• Không có kết quả nào được tìm thấy

- Các chất khoáng:

Trong tài liệu PGS.TS. NGUYỄN QUANG PHỔ (Trang 49-53)

Thiếu bất cứ một loại chất khoáng nào trong cây đều ảnh hưởng đến sự hình thành diệp lục.

Sắt (Fe) :Thiếu Fe thường làm cho cây bị vàng (bệnh sinh lý chlorôtse).

+Trổng cây trong dung dịch thiếu Fe, nhưng cung cấp muối có chứa Pyrol thì cây vẫn xanh, chứng tỏ trong cây Fe có tác dụng xúc tiến sự hình thành Pyrol là một mắt xích trong sự tạo thành diệp lục.

+ Có ý kiến cho rằng Fe có liên quan đến quá sự hình thành prôtêin của lục lạp -NitơịN) :

Nitơ có ảnh hưởng rõ rệt đến sự hình thành diệp lục, vì nitơ tham gia vào sự hình thành prôtêin, glyxin (là nguyên liệu để tổng hợp nhân PyroỊ).

- ô x y :

- Tổng hợp diệp lục có liên quan chặt chẽ đến hô hấp cung cấp nãng

lượng và chất trung g ia n cần thiết c h o sự tạo thành d iệp lục.

- Khi đưa cây bị vàng úa ra ánh sáng trong điều kiện thiếu ôxy thì cây vản hồi xanh, chứng tỏ giai đoạn lừ prôtôclorôphyl chuyển thành diệp lục không cần ôxy.

III. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH QUANG HỢP:

A- CÁC HỌC THUYẾT c ũ VỂ QUANG HỢP:

Mặc dù phương trình cơ bản của quang hợp rất đơn giản nhưng bản chất của quá trình lại vô cùng phức tạp. Quá trình nghiên cứu để tìm ra bản chất đã trải qua nhiều giả thuyết khác nhau:

1) Giả thuyết của Bayer(1870):

-Theo Bayer thì sản phẩm quang hợp đầu tiên là anđêhyt formic, sau đó anđêhyt formic ngưng tụ lại thành đường. Quá trình đó như sau:

COr-...->C 0+1/2 02

H ^ ơ —- ...> H2+ 1/2 O2

C 0 + H2 --- >CH2ơ 6 C H 2 O - ... - > Q H | 2 0 ,

Thuyết này bị phủ định bởi những thành tựu nghiên cứu hiện đại đã chứng minh rằng ôxy thải ra trong quang hợp là từ H2O chứ không phải từ CO2 . Mặt khác CO không phải là nguồn c cho quang hợp. Hơn nữa người ta không tìm thấy anđêhyt focmic trong cây.

2) Giả thuyết của W ilstater và Sol (1916):

Thuỵết này cho rằng cacbônic trước kết hợp với nước tạo thành

H2CO3, sau đ ó a x it n à y kết hợp với d iệ p lục để tạo thành hợp chất p e r ô x y t có

năng lượng cao.

CO2 + HO - C^- OH 0

^ .„M g - o - CH ....M g + H O - C - O H

o o

Nhờ tác dụng của enzim mà phức hợp perôxyt được lách thành anđêhyt và giải phóng diệp lục.

o

—Mg - o - CH

o

— M g + C H 2 O + 2O 2 6 C H P ____ _ Q H ,2 0(,

Thuyết này có tiến bộ hơn vì đã chú ý đến vai trò của diệp lục và enzym trong quang hợp. Song vẫn còn sai lầm là cho rằng sản phẩm đầu tiên của quang hợp vẫn là anđêhyt íocmic va ôxy thải ra trong quang hợp là từ cacbonic.

B - T H U Y Ế T H IỆ N ĐẠI VỀ QUANG H Ộ P:

Có thể nói tóm tất về thuyết hiện đại quang hợp, đó là;

Q ung họp là m ột quá trình oxy hoá khử, gồm có 2 pha sáng và Tối xen k ẽ nhau .

/ / Quang hợp là một quá trình Oxy hoá - khử:

- Phân biệt quá trình oxy hoá và quá trình khử:

+ Quá trình oxy hoá:

Là quá trình nhận oxy (+ O), hoặc mất H (- H), cho điện tử (- e).

49

+ Quá trình khử:

Là quá trình mất oxy (- O), hoặc nhận (+ H), nhận điện tử (+ e).

- Trong quang hợp, nguyên liệu là CO2 và H2O.

+ Công thức cấu tạo của CO2 là: o = c = o , sản phẩm cuối cùng đường QH|20(ì , như vậy ,trong quang hợp, CO2 bị khử và nó là chất ôxy hoá.

H + Công thức cấu tạo của phân tử nước là: o

H

Trong quá trình quang hợp, H2O cuối cùng sẽ tạo thành oxy phân tử (O2), còn H được tách khỏi nước để khử CO2 thành đường glucôza C6Hj2 0 6.

Như vậy H2O trong quang hợp đã bị ô xy hoá và nó là chất khử.

- Ta có thể biểu diễn sơ đồ oxy hoá - khử của quá trình quang hợp như sau:

T I r i r

CO2 + 2H2O --- [CH2Ọ] + H2O + O2 - 114 kcal

+ Từ sơ đồ trên cho thấy để khử hết oxy của CO2 thì cần 4 nguyên tử H (trong đó 2H dùng cho khử c thành đường, còn 2H thì bị khử thành H2O)

2/ Quang hợp là một quá trình gồm có 2 pha sáng và tối xen k ẽ nhau:

Bắt đầu từ nghiên cứu của Blackman (1915) về hệ số Qio trong quang hợp.

Ta biết rằng nếu là phản ứng hoá học thuần tuý thì hệ số nhiệt độ Qio = 2 (tức nhiệt độ tăng lên 10°c thì cường độ phản ứng tăng lên 2 lần), còn đối với các

phản ứng quang hoá thì hệ sô Qio = 1. Thực tế trong quang hợp hệ sỏ Qio khi

thì = 1 , nhưng c ó khi lại = 2.

Từ đó ông kết luận, Quang hợp gồm 2 phản ứng, đó là:

+ Phản ứng tối: cần nhiệt.

+ Phản ứng sáng: Cần ánh sáng.

Tất cả những phản ứng không cần ánh sáng, chỉ cần nhiệt độ được gọi là pha tối. Ngược lại những phản không cần nhiệt độ chỉ cần ánh sáng thì gọi là pha sáng.

Trong quang hợp có 2 pha sáng và tối xẩy ra đổng thời và xen kẽ nhau.

Giả thiết của Blackman đã được Richter chứng minh bằng thí nghiệm tạo ánh sáng nhấp nháy (sáng, tối) bằng đĩa giấy bị cắt góc khác nhau: 10", 36”, 180'’,... (1/36, 1/10, 1/2). Thời gian được chiếu sáng khi cho đĩa quay giữa

nguồn sáng chiếu và lá quang hợp kết quả là: trong thời gian 1 giây có 50 lần

nhấp nháy: (xen kẽ nhau).

4- Lần sáng: 0,0034gy Lần tối: 0,0166gy.

Cho thấy sản phẩm quang hợp tăng gấp 4 lần so với chiếu sáng liên tục.

- Pha sáng và pha tối tròng quang hợp là hoàn toàn khác nhau về bản chất.

Sau đây sẽ tìm hiểu đặc điểm cơ bản của từng pha ;

* PHA SÁNG QUANG HỢP

- Pha sáng quang hợp bao gồm những phản ứng quang hoá cố định năng lương ánh sáng, xẩy ra trong hạt sắc tố (grana) của lục lạp.

- Pha sáng quang hợp có thể chia ra làm 2 giai đoạn.

1. G iai đoạn qu ang vật l ý :

Theo Têrenhin và Crasnôpski: Diệp lục sau khi nhận 1 quang tử ánh sáng t.hì hy sẽ chuyển sang trạng thái kích thích DL*với thời gian 10 ' ^ - 10 '^

gy. Sau đó sẽ trở về trạng thái cơ sở, hoặc tiếp tục chuyển sang trạng thái kích thích dài hơn (bền), gọi là trạng thái kích thích bậc 3 (hay là biradican = DLy ).

DL + hy \ ^ D ư \ ^ Dly

Khi diệp lục ở trạng thái bị kích thích, ở mức năng lượng cao sẽ bật ra

đ iện tử có n ăn g lượng c a o đi v à o d â y ch u y ề n đ iện tử (e).

2. G iai đoạn quang hoá. Có 2 giai đoạn sau:

*al Quang phân ly nước.

Đây là một phản ứng quan trọng của pha sáng quang hợp, phản ứng quang phân li nước do Hill tìm ra từ năm 1937.

- Bằng thí nghiệm của mình, Hill đã chứng minh rằng CO2 là chất oxy hoá trong quang hợp (nếu được thay thế bằng một chất oxy hoá thích đáng khác) thì trong điểu kiện có ánh sáng và diệp lục thì quá trình quang phân li nước vẫn xẩy ra (H2O -> I/2O2 + 2H)

V í dụ: dùng Oxalat ferickalium chẳng hạn:

4 K ,F e (C 2 0 4 )3 + 2H 2O 4 K ,F e ( C 2 0 4 ) , + 4H + O 21

Trong đó: cho nên có thể viết lại phương trình như sau:

Fe'^^ + I/2H2O ^ + I/2O2 + H

Nêu dùng quinon, cũng có khả năng xẩy ra phản ứng Hill:

51

9H a/s

+ 2 H2O --- 02^^ +2H

DL

ó (quinon) OH (hydrôquinon)

+ Sự tham gia của diệp lục trong quang phân li nước như sau; Diệp lục hấp thu 4 phôtôn ánh sáng để chuyển thành trạng thái bị kích thích:

4DL‘

4DLH + 4 0 H 4DL + 4 h y ^

4DL‘ + 4H2O ^ 40H -> 2H2O + O2

Có thể tóm tắt;

2H2O — > 4H^ + ơ2

sau khi tạo ra 4DLH sẽ chuyển H cho NADP:

4DLH + 2NADP ^ 2NADPH2 + 4DL.

b! Quá trình biến quang năng thành hoá năng:

- Vấn đề đặt ra trong quang hợp thì quang năng biến thành hoá năng như thế nào?

+ Năm 1943, Ruben cho rằng nối cao năng pyrôphôtphat là ncfi tích luỹ năng lượng trong pha sáng quang hợp.

+ Sau đó Arnon đã chứng minh giả thiết đúng đắn của Ruben và đưa ra học thuyết phôlphorin hoá - quang hoá. Theo Amon, quang nãng chuyển thành hoá năng bao gồm 2 quá trình: phôtphorin hoá vòng và phôtphorin hoá không vòng.

Trong tài liệu PGS.TS. NGUYỄN QUANG PHỔ (Trang 49-53)