Bài giảng Sinh học 11 Bài 8: Quang hợp ở thực vật

Quang hợp ở thực vật là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng Mặt Trời được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbohiđrat và giải phóng ôxi từ khí cacbonic và nước.

- Phương trình quang hợp tổng quát:

Quang hợp chủ yếu diễn ra ở lá xanh. Vì lá xanh là cơ quan chuyên trách quang hợp, có cấu tạo phù hợp chức năng.

Ví dụ:

+ Lá có dạng bản, diện tích bề mặt lá lớn → giúp hấp thụ được nhiều tia sáng.

+ Trong lớp biểu bì lá có khí khổng giúp CO2 khuếch tán vào bên trong lá.

+ Lớp mô giậu dày chứa nhiều lục lạp nằm sát ngay mặt trên lá dưới lớp biểu bì trên, giúp hấp thụ năng lượng ánh sáng

+ Lớp mô xốp có các khoảng trống gian bào lớn (nơi chứa CO2 cung cấp cho quang hợp).

+ Lá có mạng lưới mạch dẫn dày đặc giúp dẫn nước và muối khoảng đến từng tế bào để thực hiện quang hợp và vận chuyển các sản phẩm quang hợp ra khỏi lá.

Các tế bào chứa diệp lục phân bố trong mô giậu và mô xốp của phiến lá.

Mô giậu có nhiều tế bào chứa diệp lục hơn, các tế bào xếp sít nhau và song song với nhau. Mô giậu nằm ngay bên dưới lớp tế bào biểu bì mặt trên của lá. Điều đó giúp các phân tử sắc tố hấp thụ trực tiếp được ánh sáng chiếu lên mặt trên của lá.

Mô xốp phân bố mặt dưới của lá. Các tế bào mô xốp phân bố cách xa nhau tạo nên các khoảng trống là điều kiện cho sự trao đổi khí cho quang hợp. Các khí CO2 khuếch tán vào lá đến các tế bào chứa sắc tố quang hợp chủ yếu qua mặt dưới của lá, nơi phân bố nhiều khí khổng hơn so với mặt trên.

- Hình dạng: Lục lạp có hình bầu dục có thể xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng. Khi ánh sáng mặt trời quá mạnh, lục lạp có khả năng xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình về phía ánh sáng.

- Kích thước chiều ngang 2-4μm, chiều dài 4-7μm.

- Cấu tạo: Lục lạp có cấu tạo màng kép, bên trong là khối cơ chất không màu gọi là chất nền stroma, có hệ thống các túi dẹt (có bản chất là màng tilacôit) xếp chồng lên nhau tạo thành các grana nằm rải rác 

Hệ thống màng tilacôit là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp, nơi xảy ra các phản ứng sáng. Xoang tilacôit là nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp 

Chất nền (strôma) của lục diệp là nơi diễn ra các phản ứng của pha tối quang hợp. 

Quang hợp ở thực vật là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời được diệp lục hấp thụ để tạo ra cacbonhiđrat và ôxi từ khí cacbonic và nước.

Phương trình tổng quát về quang hợp:

Quang hợp có vai trò quyết định đối với sự sống trên trái đất vì:

- Sản phẩm của quang hợp là nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng, làm nguyên liệu cho công nghiệp, làm dược liệu,… phục vụ đời sống con người.

- Quang hợp lấy khí CO2 và giải phóng khí O2 giúp điều hòa không khí, cung cấp O2 cho sự sống.

- Chuyển hóa quang năng (năng lượng ánh sáng) thành hóa năng (năng lượng trong các liên kết hóa học) trong các sản phẩm quang hợp, duy trì hoạt động của sinh giới.

Trả lời: 

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

- 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.

- Bên trong:

+ Tế bào mô giậu chứa nhiều diệp lục phân bố ngay bên dưới lớp biểu bì mặt trên của lá dể trực tiếp hấp thụ được các tia sáng chiếu lên mặt trên của lá.

+ Tế bào mô xốp chứa ít diệp lục hơn so với mô giậu, nằm phía mặt dưới của phiến lá. Trong mô xốp có nhiều khoảng rỗng tạo điều kiện cho khí CO2 dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa sắc tố quang hợp.

+ Hệ gân lá phát triển đến tận từng tế bào nhu mô của lá, chứa các mạch gỗ (con đường cung cấp nước cùng các ion khoáng cho quang hợp) và mạch rây (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.

Thành phần của hệ sắc tố quang hợp: Diệp lục và carôtenôit. Diệp lục là sắc tố chủ yếu của quang hợp, carôtenôit là sắc tố phụ quang hợp.

Chức năng của hệ sắc tố quang hợp:

+ Diệp lục gồm diệp lục a và diệp lục b. Trong đó diệp lục a (P700và P680) tham gia trực tiếp vào sự chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng ở 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 (ngoài ra ở tảo còn có phicôbilin). Chức năng của chúng là hấp thụ năng lượng ánh sáng và truyền năng lượng đã hấp thụ được cho diệp lục b để diệp lục b truyền tiếp cho diệp lục a. Ngoài ra, carôtenôit còn có chức năng bảo vệ bộ máy quang hợp và tế bào khỏi bị nắng cháy khi cường độ ánh sáng quá cao.

a. Diệp lục a.                  b. Diệp lục b.

c. Diệp lục a, b.              d. Diệp lục a, b và carôtenôit.

Đáp án a.

Sắc tố tham gia trực tiếp vào chuyển hóa quang năng thành hóa năng trong sản phẩm quang hợp ở cây xanh là diệp lục a. Diệp lục b và các sắc tố phụ còn lại chỉ có nhiệm vụ hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng cho diệp lục a ở trung tâm phản ứng

A. Có cuống lá.

B. Có diện tích bề mặt lớn.

C. Phiến lá mỏng.

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

1. Khái niệm 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, 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 → nguồn cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của sinh giới.

+ Quang hợp hấp thụ CO2và giải phóng O2 → giúp điều hòa không khí, giảm hiệu ứng nhà kính, cung cấp dưỡng khí cho các sinh vật khác.

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

*Đặc điểm hình thái bên ngoài:

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

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

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

*Đặc điểm giải phẫu bên trong:

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

- Tế bào mô xốp chứa ít lục lạp hơn nằm ở phía dưới của mặt lá, trong mô xốp có nhiều khoảng trống rỗng → khí CO2 dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa săc tố quang hợp.

- Hệ gân lá có mạch dẫn, phát triển đến tận từng tế bào nhu mô của lá → 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 lục lạp → đó là bào quan quang hợp.

2. Lục lạp là bào quan quang hợp

- Số lượng lục lạp trong tế bào khác nhau, ở thực vật bậc cao, mỗi tế bào có khoảng 20-100 lục lạp.

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

- Lục lạp có hình bầu dục → có thể xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng mạnh yếu khác nhau.

- 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.

- 1 hạt grana có dạng các túi dẹt xếp chồng lên nhau gọi là tilacoit:

+ Màng tilacoit là nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp (chứa diệp lục, carotenoit, enzim) → nơi xảy ra các phản ứng sáng trong quang hợp.

+ Xoang tilacoit → nơi xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp.

- Chất nền stroma chứa các enzim quang hợp → nơi diễn ra các phản ứng của pha tối.

3. Hệ sắc tố quang hợp