộc vào nguyên liệu hô hấp, hệ số hô hấp cũng khác nhau. Người ta xác định hệ số hô hấp căn cứ vào các phản ứng đốt cháy các nguyên liệu hô hấp khác nhau. Đối với cacbohdrat, nguyên liệu chủ yếu của hô hấp như saccarozơ hoặc tinh bột hệ số hô hấp là 1. Chẳng hạn nếu glucozơ là nguyên liệu của hô hấp thì từ phương trình chung của hô hấp ta có: CO2/O2 = 6/6 = 1, nên hệ số hô hấp bằng 1.
Số phân tử CO2 thải ra bằng số nguyên tử C trong phân tử của nguyên liệu, còn số nguyên tử O2 được sử dụng với 1 nguyên tử C của nguyên liệu thì tăng theo sự tăng của lượng nguyên tử H và giảm theo sự tăng của lượng nguyên tử O2 trong phân tử nguyên liệu. Bởi vậy nếu nguyên liệu của hô hấp giàu H và nghèo O2 so với cac bohidrat như chất béo và prôtêin thì hệ số hô hấp nhỏ hơn 1 (đối với chất béo RQ gần bằng 0.7, còn với prôtêin gần băng 0.8).
Nếun nguyên liệu hô hấp là những axit ditricacboxilic bậc thấp giàu O2 như axit malic, axit xitric, axit ôxalic thì RQ thường lớn hơn 1.
Ta xét một số phương trình cụ thể đối với từng loại nguyên liệu để tính RQ:
- Với chất béo (glixerit):
Glixêrin:       2C3H8O3 + 7O2 → 6CO2 + 8H2O (RQ = 6/7 = 0.96)
A.stearic: C18H36O2 + 26O2 →18CO2 + 18H2O (RQ = 18/26 = 0.69)
- Prôtêin được dùng chỉ khi cacbohidrat tiêu thụ hết. Prôtêin khi đốt cháy cho CO2, NH3, H2O và có RQ nhỏ hơn 1 (thường là 0.8)
- Với các axit hữu cơ chứa lượng ôxi nhiều thì RQ > 1
A.lactic: 6C4H6O4 + 15O2 → 24CO2 + 18H2O (RQ = 1,6)
A. ôxalic: 2C2H2O4 + O2 → 4CO2 + 2H2O (RQ = 4)
A. malic: C4H6O5 + 3O2 → 4CO2 + 3H2O (RQ = 1,33)
Qua hệ số hô hấp người ta có thể đánh giá được bản chất của chất đã được oxi hóa.
Giá trị của hệ số hô hấp không chỉ thay đổi tùy theo nguyên liệu (hàm lượng O2, H2, C) mà còn bị ảnh hưởng bởi ít những quá trình trao đổi chất không có quan hệ với hô hấp. Ví dụ như trong hạt nảy mầm của cây có dầu, các axit béo biến đổi thành cacbohidrat. Quá trình này là một quá trình ôxi hóa nhưng với lượng CO2 thải ra ít nên RQ giảm tới 0.5. Ngược lại, nếu như cacbohidrat bị khử tới axit béo – trong các chội hạt đang chín – thì hệ số hô hập lại vượt quá 1.
Hệ số hô hấp sẽ bằng 1 trong trường hợp nguyên liệu hô hấp có tính khử tương đương với mức khử của phân tử đường. Tế bào được cung cấp đầy đủ O2 và quá trình ôxi hóa xảy ra hoàn toàn cho tới khi tạo ra các sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O như trong quá trình phân giải đường. Nếu thiếu một trong các điều kiện trên hệ số hô hấp sẽ thiên về phía lớn hơn hoặc nhỏ hơn, còn nếu nguyên liệu hô hấp không được ôxi hóa hoàn toàn thì hệ số hô hấp sẽ giảm. Việc cung cấp O2 cho mô cũng ảnh hưởng lớn đến hệ số hô hấp.
Hệ số hô hấp cũng biến đổi trong các pha sinh trưởng. Trong quá trình này mầm của hạt họ Lúa mà chất dữ trữ chủ yếu là đường thì hệ số hô hấp gần bằng 1, còn ở những hạt giàu chất béo như hướng dương, thầu dầu thì sự biến đổi của hệ số hô hấp phức tạp hơn: Ở giai đoạn đầu nảy mầm, hệ số hô hấp xấp xỉ bằng 1 do hạt sử dụng lượng nhỏ đường trong chúng làm nguyên liệu hô hấp. Sau đó hệ số hô hấp giảm xuống tới 0.3 – 0.4 do O2 hấp thụ vào được dùng để biến đổi chất béo thành đường, sau đó hệ số hô hấp lại tăng lên 0.7 – 0.8 hoặc gần bằng 1 do được bắt đầu được tích lũy trong mô.
Hệ số hô hấp khác nhau ở những loài khác nhau, ở những cơ quan khác nhau, ở các mô khác nhau của một cây.