Tại sao lại gọi là nhóm thực vật C3 vị?
|
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. $2{H_2}O\xrightarrow[{DL}]{{AS}}4{H^ + } + 4{e^ - } + {O_2}$
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. Cố định cacbon C3 là một kiểu trao đổi chất để cố định cacbon trong quang hợp ở thực vật. Quá trình này chuyển hóa dioxide cacbon và ribuloza bisphotphat (RuBP, một đường chứa 5-cacbon) thành 3-photphoglyxerat thông qua phản ứng sau: Chu trình Calvin 6 CO2 + 6 RuBP 12 3-photphoglyxerat Phản ứng này diễn ra ở mọi thực vật như là bước đầu tiên trong chu trình Calvin. Ở thực vật C4, dioxide cacbon được tạo ra từ malat và tham gia vào phản ứng này chứ không phải trực tiếp từ không khí. Các loài thực vật nào chỉ tồn tại duy nhất theo kiểu cố định cacbon C3 được gọi là thực vật C3 và chúng có xu hướng phát triển tốt trong các khu vực với các điều kiện sau: cường độ ánh sáng Mặt Trời và nhiệt độ là vừa phải, hàm lượng dioxide cacbon là khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, nước ngầm đầy đủ. Chu trình đồng hóa carbon theo hình thức quang hợp C3 có đặc điểm là hiệu quả đồng hóa thấp khi nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh. Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh, là xuất hiện trước thực vật C4 và hiện nay vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái Đất. Thực vật C3 phải sinh sống tại các khu vực với nồng độ dioxide cacbon cao là do RuBisCO thông thường kết hợp phân tử oxy vào RuBP thay vì phân tử dioxide cacbon. Điều này phá vỡ RuBP thành phân tử đường 3-cacbon có thể còn lại trong chu trình Calvin, cùng hai phân tử glycolat và hai phân tử này bị oxy hóa thành dioxide cacbon, làm lãng phí năng lượng của tế bào. Nồng độ cao của dioxide cacbon làm giảm cơ hội để RuBisCO kết hợp với phân tử oxy. Thực vật C4 và thực vật CAM có cơ chế thích nghi cho phép chúng tồn tại trong các khu vực mà tại đó thực vật không thể lấy được nhiều dioxide cacbon. + C4: Cố định cacbon C4 là một trong ba phương pháp, cùng với cố định cacbon C3 và quang hợp CAM, được thực vật trên đất liền sử dụng để "cố định" điôxít cacbon (liên kết các phân tử CO2 dạng khí thành các hợp chất hoà tan trong thực vật) để sản xuất đường thông qua quang hợp. Các loài thực vật sử dụng cơ chế cố định cacbon C4 được gọi chung là thực vật C4. + (tham khảo thêm) CAM: Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao đổi chất axít Crassulacea), là một kiểu cố định cacbon phức tạp trong một số thực vật quang hợp. CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn, bao gồm các loài tìm thấy trong sa mạc (ví dụ, xương rồng hay dứa). Nó được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này lần đầu tiên được phát hiện ra, là họ Cảnh thiên (Crassulaceae, bao gồm các loài thực vật mọng nước như cảnh thiên, thuốc bỏng v.v). |
