Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

Quá trình quang hợp chia thành 2 pha : pha sáng và pha tối.

Quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM chỉ khác nhau chủ yếu trong pha tối

I. THỰC VẬT C3

1. Pha sáng

- Pha sáng của quang hợp là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.

- Pha sáng diễn ra ở tilacoit

- Nguyên liệu : năng lượng ánh sáng mặt trời và ôxi được giải phóng qua quang phân li nước

- Sản phẩm của pha sáng: ATP, NADPH và O2.

2. Pha tối

- Pha tối (pha cố định CO2 diễn ra ở chất nền (strôma) của lục lạp.

- Nguyên liệu : CO2 và sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH

- Sản phẩm : cacbohidrat

- Pha tối diễn ra theo chu trình Canvin, có 3 giai đoạn:

   + Giai đoạn cố định CO2 : CO2 bị khử để tạo nên sản phẩm đầu tiên của quang hợp là hợp chất 3C axit photphoglixeric (APG)

   + Giai đoạn khử axit photphoglixeric (APG) thành aldehit photphoglixeric (AlPG)

   + Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là ribulozo – 1,5 – điphotphat (Rib – 1,5 – điP)

Kết thúc giai đoạn khử có phân tử AlPG, là chất khởi đầu để tổng hợp nên C6H12O6 , rồi từ đó tổng hợp nên tinh bột, saccarozo, axit amin, lipit trong quang hợp.

II. THỰC VẬT C4

1. Đại diện

Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới như : mía, rau dền, ngô, cao lương, kê…

2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4

Pha tối gồm chu trình quang hợp ở thực vật C4 bao gồm: cố định CO2 tạm thời (chu trình C4) và tái cố định CO2 theo chu trình Canvin. Cả hai chu trình đều diễn ra vào ban ngày, nhưng ở 2 loại tế bào khác nhau trên lá.

- Giai đoạn cố định CO2 tạm thời diễn ra ở tế bào mô giậu

   + Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C (photphoenol pyruvic – PEP)

   + Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic – AOA), sau đó chuyển hóa thành một hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch

- Giai đoạn tái cố định CO2 diễn ra ở tế bào bao bó mạch

   + AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit pyruvic

   + Axit pyruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo chất nhận CO2 đầu tiên là PEP

   + Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3

- Thực vật C4 ưu việt hơn thực vật C3 : cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, thoát hơi nước thấp hơn. Nhờ vậy, thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3 .

III. THỰC VẬT CAM

- Thực vật CAM gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn (xương rồng) và các loài cây trồng như dứa, thanh long. Để tránh mất nước do thoát hơi nước, khí khổng của các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm. Do đó thực vật CAM cố định CO2 theo con đường CAM.

- Con đường CAM giống với con đường C4 chỉ khác là về thời gian: cả hai giai đoạn của con đường C4 đều diễn ra vào ban ngày, còn đối với con đường CAM thì : giai đoạn cố định CO2 tạm thời được thực hiện vào ban đêm, lúc khí khổng mở; còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin được thực hiện vào ban ngày, lúc khí khổng đóng.