Trả lời nhanh
Thực vật quang hợp được vì tế bào lá chứa lục lạp, bên trong có diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng cùng hệ enzyme biến đổi CO2 và H2O thành chất hữu cơ (glucose) và giải phóng O2. Thêm vào đó, lá có phiến mỏng, nhiều khí khổng, gân lá dẫn nước và chất hữu cơ nên rất thuận lợi cho quá trình này.
Quang hợp là gì? Phương trình tổng quát
Quang hợp là quá trình cây xanh dùng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ. Năng lượng ánh sáng được biến thành hoá năng tích trữ trong liên kết hoá học của đường glucose.
Phương trình tổng quát:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 (điều kiện: ánh sáng, diệp lục)
Kiểm tra cân bằng: mỗi vế có 6 nguyên tử C, 12 nguyên tử H và 18 nguyên tử O.
Vì sao thực vật làm được điều đó? 5 lý do chính
1. Tế bào có lục lạp – “nhà máy” quang hợp
Lục lạp là bào quan có ở tế bào thịt lá và các tế bào xanh khác. Lục lạp có màng kép, bên trong là hệ thống túi dẹt gọi là thylakoid xếp chồng thành grana, xung quanh là chất nền (stroma).
- Thylakoid (màng tilacoit): chứa diệp lục và chuỗi vận chuyển electron – nơi diễn ra pha sáng.
- Stroma: chứa enzyme cố định CO2 (như RuBisCO) – nơi diễn ra pha tối (chu trình Calvin).
Động vật không có lục lạp nên không tự quang hợp được. Đây là điểm khác biệt cốt lõi.
2. Có diệp lục hấp thụ ánh sáng
Diệp lục (chlorophyll a, b) cùng các sắc tố phụ như carotenoid hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ và xanh tím, còn phản xạ nhiều ánh sáng lục. Vì thế mắt ta thấy lá có màu xanh. Năng lượng hấp thụ được dùng để kích thích electron của diệp lục, mở đầu cho chuỗi phản ứng.
3. Có hệ enzyme và các chất mang electron
Quang hợp gồm hai pha nối tiếp nhau:
| Đặc điểm | Pha sáng | Pha tối (chu trình Calvin) |
|---|---|---|
| Vị trí | Màng thylakoid | Chất nền stroma |
| Nguyên liệu | H2O, ánh sáng, ADP, NADP+ | CO2, ATP, NADPH |
| Sản phẩm | ATP, NADPH, O2 | Carbohydrate (glucose, tinh bột) |
| Cần ánh sáng trực tiếp? | Có | Không trực tiếp, dùng ATP và NADPH từ pha sáng |
Ở pha sáng, nước bị quang phân li: 2H2O → 4H+ + 4e– + O2. Do đó O2 thải ra có nguồn gốc từ nước, không phải từ CO2. Thiếu hệ enzyme này, dù có ánh sáng cũng không tạo được chất hữu cơ.
4. Lá có cấu tạo phù hợp
- Phiến lá dẹt, diện tích lớn: hứng được nhiều ánh sáng.
- Biểu bì có lớp cutin trong suốt: ánh sáng xuyên qua, hạn chế mất nước.
- Mô giậu: nhiều lục lạp, xếp sát nhau ở phía trên lá nhận ánh sáng.
- Mô xốp có nhiều khoảng trống: khí CO2 khuếch tán dễ.
- Khí khổng: cổng trao đổi CO2 vào và O2 ra.
- Gân lá (mạch gỗ, mạch rây): đưa nước, muối khoáng đến lá và vận chuyển sản phẩm đi nuôi cây.
5. Có nguồn nguyên liệu và năng lượng sẵn có
CO2 lấy từ không khí qua khí khổng. Nước và muối khoáng do rễ hút, theo mạch gỗ lên lá. Ánh sáng là nguồn năng lượng gần như vô tận. Ba yếu tố này cùng với lục lạp tạo nên đủ “bộ điều kiện” để quang hợp.
Mẹo nhớ nhanh
Nhớ câu: “Lục lạp – Diệp lục – Enzyme – Lá – Nguyên liệu”. Hãy tự hỏi: có nơi diễn ra, có chất bắt sáng, có “thợ” xúc tác, có cấu trúc thuận lợi, có nguyên liệu thì phản ứng mới chạy.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng O2 sinh ra từ CO2. Thực ra O2 đến từ sự quang phân li nước.
- Nghĩ pha tối chỉ xảy ra ban đêm. Pha tối chỉ là cách gọi vì không cần ánh sáng trực tiếp; nó xảy ra chủ yếu khi ban ngày có đủ ATP và NADPH.
- Cho rằng lá màu xanh vì hấp thụ ánh sáng lục. Ngược lại, diệp lục phản xạ ánh sáng lục.
- Nhầm quang hợp với hô hấp. Quang hợp tổng hợp chất hữu cơ, tích luỹ năng lượng; hô hấp phân giải chất hữu cơ, giải phóng năng lượng.
- Cho rằng chỉ lá mới quang hợp. Mọi bộ phận xanh có lục lạp (thân non, quả xanh) đều có thể quang hợp, chỉ là lá chiếm vai trò chính.
Bài luyện tập
Câu 1. Một chiếc lá bị che kín bằng giấy đen trong 2 ngày. Lá này còn quang hợp được không? Vì sao?
Đáp án: Không. Thiếu ánh sáng thì pha sáng không diễn ra, không tạo được ATP và NADPH nên pha tối cũng dừng lại.
Câu 2. Vì sao lá cây có phần màu trắng (lá khảm trắng) quang hợp yếu hơn phần xanh?
Đáp án: Phần trắng thiếu diệp lục (hoặc không có lục lạp hoạt động) nên không hấp thụ được ánh sáng để quang hợp.
Câu 3. Đóng bớt khí khổng khi trời quá nóng khô có lợi và hại gì?
Đáp án: Lợi: giảm mất nước. Hại: CO2 vào lá ít đi nên quang hợp giảm.
Kết luận
Thực vật quang hợp được nhờ sự phối hợp giữa cấu trúc (lục lạp, lá, khí khổng, mạch dẫn), sắc tố (diệp lục), enzyme và nguyên liệu (CO2, H2O, ánh sáng). Khi trả lời bài tự luận, em nên nêu đủ các ý này kèm phương trình tổng quát để đạt điểm tối đa.
Câu hỏi thường gặp
Bộ phận nào của tế bào thực vật thực hiện quang hợp?
Lục lạp. Pha sáng diễn ra ở màng thylakoid, pha tối (chu trình Calvin) diễn ra ở chất nền stroma của lục lạp.
Vì sao động vật không quang hợp được?
Tế bào động vật không có lục lạp và diệp lục, cũng không có hệ enzyme cố định CO2 như thực vật nên không tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ bằng ánh sáng.
Khí oxi thải ra khi quang hợp có nguồn gốc từ đâu?
Từ nước. Trong pha sáng, nước bị quang phân li giải phóng O2, H+ và electron.
Cây không có màu xanh (lá đỏ, tím) có quang hợp được không?
Có, vì lá vẫn chứa diệp lục nhưng bị che bởi các sắc tố khác như carotenoid, anthocyanin. Diệp lục vẫn hấp thụ ánh sáng để quang hợp.