Bài 8. Quang hợp ở thực vật

BÀI 8: QUANG HỢP Ở THỰC VẬT.

PHẦN I. KIẾN THỨC

I. Khái quát về quang hợp ở thực vật

1. Quang hợp

- Là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời đã được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và giải phóng ôxi từ khí cacbonic và nước.

- Phương trình tổng quát của quang hợp:

2. Vai trò của quang hợp

- Toàn bộ sự sống trên hành tinh chúng ta đều phụ thuộc vào quang hợp:

• Sản phẩm quang hợp là nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và thuốc chữa bệnh cho con người.
• Năng lượng ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển hóa thành hóa năng trong các liên kết hóa học. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của sinh giới.
• Quang hợp hấp thụ CO₂ và giải phóng O₂ giúp điều hòa không khí, giảm hiệu ứng nhà kính, cung cấp dưỡng khí cho các sinh vật khác.

II. Lá là cơ quan quang hợp

1. Hình thái, giải phẫu của lá thích nghi với chức năng quang hợp

*Đặc điểm giải phẫu hình thái bên ngoài:

- Diện tích bề mặt lớn giúp hấp thụ được nhiều tia sáng.

- Phiến lá mỏng thuần lợi cho khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng

- Trong lớp biểu bì của mặt lá có chứa tế bào khí khổng để khí CO₂ khuếch tán vào bên trong lá đến lục lạp.

*Đặc điểm giải phẫu hình thái bên trong:

- Tế bào có mô giậu chứa nhiều diệp lục phân bố ngay dưới lớp biểu bì ở mặt trên của lá để trực tiếp hấp thụ ánh sáng chiếu lên mặt trên của lá

- Tế bào mô xốp chứa ít diệp lục hơn các tế bào mô giậu nằm ở phía dưới của mặt lá, trong mô xốp có nhiều khoảng trống rỗng để khí oxi dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa săc tố quang hợp.

- Hệ gân lá có mạch dẫn (gồm mạch gỗ và mạch rây), xuất phát từ bó mạch ở cuống lá đến tận từng tế bào nhu mô của lá giúp cho nước và ion khoáng đến được từng tế bào để thực hiện quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp ra khỏi lá.

- Trong lá có nhiều nhiều tế bào chứa diệp lục, đó là bào quan quang hợp.

2. Lục lạp là bào quan quang hợp

- Lục lạp có màng kép, bên trong là 1 khối cơ chất không màu gọi là chất nền (stroma), có các hạt grana nằm rãi rác.

- Dưới kính hiển vi điện tử 1 hạt grana có dạng các túi dẹt xếp chồng lên nhau gọi là tilacoit (chứa diệp lục, carotenoit, enzim)

- Số lượng lục lạp trong tế bào khác nhau, ở thực vật bậc cao, mỗi tế bào có khoảng 20-100 lục lạp. Ở thực vật bậc cao, lục lạp thường có hình bầu dục để dễ dàng tiếp nhận ánh sáng, khí cường độ ánh sáng quá lớn, lục lạp có thể xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình về phía ánh sáng.

*Đặc điểm cấu tạo của lục lap thích nghi với chức năng quang hợp:

- Hình dạng: Lục lạp có hình bầu dục có thể xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng

- Màng bảo vệ lục lạp là màng kép

- Hệ thống màng quang hợp:

• Bao gồm 1 tập hợp màng có chứa sắc tố quang hợp và được sắp xếp vô định hướng
• Tập hợp các màng như các chồng đĩa xếp chồng lên nhau tạo thành cấu trúc gọi là các hạt grama
• Màng tilacoit là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp, nơi xảy ra các phản ứng sáng.
• Xoang tilacoit là nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp.

- Chất nền stroma: bên trong là 1 khối cơ chất không màu , chứa các enzim quang họp và là nơi diễn ra các phản ứng của pha tối

3. Hệ sắc tố quang hợp

- Hệ sắc tố quang hợp gồm 3 nhóm sắc tố: diệp lục (chlorophyl), carôtenôit, phicôbilin.

• Diệp lục hấp thụ mạnh ánh sáng xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm). Diệp lục gồm có 2 nhóm: Diệp lục a và Diệp lục b. Diệp lục a hấp thụ năng lượng ánh sáng chuyển thành năng lượng trong ATP và NADPH.
• Carôtenôit gồm có caroten và xantophyl. Các sắc tố phụ hấp thụ và truyền năng lượng cho diệp lục a. Caroten hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446-476 nm, xantophyl hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 451-481 nm.
• Phicobilin là nhóm sắc tố quan trọng đối với tảo và thực vật thủy sinh. Phicobilin hấp thụ ánh sáng trong vùng lục (550 nm) và vàng (612 nm).

Sơ đồ truyền năng lượng:

Carotenoit → Diệp lục b → diệp lục a → Diệp lục a tại trung tâm phản ứng

#	Nhóm sắc tố chính (diệp lục)	Nhóm sắc tố phụ (Carotenoit)
Cấu tạo	- Diệp lục a C55H72O5N4Mg - Diệp lục b C55H70O6N4Mg	- Carotin C40H56 - Xantophyl C40H56On
Vai trò	- Làm cho lá cây có màu xanh - Hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời - Vận chuyển năng lượng ánh sáng đến trung tâm phản ứng - Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng hấp thụ được thành năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP, NADPH	- Làm cho lá cây, củ, quả có màu vàng, cam, đỏ - Chỉ hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền năng lượng đó tới trung tâm phản ứng - Tham gia lọc ánh sáng và bảo vệ diệp lục

PHẦN II - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1. Trình bày khái niệm, viết phương trình tổng quát của quá trình quang hợp?

Hướng dẫn:

- Quang hợp ở cây xanh là quá trình trong đó năng lượng ánh sáng Mặt Trời được diệp lục trong lục lạp hấp thụ để tạo ra cacbonhiđrat và ôxi từ khí cacbonic và nước.

- Phương trình tổng quát về quang hợp:

Câu 2. Vì sao quang hợp có vai trò quyết định đối với sự sống trên Trái Đất?

Hướng dẫn:

- Vì sản phẩm của quang hợp là nguồn khởi nguyên cung cấp thức ăn, năng lượng cho sự sống trên Trái Đất và là nguồn cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp, dược liệu cho con người.

Câu 3. Những đặc điểm nào của lá cây thích nghi với chức năng quang hợp?

Hướng dẫn:

- Lá cây xanh đã có cấu tạo bên ngoài và bên trong thích nghi với chức năng quang hợp như sau:

- Đặc điểm bên ngoài:

• Diện tích bề mặt lớn để hấp thụ các tia sáng.
• Phiến lá mỏng thuận lợi cho khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng.
• Trong lớp biểu bì cùa mặt lá có khí khổng để cho khí CO₂ khuếch tán vào bên trong lá đến lục lạp.

- Đặc điểm bên trong:

• Tế hào mô giậu chứa nhiều diệp lục phân bố ngay bên dưới lớp biểu bì mặt trên của lá để trực tiếp hấp thụ được các tia sáng chiếu lên mặt trên của lá.
• Tế bào mô khuyết chứa ít diệp lục hơn so với mô giậu, nằm phía mặt dưới của phiến lá. Trong mô khuyết có nhiều khoảng rỗng tạo điều kiện cho khí O₂ dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa sắc tố quang hợp.
• Hệ gân lá tủa đến tận từng tế bào nhu mô của lá, chứa các mạch gỗ là con đường cung cấp nước cùng các ion khoáng cho quang hợp và mạch libe là con đường dẫn sản phẩm quang hợp ra khỏi lá.
• Trong lá có nhiều tế bào chứa lục lạp (với hệ sắc tố quang hợp bên trong) là bào quan quang hợp.

Câu 4. Nêu thành phần và chức năng của hệ sắc tố quang hợp trong lá xanh?

Hướng dẫn:

- Thành phần của hệ sắc tố quang hợp trong lá gồm: Diệp lục và carôtenoit.

- Diệp lục là sắc tố chủ yếu của quang hợp. Diệp lục gồm diệp lục a và diệp lục b. trong đó:

• Diệp lục a (P700 và P680) tham gia trực tiếp vào sự chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
• Các phân tử diệp lục b và diệp lục a khác hấp thụ năng lượng; ánh sáng và truyền năng lượng đã hấp thụ được cho diệp lục a (P700 và P680) ở trung tâm phản ứng quang hợp.

- Các carôtenôit gồm carôten và xantôphin là các sắc tố phụ quang hợp (sắc tố phụ quang hợp ở tảo là phicôbilin). Chức năng của chúng là hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền năng lượng đã hấp thụ được cho diệp lục a và b để diệp lục này truyền tiếp cho diệp lục a. Ngoài ra carôlenôit còn có chức năng bảo vệ bộ máy quang hợp và tế bào khỏi bị nắng cháy khi cường độ ánh sáng quá cao.

Câu 5: Sắc tố tham gia trực tiếp vào chuyển hóa quang năng thành hóa năng trong sản phẩm quang hợp ở cây xanh là:

A. Diệp lục a.

B. Diệp lục b.

C. Diệp lục a, b.

D. Diệp lục a, b và carôtenôit.

Câu 6: Cấu tạo ngoài của lá có những đặc điểm nào thích nghi với chức năng hấp thụ được nhiều ánh sáng:

A. Có cuống lá.

B. Có diện tích bề mặt lớn.

C. Phiến lá mỏng.

D. Các khí khổng tập trung chủ yếu ở mặt dưới của lá nên không chiếm mất diện tích hấp thụ ánh sáng.

PHẦN III - HỆ THỐNG CÂU HỎI MỞ RỘNG (TỰ GIẢI)

Câu 1. Sắc tố nào sau đây tham gia trực tiếp vào chuyển hóa quang năng thành hóa năng trong sản phẩm quang hợp ở cây xanh?

Câu 2. Cấu tạo ngoài của lá có những đặc điểm nào thích nghi với chức năng hấp thu nhiều ánh sáng?

Câu 3. Trình bày vai trò của nước đối với quang hợp?

Câu 4. Thành phần quang phổ của ánh sáng có ý nghĩa như thế nào đối với quá trình quang hợp?

Câu 5. Trình bày vai trò của quá trình quang hợp ở thực vật đối với sinh giới. Những sinh vật nào có khả năng quang hợp?

Câu 6. Trình bày vai trò của các nhóm săc tố quang hợp? Vì sao lá cây có màu xanh?