Nội dung chính sinh học 11 cánh diều Bài 4: Quang hợp ở thực vật

BÀI 4. QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

1. Khái niệm quang hợp ở thực vật

 Quang hợp ở thực vật là quá trình lục lạp hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng để chuyển hóa CO₂ và H₂O thành hợp chất hữu cơ (C₆H₁₂O₆).

Bản chất của quá trình quang hợp là chuyển hoá năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học tích luỹ trong các hợp chất hữu cơ. Trung tâm của quá trình này chính là hệ sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid.

1. Hệ sắc tố quang hợp

- Quá trình quang hợp diễn ra theo hai pha:

+ Pha sáng (pha hấp thụ năng lượng ánh sáng)

+ Pha đồng hóa CO₂ (cố định CO₂)

1. Pha sáng

- Cơ chế: Hệ sắc tố quang hợp hấp thụ và chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học tích luỹ trong NADPH và ATP, đồng thời giải phóng O₂

2. Pha đồng hóa CO₂

Cơ chế của pha đồng hoá CO₂: Sử dụng sản phẩm của pha sáng (NADPH và ATP) để chuyển hóa CO, thành hợp chất hữu cơ (C₆H₁₂O₆) theo phương trình tổng quát:

III. Vai trò của quang hợp.

Vai trò của quang hợp ở thực vật:

+ Đối với cây: tạo ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống và chất hữu cơ, giúp kiến tạo tế bào và cơ thể thực vật.

+  Đối với sinh vật: tạo ra O2 chất hữu cơ và năng lượng cung cấp cho các sinh vật khác.

+ Đối với sinh giới: hấp thụ CO2 và giải phóng O2 giúp điều hoà khí hậu và duy trì tầng ozone. Chuyển hoá NLAS thành năng lượng hoả học tích luỹ trong chất hữu cơ, cung cấp nguồn nguyên liệu và năng lượng cho sinh giới.

+ Quang hợp cung cấp nguyên liệu hình thành các chất hữu cơ, khoảng 90- 95% vật chất khô của thực vật là chất hữu cơ, vì vậy, quang hợp có vai trò quyết định đến năng suất cây trồng.

1. Các nhân tố ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật
2. Ánh sáng

- Ánh sáng là nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình quang hợp.

-  Điểm bù ánh sáng: Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp và cường độ hô hấp bằng nhau.

- Điểm bão hoà ánh sáng: Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp đạt cực đại.

Mỗi loài thực vật thích nghi với cường độ ánh sáng có điểm bù ánh sáng và điểm bão hoà ánh sáng khác nhau.

+ Cường độ ánh sáng, thành phần quang phổ và thời gian chiếu sáng đều ảnh hưởng đến quá trình quang hợp ở thực vật. Hiệu quả của quang hợp tăng khi tăng cường độ ánh sáng và đạt giá trị cực đại ở điểm bão hoà ánh sáng, vượt qua điểm bão hoà ánh sáng, cường độ quang hợp có thể bị giảm.

2. Nồng độ CO2

CO2 trong không khí là nguồn nguyên liệu của quá trình quang hợp.

- Điểm bù CO2: Nồng độ CO2 mà tại đó cường độ quang hợp và cường độ hô hấp bằng nhau.

- Điểm bão hoà CO2: Nồng độ CO2 mà tại đó cường độ quang hợp cực đại. Nếu vượt quá trị số bão hoà, cường độ quang hợp cũng không tăng thêm.

+ Điểm bù CO2 là nồng độ CO2  tại đó lượng CO2 sử dụng cho quá trình quang hợp tương đương với lượng CO2  tạo ra trong quá trình hô hấp. Khi tăng nồng độ CO2  thì cường độ quang hợp cũng tăng tỉ lệ thuận, sau đó tăng chậm cho tới khi đến giá trị bão hòa (nồng độ CO2  khoảng 0,06 – 0,1%).

3. Nhiệt độ

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình quang hợp thông qua sự ảnh hưởng đến hoạt hoá của enzyme xúc tác các phản ứng trong pha sáng và pha tối.

- Ngoài ba yếu tố trên, hàm lượng nước và các nguyên tố khoáng cũng có sự ảnh hưởng đến quá trình quang hợp ở thực vật.

+ Cường độ quang hợp tăng khi tăng nhiệt độ. Khi vượt qua ngưỡng nhiệt tối ưu, cường độ quang hợp bắt đầu giảm. Ngưỡng nhiệt tối ưu của thực vật C3 dao động trong khoảng 20 – 30 oC ngưỡng nhiệt tối ưu của thực vật C4 dao động trong khoảng 25 – 35 °C, còn ở thực vật CAM là 30 – 40 °C.

Biện pháp kĩ thuật và công nghệ cao năng suất cây trồng

Biện pháp kĩ thuật và công nghệ nâng cao năng suất cây trồng liên quan đến quá trình quang hợp thường được áp dụng dựa trên một số cơ sở sau:

+ Cải tạo tiềm năng của cây trồng.

+ Tăng diện tích lá.

+ Sử dụng hiệu quả nguồn sáng.

+ Tăng cường nguồn sáng.