Tài liệu Chuyên đề quang hợp

Tên đề tài : Chuyên đề quang hợp


1. ĐỊNH NGHĨA QUANG HỢP
Quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất hữu cơ. Nói một cách khác, quang hợp là quá trình biến đổi các chất vô cơ đơn giản thành các hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao trong cơ thể thực vật dưới tác dụng của ánh sáng và sự tham gia của hệ sắc tố thực vật.
Bản chất của quá trình quang hợp là sự khử khí CO2 đến cacbonhiđrat với sự tham gia của năng lượng ánh sáng do sắc tố thực vật hấp thụ. Đối với tất cả thực vật và phần lớn các vi sinh vật quang hợp thì nguồn hidro khi tổng hợp các phân tử hữu cơ là H2O. Do đó phản ứng tổng quát của quang hợp được viết như sau:
CO2 + H2O
[CH2O] + O2 (1)
Tuy nhiên là để tổng hợp một phân tử glucose phải cần 6 phân tử CO2 và H2O:
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O (2)
Ôxi thải ra do kết quả của quá trình phân li H2O là nhân tố căn bản (nếu như không muốn nói là độc nhất) hình thành nên bầu khí quyển Trái Đất và đảm bảo sự cân bằng oxi trong khí quyển.
Tuy nhiên không phải quá trình quang hợp nào cũng kèm theo sự giải phóng O2. Các vi sinh vật khi quang hợp không giải phóng O2 mà ở chúng chất cho hidro không phải là H2O mà là những chất chứa hidro khác: các este của axit hữu cơ hoặc bản thân các axit hữu cơ, các rượu bậc hai, các hợp chất vô cơ chứa S, hay chính hidro dạng phân tử:
Sucxinat + CO2
[CH2O] + phumarat (3)
2H2S + CO2
[CH2O] + H2O + 2S (4)
Phản ứng cuối cùng đó đặc trưng đối với một số vi khuẩn quang hợp (ví dụ như vi khuẩn lưu huỳnh đỏ và xanh).
Bởi vậy dạng chung nhất về phản ứng tổng quát của quang hợp có thể được viết như sau:
CO2 + 2H2A
[CH2O] + H2O + 2A (5)

2. CÁC PHA TRONG QUÁ TRÌNH QUANG HỢP
Với hai chữ quang hợp, ta có thể lầm tưởng rằng đây là quá trình phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng, và như vậy quang hợp chỉ gồm có các phản ứng quang hoá. Thực ra không phải như vậy. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng: Ánh sáng không trực tiếp ảnh hưởng đến toàn bộ các phản ứng tham gia trong quá trình quang hợp, mà chỉ có vai trò quyết định ở giai đoạn đầu của quá trình, còn sau đó có một giai đoạn không trực tiếp chịu ảnh hưởng của ánh sáng. Đó là giai đoạn bao gồm các phản ứng enzim, gọi là các phản ứng tối.
Ngày nay, người ta chia quang hợp thành hai giai đoạn: Giai đoạn 1 có sự tham gia của ánh sáng bao gồm các quá trình hấp thụ ánh sáng và kích thích sắc tố, cùng với sự biến đổi năng lượng lượng tử thành các dạng năng lượng hoá học dưới dạng các hợp chất dự trữ năng lượng ATP và hợp chất khử NADPH2. Giai đoạn này gọi là pha sáng của quang hợp. Giai đoạn 2 là giai đoạn không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng gồm có quá trình sử dụng ATP và các sản phẩm khác. Giai đoạn này gọi là pha tối của quang hợp.
Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu chi tiết vào pha sáng trong quá trình quang hợp.

3. BẢN CHẤT CỦA PHA SÁNG TRONG QUANG HỢP
Pha sáng bao gồm các phản ứng đầu tiên kể từ lúc sắc tố hấp thụ năng lượng ánh sáng, sau đó dự trữ nó trong cấu trúc phân tử sắc tố dưới dạng năng lượng điện tử kích thích, đến các quá trình di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng và cuối cùng từ đây năng lượng được biến đổi thành thế năng hoá học. Pha sáng có thể chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn quang vật lý và giai đoạn quang hoá học.

a. Giai đoạn quang vật lý
Giai đoạn quang vật lý của quang hợp bao gồm quá trình hấp thụ năng lượng và sự di trú tạm thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử clorophin.
Những nghiên cứu gần đây đã chứng minh tính chất đúng đắn của luận điểm về sự tham gia của clorophin trong quá trình chuyển hoá quang năng thành hoá năng của Timiriazev.
Ta biết rằng ánh sáng là một dạng vật chất vừa có tính chất hạt (những phần năng lượng nhỏ bé gọi là photon hay quang tử, photon là một loại hạt cơ bản giống như proton và electron, nhưng không mang điện và có khối lượng vô cùng nhỏ bé), lại vừa có tính chất sóng (ánh sáng có các mầu khác nhau thuộc các miền quang phổ khác nhau, có độ dài sóng và tần số nhất định). Khi ánh sáng chiếu vào vật thể, tức là thành dạng kích động, lúc đó​