Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM
Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối (pha cố định $CO_{2}$). Quang hợp ở các nhóm thực vật $C_{3}$, $C_{4}$ và $CAM$ chỉ khác nhau ở pha tối.
I. THỰC VẬT C3
- Thực vật $C_{3}$ phân bố mọi nơi trên trái đất, gồm các loài rêu cho đến các loài cây gỗ trong rừng.
1. Pha sáng
- Là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.
- Pha sáng diễn ra ở tilacôit khi có chiếu sáng.
- Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước, $O_{2}$ được giải phóng là $O_{2}$ của nước.
$2{H_2}O\xrightarrow[{DL}]{{AS}}4{H^ + } + 4{e^ - } + {O_2}$
- ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.
2. Pha tối
- Pha tối ở thực vật $C_{3}$ diễn ra trong chất nền (strôma) của lục lạp.
- Pha tối ở thực vật $C_{3}$ chỉ có một chu trình Canvin, được chia thành 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn cố định $CO_{2}$.
+ Giai đoạn khử APG (axit phôtphoglixêric) $ \rightarrow$ A$l$PG (aldehit phosphoglixeric) $ \rightarrow$ tổng hợp nên ${C_6}{H_{12}}{O_6}$ $ \rightarrow$ tinh bột, axit amin…
+ Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 điP (ribulôzơ – 1,5 điphôtphat).
II. THỰC VẬT C4
- Gồm một số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương…
- Thực vật $C_{4}$ sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao $ \rightarrow$ tiến hành quang hợp theo con đường $C_{4}$.
- Thực vật $C_{4}$ ưu việt hơn thực vật $C_{3}$: Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù $CO_{2}$ thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp hơn, thoát hơi nước thấp hơn $ \rightarrow$ thực vật $C_{4}$ có năng suất cao hơn thực vật $C_{3}$.
- Pha tối của thực vật $C_{4}$ gồm 2 chu trình: chu trình cố định $CO_{2}$ tạm thời (chu trình $C_{4}$) diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá và chu trình tái cố định $CO_{2}$ (chu trình Canvin) diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch. Cả hai chu trình này đều diễn ra vào ban ngày và ở hai nơi khác nhau trên lá.
III. THỰC VẬT CAM
- Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long…
- Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm $ \rightarrow$ cố định $CO_{2}$ theo con đường $CAM$.
- Pha tối ở thực vật $CAM$ gần giống với pha tối ở thực vật $C_{4}$, điểm khác biệt là về thời gian:
+ Ở thực vật $C_{4}$, cả 2 chu trình của pha tối đều diễn ra vào ban ngày.
+ Ở thực vật $CAM$ thì chu trình đầu cố định $CO_{2}$ tạm thời được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và chu trình Canvin tái cố định $CO_{2}$ thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.
