Bùi Khánh Thu
Member
- Xu
- 25,443
Hóa tổng hợp là gì? Quang tổng hợp là gì? Chúng ta cùng tìm hiểu bài ''Hóa tổng hợp và quang tổng hợp'' của môn sinh học lớp 10 nhé
I. HOÁ TỔNG HỢP
1. Khái niệm
Hóa tổng hợp là quá trình đồng hoá CO2 nhờ năng lượng của các phản ứng oxy hoá để tổng hợp thành các chất hữu cơ khác nhau của cơ thể.
2. Phương trình tổng quát:
A (Chất vô cơ) + O2 (Vi sinh vật) -> AO2 + Năng lượng (Q)
CO2 + RH2 + Q (Vi sinh vật) -> Chất hữu cơ
(Trong đó: Q là năng lượng do các phản ứng oxy hoá khử tạo ra; RH2 là chất cho hydro)
3. Các nhóm vi khuẩn hoá tổng hợp
a) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa lưu huỳnh
* Có khả năng oxy hoá H2S tạo ra năng lượng rồi sử dụng một phần nhỏ để tổng hợp chất hữu cơ:
2H2S + O2 → 2H2O + 2S + Q
2S + 2H2O + 3O2 → 2 H2SO4 + Q
CO2 + 2H2S + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O + 2S
* Vai trò: Hoạt động của nhóm vi khuẩn này đã góp phần làm sạch môi trường nước.
b) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa nitơ.
Nhóm vi khuẩn tự dưỡng này đông nhất, gồm 2 nhóm nhỏ:
- Các vi khuẩn nitrit hoá (như Nitrosomonas): Oxy hoá NH3 thành axit nitro để lấy năng lượng.
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + Q
6% năng lượng giải phóng được dùng để tổng hợp glucôzơ từ CO2
CO2 + 4H + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O
- Các vi khuẩn nitrat hoá (như Nitrobacter): oxy hoá HNO2 thành HNO3
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + Q
7% năng lượng giải phóng được dùng để tổng hợp glucôzơ từ CO2
CO2 + 4H + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O
* Vai trò: Trong tự nhiên, đảm bảo chu trình tuần hoàn vật chất.
c) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa sắt
Bằng cách oxy hoá sắt hoá trị 2 thành sắt hoá trị 3:
4FeCO3 + O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + Q
Một phần năng lượng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ.
* Vai trò: Nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn này mà Fe(OH)3 kết tủa dần dần tạo ra các mỏ sắt.
Ngoài ra, còn có nhóm vi khuẩn hydro có khả năng oxy hoá hydro phân tử (H2) và sử dụng một phần năng lượng được giải phóng để tổng hợp chất hữu cơ.
II. QUANG TỔNG HỢP (QUANG HỢP)
1. Khái niệm
Là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ (CO2 và H2O) nhờ năng lượng ánh sáng do các sắc tố quang hợp hấp thu được và chuyển hoá, tích luỹ ở dạng năng lượng hoá học tiềm tàng trong các hợp chất hữu cơ của tế bào.
CO2 + H2O (ánh sáng, diệp lục) -> [CH2O] + O2
Cacbohidrat
2. Sắc tố quang hợp: Có 2 nhóm chính
a. Thành phần:
* Sắc tố chính: Clorophyl (chất diệp lục) có vai trò hấp thu quang năng: Diệp lục a, Diệp lục b.
* Sắc tố phụ: Gồm 2 loại:
- Carotenoid: Gồm Caroten và Xantophyl.
- Phicobilin: Ở tảo, thực vật bậc thấp.
Vi khuẩn quang hợp (Vi khuẩn lam) chỉ có Clorophyl.
b. Vai trò:
- Sắc tố chính: Hấp thu quang năng, có khả năng hấp thu ánh sáng có chọn lọc, có khả năng cảm quang và tham gia trực tiếp trong các phản ứng quang hoá → nhờ đó các phản ứng quang hợp diễn ra.
- Sắc tố phụ: Hấp thu được khoảng 10% - 20% tổng năng lượng ánh sáng do lá cây hấp thu được và chuyển cho chlorophyll. Khi cường độ ánh sáng quá cao, các sắc tố phụ có tác dụng bảo vệ chất diệp lục khỏi bị phân huỷ.
3. Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.
a) Pha sáng của quang hợp (pha cần ánh sáng)
* Vị trí: Xảy ra ở cấu trúc hạt grana của lục lạp, trong các túi dẹp (màng tilacoit).
* Diễn biến:
- Biến đổi quang lý: Diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng trở thành dạng kích động điện tử (electron).
- Biến đổi quang hoá: Diệp lục ở trạng thái kích động chuyền năng lượng cho các chất nhận để thực hiện 3 quá trình:
+ Quang phân ly nước: H2O (as, dl) -> 2H+ + 2e- + 1/2O2
+ Hình thành chất khử mạnh:
Ở thực vật: NADP + 2H+ -> NADPH + H+
Ở vi khuẩn quang hợp: NAD + 2H+ -> NADH + H+
+ Tổng hợp ATP: ADP + Pi (á,dl) -> ATP + H2O
* Kết luận:
- Nguyên liệu của pha sáng là H2O, ánh sáng, NADP, ADP.
- Sản phẩm của pha sáng là: O2, ATP, NADPH (thực vật) hoặc NADH (vi khuẩn quang hợp).
- Sơ đồ tổng quát:
NLAS + H2O + NADP+ + ADP + Pi (sắc tố quang hợp) -> ATP + O2 + NADPH
b) Pha tối của quang hợp
* Vị trí: Trong chất nền (stroma) của lục lạp ở cây xanh và tảo hoặc trong tế bào chất của vi khuẩn quang hợp.
* Cơ chế:
Pha tối là pha khử CO2 nhờ ATP và NADPH (hay NADH) được hình thành trong pha sáng để tạo các hợp chất hữu cơ (C6H12O6)
Pha tối được thực hiện theo ba chu trình tướng ứng với ba nhóm thực vật: C3, C4, CAM. Trong các con đường đó Chu trình C3 là con đường phổ biến nhất. Chu trình C3 hay chu trình Canvin được diễn ra theo sơ đồ:
+ CO2 được cố định bởi chất nhận CO2 là chất RiDP để tạo thành hợp chất hữu cơ đầu tiên chứa 3 Cacbon là APG.
+ APG được khử bởi ATP và NADPH (lấy từ pha sáng) thành AlPG.
+ 1 phần AlPG được tách ra tổng hợp Glucozo, phần còn lại sẽ tái sinh chất nhận RiDP.
* Phân biệt 2 pha quang hợp:
III. MỐI LIÊN QUAN GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP
Tổng kết: Chúng ta vừa tìm hiểu thế nào là hóa tổng hợp, thế nào là quang tổng hợp, mối quan hệ giữa hô hấp và quang hợp cùng đó là cách phân biệt pha sáng, pha tối trong quang hợp. Chúc các bạn một ngày tốt lành!
I. HOÁ TỔNG HỢP
1. Khái niệm
Hóa tổng hợp là quá trình đồng hoá CO2 nhờ năng lượng của các phản ứng oxy hoá để tổng hợp thành các chất hữu cơ khác nhau của cơ thể.
2. Phương trình tổng quát:
A (Chất vô cơ) + O2 (Vi sinh vật) -> AO2 + Năng lượng (Q)
CO2 + RH2 + Q (Vi sinh vật) -> Chất hữu cơ
(Trong đó: Q là năng lượng do các phản ứng oxy hoá khử tạo ra; RH2 là chất cho hydro)
3. Các nhóm vi khuẩn hoá tổng hợp
a) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa lưu huỳnh
* Có khả năng oxy hoá H2S tạo ra năng lượng rồi sử dụng một phần nhỏ để tổng hợp chất hữu cơ:
2H2S + O2 → 2H2O + 2S + Q
2S + 2H2O + 3O2 → 2 H2SO4 + Q
CO2 + 2H2S + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O + 2S
* Vai trò: Hoạt động của nhóm vi khuẩn này đã góp phần làm sạch môi trường nước.
b) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa nitơ.
Nhóm vi khuẩn tự dưỡng này đông nhất, gồm 2 nhóm nhỏ:
- Các vi khuẩn nitrit hoá (như Nitrosomonas): Oxy hoá NH3 thành axit nitro để lấy năng lượng.
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + Q
6% năng lượng giải phóng được dùng để tổng hợp glucôzơ từ CO2
CO2 + 4H + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O
- Các vi khuẩn nitrat hoá (như Nitrobacter): oxy hoá HNO2 thành HNO3
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + Q
7% năng lượng giải phóng được dùng để tổng hợp glucôzơ từ CO2
CO2 + 4H + Q → 1/6 C6H12O6 + H2O
* Vai trò: Trong tự nhiên, đảm bảo chu trình tuần hoàn vật chất.
c) Nhóm vi khuẩn lấy năng lượng từ các hợp chất chứa sắt
Bằng cách oxy hoá sắt hoá trị 2 thành sắt hoá trị 3:
4FeCO3 + O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + Q
Một phần năng lượng được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp chất hữu cơ.
* Vai trò: Nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn này mà Fe(OH)3 kết tủa dần dần tạo ra các mỏ sắt.
Ngoài ra, còn có nhóm vi khuẩn hydro có khả năng oxy hoá hydro phân tử (H2) và sử dụng một phần năng lượng được giải phóng để tổng hợp chất hữu cơ.
II. QUANG TỔNG HỢP (QUANG HỢP)
1. Khái niệm
Là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ (CO2 và H2O) nhờ năng lượng ánh sáng do các sắc tố quang hợp hấp thu được và chuyển hoá, tích luỹ ở dạng năng lượng hoá học tiềm tàng trong các hợp chất hữu cơ của tế bào.
CO2 + H2O (ánh sáng, diệp lục) -> [CH2O] + O2
Cacbohidrat
2. Sắc tố quang hợp: Có 2 nhóm chính
a. Thành phần:
* Sắc tố chính: Clorophyl (chất diệp lục) có vai trò hấp thu quang năng: Diệp lục a, Diệp lục b.
* Sắc tố phụ: Gồm 2 loại:
- Carotenoid: Gồm Caroten và Xantophyl.
- Phicobilin: Ở tảo, thực vật bậc thấp.
Vi khuẩn quang hợp (Vi khuẩn lam) chỉ có Clorophyl.
b. Vai trò:
- Sắc tố chính: Hấp thu quang năng, có khả năng hấp thu ánh sáng có chọn lọc, có khả năng cảm quang và tham gia trực tiếp trong các phản ứng quang hoá → nhờ đó các phản ứng quang hợp diễn ra.
- Sắc tố phụ: Hấp thu được khoảng 10% - 20% tổng năng lượng ánh sáng do lá cây hấp thu được và chuyển cho chlorophyll. Khi cường độ ánh sáng quá cao, các sắc tố phụ có tác dụng bảo vệ chất diệp lục khỏi bị phân huỷ.
3. Cơ chế quang hợp: Có tính chất hai pha.
a) Pha sáng của quang hợp (pha cần ánh sáng)
* Vị trí: Xảy ra ở cấu trúc hạt grana của lục lạp, trong các túi dẹp (màng tilacoit).
* Diễn biến:
- Biến đổi quang lý: Diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng trở thành dạng kích động điện tử (electron).
- Biến đổi quang hoá: Diệp lục ở trạng thái kích động chuyền năng lượng cho các chất nhận để thực hiện 3 quá trình:
+ Quang phân ly nước: H2O (as, dl) -> 2H+ + 2e- + 1/2O2
+ Hình thành chất khử mạnh:
Ở thực vật: NADP + 2H+ -> NADPH + H+
Ở vi khuẩn quang hợp: NAD + 2H+ -> NADH + H+
+ Tổng hợp ATP: ADP + Pi (á,dl) -> ATP + H2O
* Kết luận:
- Nguyên liệu của pha sáng là H2O, ánh sáng, NADP, ADP.
- Sản phẩm của pha sáng là: O2, ATP, NADPH (thực vật) hoặc NADH (vi khuẩn quang hợp).
- Sơ đồ tổng quát:
NLAS + H2O + NADP+ + ADP + Pi (sắc tố quang hợp) -> ATP + O2 + NADPH
b) Pha tối của quang hợp
* Vị trí: Trong chất nền (stroma) của lục lạp ở cây xanh và tảo hoặc trong tế bào chất của vi khuẩn quang hợp.
* Cơ chế:
Pha tối là pha khử CO2 nhờ ATP và NADPH (hay NADH) được hình thành trong pha sáng để tạo các hợp chất hữu cơ (C6H12O6)
Pha tối được thực hiện theo ba chu trình tướng ứng với ba nhóm thực vật: C3, C4, CAM. Trong các con đường đó Chu trình C3 là con đường phổ biến nhất. Chu trình C3 hay chu trình Canvin được diễn ra theo sơ đồ:
+ CO2 được cố định bởi chất nhận CO2 là chất RiDP để tạo thành hợp chất hữu cơ đầu tiên chứa 3 Cacbon là APG.
+ APG được khử bởi ATP và NADPH (lấy từ pha sáng) thành AlPG.
+ 1 phần AlPG được tách ra tổng hợp Glucozo, phần còn lại sẽ tái sinh chất nhận RiDP.
* Phân biệt 2 pha quang hợp:
| Điểm phân biệt | Pha sáng | Pha tối |
| Điều kiện | Cần ánh sáng | Không cần ánh sáng |
| Nơi diễn ra | Hạt granna, tại màng tilacoit. | Chất nền (Stroma) |
| Nguyên liệu | H2O, NADP+, ADP | CO2, ATP, NADPH |
| Sản phẩm | ATP, NADPH, O2 | Đường glucozơ... |
III. MỐI LIÊN QUAN GIỮA HÔ HẤP VÀ QUANG HỢP
| Đặc điểm | Hô hấp | Quang hợp |
| 1. PTTQ | C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O + NL (ATP + nhiệt năng) | CO2 + 2H2O A. sáng [CH2O] + O2 Lục lạp cacbonhidrat |
| 2. Nơi thực hiện | Ti thể | Lục lạp |
| 3. Năng lượng | Giải phóng | Tích luỹ |
| 4. Sắc tố | Không có | Có sắc tố |
| 5. Đặc điểm khác | Diễn ra ở mọi TB, vào mọi lúc | Chỉ có ở TB QH (phần xanh của TV) khi có đủ ánh sáng. |
