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

Thực vật C₃ gồm từ các loài rêu đến các cây gỗ lớn phân bố hàu khắp mọi nơi trên Trái đất

1.1.1. Pha sáng

• 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 khi có chiếu sáng.
• Nguyên liệu: Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước, O₂ được giải phóng là oxi của nước.

          2H₂O → 4 H⁺ + 4 e^- + O^₂

• Sản phẩm: ATP, NADPH và O₂. ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

1.1.2. Pha tối :

• Diễn ra ở chất nền của lục lạp.

• Cần CO₂ và sản phẩm của pha sáng ATP và NADPH.

• Sản phẩm: Cacbohidrat

• Pha tối được thực hiện qua chu trình Calvin. Gồm 3 giai đoạn :

  • Giai đoạn cố định CO₂:

    • Chất nhận CO₂ đầu tiên và duy nhất là hợp chất 5C ( Ribulozo- 1,5- điphotphat (RiDP)

    • Sản phẩm đầu tiên ổn định của chu trình là hợp chất 3C ( Axit photphoglyxeric APG)

    • Enzim xúc tác cho phản ứng là RiDP- cacboxylaza

  • Giai đoạn khử APG

    • APG (axit phosphoglixeric) -----------> AlPG (aldehit phosphoglixeric), ATP, NADPH

    • Một phần AlPG tách ra khỏi chu trình và kết hợp với 1 phân tử triozo khác để hình thành C₆H₁₂O₆ từ đó hình thành tinh bột, axit amin…

  • Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat).

    • Phần lớn AlPG qua nhiều phản ứng cần cung cấp ATP tái tạo nên RiDP để khép kín chu trình.

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

• Gồm chu trình cố định CO2 tạm thời (chu trình C₄) và tái cố định CO₂ theo chu trình Calvin. Cả 2 chu trình này đều diễn ra vào ban ngày và ở 2 nơi khác nhau trên lá.

  • Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch

    • Tại tế bào mô giậu diễn ra giai đoạn cố định CO₂ đầu tiên

      • Chất nhận CO₂ đầu tiên là 1 hợp chất 3C (phosphoenl piruvic - PEP)

      • Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C ( axit oxaloaxetic -AOA), sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch

    • Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO₂ lần 2

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

      • Axit piruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo lại 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 bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp à thực vật C₄ có năng suất cao hơn thực vật C₃

  • Chutrình C₄ gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đầu theo chu trình C₄ diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.

• Gồm những loài mọng nước sống ở các sa mạc, hoang mạc và các loài cây trồng như dứa, thanh long…

• Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm → cố định CO₂ theo con đường CAM.

• Chu trình C₄ (cố định CO₂) diễn ra vào ban đêm lúc khí khổng mở và giai đoạn tái cố định CO₂ theo chu trình Calvin diễn ra vào ban ngày.

  • Vào ban đêm, nhiệt độ môi trường xuống thấp, tế bào khí khổng mở ra, CO₂ khuếch tán qua lá vào

    • Chất nhận CO₂ đầu tiên là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA

    • AOA chuyển hóa thành AM vận chuyển vào các tế bào dự trữ

  • Ban ngày, khi tế bào khí khổng đóng lại:

    • AM bị phân hủy giải phóng CO₂ cung cấp cho chu trình Canvin và axit piruvic tái sinh chất nhận ban đầu PEP

• Chu trình CAM gần giống với chu trình C₄, điểm khác biệt là về thời gian: cả 2 giai đoạn của chu trình C₄ đều diễn ra ban ngày ; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO₂ được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO₂ theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

Ví dụ:

So sánh đặc điểm quang hợp ở 3 nhóm thực vật?

Gợi ý trả lời:

Qua bài học này các em cần:

• Phân biệt được pha sáng và pha tối ở các nội dung sau: sản phẩm, nguyên liệu, nơi xảy ra.
• Phân biệt được các con đường cố định CO2 trong pha tối ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM.
• Giải thích được phản ứng thích nghi của nhóm thực vật C4 và CAM đối với môi trường sống ở vùng nhiệt đới và hoang mạc.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 11 Bài 9 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Sản phẩm của pha sáng chuyển cho pha tối gồm có

  • A. ATP, NADPH
  • B. ATP, NADPH và CO₂
  • C. ATP, NADPH và O₂
  • D. ATP, NADP+ và O₂

• Câu 2:

  Nguyên liệu cần cho pha tối của quang hợp là

  • A. ATP, NADPH
  • B. ATP, NADPH, O₂
  • C. CO₂, ATP, NADP⁺
  • D. CO₂, ATP, NADPH  

• Câu 3:

  Ý nào dưới đây không phải là đặc điểm chung của thực vật CAM và thực vật C4 khi cố định CO₂?

  • A. Sản phẩm quang hợp đầu tiên. 
  • B. Chất nhận CO₂. 
  • C. Tiến trình gồm 2 giai đoạn (2 chu trình). 
  • D. Đều diễn ra vào ban ngày.

Câu 2- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 11 Bài 9 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 11 trang 19 SBT Sinh học 11

Bài tập 18 trang 20 SBT Sinh học 11

Bài tập 19 trang 20 SBT Sinh học 11

Bài tập 20 trang 21 SBT Sinh học 11

Bài tập 1 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 2 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 3 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 4 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 5 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 6 trang 39 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 2 trang 89 SGK Sinh học 11 NC

Bài tập 8 trang 90 SGK Sinh học 11 NC

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!