Trả lời nhanh
Hệ sắc tố quang hợp ở lá xanh gồm diệp lục (chlorophyll a và b) và carôtenôit (carôten, xantôphyl). Chức năng chung là hấp thụ năng lượng ánh sáng rồi truyền về diệp lục a ở trung tâm phản ứng để chuyển thành năng lượng hoá học trong ATP và NADPH. Carôtenôit còn bảo vệ diệp lục khỏi bị ánh sáng mạnh phá huỷ.
Hệ sắc tố quang hợp nằm ở đâu?
Các sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid của lục lạp, tập trung thành từng chồng gọi là grana. Chúng không đứng riêng lẻ mà gắn với protein để tạo thành các quang hệ (quang hệ I và quang hệ II).
Mỗi quang hệ gồm hai phần: phức hệ ăng-ten (hàng trăm phân tử sắc tố thu ánh sáng) và trung tâm phản ứng (một phân tử diệp lục a đặc biệt).
Thành phần của hệ sắc tố
| Nhóm sắc tố | Đại diện | Màu thường thấy | Vai trò |
|---|---|---|---|
| Diệp lục | Diệp lục a | Lục lam | Sắc tố chính; có mặt cả ở ăng-ten lẫn trung tâm phản ứng |
| Diệp lục | Diệp lục b | Lục vàng | Sắc tố phụ |
| Carôtenôit | Carôten, xantôphyl | Vàng, da cam, đỏ | Sắc tố phụ, bảo vệ |
Ở một số tảo còn có thêm sắc tố khác (ví dụ phicôbilin ở tảo lam, tảo đỏ), nhưng trong chương trình phổ thông, “lá xanh” chỉ cần nhớ ba nhóm trên.
Chức năng của từng nhóm sắc tố
1. Diệp lục a – sắc tố trực tiếp biến đổi năng lượng
- Hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ và xanh tím, hấp thụ rất ít ánh sáng lục (nên lá có màu xanh).
- Ở trung tâm phản ứng, diệp lục a nhận năng lượng, bị kích thích và nhường electron năng lượng cao cho chuỗi truyền electron. Từ đó tạo ATP và NADPH cho pha tối.
- Ở phức hệ ăng-ten, diệp lục a cùng các sắc tố khác thu và chuyển năng lượng về trung tâm phản ứng.
2. Diệp lục b – sắc tố phụ mở rộng vùng ánh sáng thu được
Diệp lục b hấp thụ những bước sóng mà diệp lục a hấp thụ kém, rồi truyền năng lượng cho diệp lục a. Nhờ vậy lá tận dụng được nhiều ánh sáng hơn.
3. Carôtenôit – thu sáng và chống “cháy nắng”
- Hấp thụ ánh sáng vùng xanh tím – xanh lam và truyền năng lượng cho diệp lục a.
- Bảo vệ diệp lục: khi ánh sáng quá mạnh, carôtenôit hấp thụ bớt năng lượng dư và ngăn các gốc oxi hoạt động phá huỷ diệp lục.
Sơ đồ chuyển năng lượng trong quang hệ
Thứ tự cần nhớ: photon → sắc tố phụ → diệp lục a ở ăng-ten → diệp lục a ở trung tâm phản ứng. Chỉ phân tử ở trung tâm phản ứng mới trực tiếp “đẩy” electron đi.
Cách làm câu hỏi “sắc tố quang hợp có chức năng nào sau đây”
Đề thường cho các phương án như hấp thụ ánh sáng, tổng hợp ATP, cố định CO2, giải phóng O2… Hãy dựa vào mấy ý sau để loại trừ:
- Đúng: hấp thụ và truyền năng lượng ánh sáng; chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học (diệp lục a); bảo vệ diệp lục (carôtenôit).
- Sai: “cố định CO2” – đây là việc của enzim trong chu trình Calvin ở chất nền (stroma), không phải của sắc tố.
- Sai: “trực tiếp tạo O2” – O2 sinh ra từ quang phân li nước nhờ phức hệ enzim ở quang hệ II. Sắc tố chỉ cung cấp năng lượng.
- Sai: “tổng hợp ATP” – ATP được tạo bởi enzim ATP synthase; sắc tố chỉ góp phần tạo ra gradient H+ gián tiếp.
Mẹo nhớ: sắc tố = “ăng-ten thu sóng”, còn enzim mới là “máy xử lí”. Thấy phương án nói về enzim, cố định carbon hay tạo sản phẩm thì nghi ngờ ngay.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng mọi sắc tố đều ở trung tâm phản ứng. Thực tế chỉ có diệp lục a đặc biệt ở đó.
- Nghĩ lá xanh vì hấp thụ ánh sáng lục. Ngược lại, lá phản xạ và truyền qua ánh sáng lục.
- Nhầm vai trò carôtenôit chỉ là “tạo màu”. Nó còn tham gia thu sáng và bảo vệ.
- Quên rằng mùa thu lá vàng, đỏ vì diệp lục bị phân giải, lộ ra carôtenôit vốn có sẵn.
Bài luyện tập
- Điền khuyết: Trong hệ sắc tố, sắc tố trực tiếp chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học là ……… ở trung tâm phản ứng.
Đáp án: diệp lục a. - Giải thích: Vì sao cây trồng dưới tán rừng thường có hàm lượng diệp lục b tương đối cao hơn cây ngoài sáng?
Gợi ý đáp án: dưới tán rừng ánh sáng yếu và nghèo ánh sáng đỏ; diệp lục b giúp thu thêm các bước sóng còn lại rồi truyền cho diệp lục a, nên cây thu sáng hiệu quả hơn. - Đúng hay sai: “Carôtenôit chỉ có ở lá già hay lá úa.”
Đáp án: Sai. Carôtenôit có sẵn trong lá xanh, bị diệp lục che màu; chỉ lộ rõ khi diệp lục phân giải.
Tóm tắt cần nhớ
- Thành phần: diệp lục a, diệp lục b, carôtenôit.
- Vị trí: màng thylakoid trong lục lạp.
- Chức năng: hấp thụ – truyền – chuyển hoá năng lượng ánh sáng; carôtenôit có thêm vai trò bảo vệ.
Câu hỏi thường gặp
Sắc tố quang hợp nào là sắc tố chính?
Diệp lục a là sắc tố chính vì nó có mặt ở trung tâm phản ứng và trực tiếp chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học. Diệp lục b và carôtenôit là sắc tố phụ.
Vì sao lá cây có màu xanh lục?
Diệp lục hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ và xanh tím, nhưng hấp thụ rất ít ánh sáng lục. Ánh sáng lục bị phản xạ vào mắt ta nên lá có màu xanh.
Carôtenôit có vai trò gì trong quang hợp?
Carôtenôit hấp thụ ánh sáng và truyền năng lượng cho diệp lục a. Ngoài ra nó bảo vệ diệp lục khỏi bị phá huỷ khi ánh sáng quá mạnh.
Sắc tố quang hợp có trực tiếp giải phóng O2 không?
Không. O2 được giải phóng từ quá trình quang phân li nước ở quang hệ II. Sắc tố chỉ hấp thụ và cung cấp năng lượng ánh sáng cho quá trình này.