So sánh sự khác nhau của quá trình cố định CO2 ở thực vật C3, C4 và CAM

1. Đáp án:

   Giải thích các bước giải:

   Đáp án:Giống nhau ở pha sáng

   gồm: + Quang lí: Diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời => dạng kích thích

   + Quang phân li nước: Sử dụng năng lượng mà diệp lục nhận được để phân li nước theo phương trình

   + Quang hoá: hình thành ATP, NADPH

   Giải thích các bước giải:

   Đặc điểm

   Thực vật C3

   Thực vật C4

   Thực vật CAM

   Môi trường sống

   Khí hậu ôn hòa, cường độ ánh sáng bình thường

   1 số TV nhiệt đới, cận nhiệt đới, cường độ AS mạnh

   TV thân mọng nước vùng khô hạn hoang mạc

   Đại diện

   Lúa, đậu..

   Ngô, mía

   Xương rồng, dứa

   Giải phẫu Kranz [có 2 loại lục lạp]

   Không

   – Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu

   – lá bình thường

   Có

   – Có 2 loại lục lạp ở tế bào mô giậu, tế bào bao bó mạch

   – lá bình thường

   Không

   – Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu

   – lá mọng nước

   Chất nhận CO2đầu tiên

   RDP

   PEP

   PEP

   Sản phẩm đầu tiên

   APG [C3]

   AOA [C4]

   AOA [C4]

   Enzym cacboxyl hoá

   RDP-cacboxylase

   PEP – cacboxylase
   RDP-cacboxylase

   PEP-cacboxylase
   RDP-cacboxylase

   Thời gian cố địnhCO2

   Ngoài sáng

   Ngoài sáng

   Trong tối

   Quang hô hấp

   Cao

   Rất thấp

   Rất thấp

   Nhiệt độ thích hợp

   20 – 30oC

   25 – 35oC

   30 – 40oC

   ức chế quang hợp bởi O2

   Có

   Không

   Có

   Hiệu ứng nhiệt độ cao
   lên quang hợp [30-40oC]

   Kìm hãm

   Kích thích

   Kích thích

   Điểm bù CO2

   Cao[25-100 ppm]

   Thấp [0-10 ppm]

   Thấp [0-5 ppm]

   Điểm bão hoà ánh sáng

   Thấp: 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần

   Cao, khó xác định

   Cao, khó xác định

   Năng suất sinh vật học

   Trung bình đến cao

   Cao

   Thấp

   Sự thoát hơi nước [Nhu cầu nước]

   Cao

   Thấp

   Rất thấp

   Chúc bạn học tốt nhé!!!

3. Đáp án:

   $*$ Thực vật C3 :

   – Đại diện : hầu hết các thực vật

   – Thời gian cố định $CO_{2}$ : ban ngày

   – Sản phẩm ổn địnhđầu tiên : hợp chất 3C [APG]

   – Hiệu suất quang hợp : trung bình

   $*$ Thực vật C4 :

   – Đại diện : mía , ngô , rau dền , cao lương ,…

   – Thời gian cố định $CO_{2}$ : ban ngày

   – Sản phẩm ổn định đầu tiên : hợp chất 4C [AOA]

   – Hiệu suất quang hợp : cao nhất

   $*$ Thực vật CAM :

   – Đại diện : Xương rồng , thanh long , thuốc bỏng ,…

   – Thời gian cố định $CO_{2}$ : ban ngày , ban đêm

   – Sản phẩm ổn định đầu tiên : hợp chất 4C [AOA]

   – Hiệu suất quang hợp : thấp nhất

1. Các nhóm thực vật C3, C4, CAM

– Nhóm C3: Thích hợp với điều kiện khí hậu bình thường như vùng ôn đới. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở tế bào mô giậu.

– Nhóm C4: Thích hợp với điệu kiện môi trường nóng, ẩm. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở cả tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch.

– Nhóm CAM: thích hợp với điều kiện môi trường khô, hạn vùng sa mạc. Quá trình cố định CO2 xảy ra vào ban đêm ở lục lạp tế bào mô giậu.

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4và CAM chỉ khác nhau ở pha tối.

I.THỰC VẬT C3

1. Khái quát về quang họp ở thực vật C3

2. Các pha của quang hợp ở thực vật C3

a.Pha sáng

-Khái niệm: 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 tilacoit khi có chiếu sáng.

-Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước:

• PT:
• Sản phẩm:
  • Oxi: O2 được giải phóng là oxi của nước.
  • ATP: Năng lượng ATP được giải phóng đồng thời bù lại điện tử electron cho diệp lục a
  • NADPH: Các proton H+ đến khử NADP+ thành NADPH
• ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

b.Pha tối

-Diễn ra trong chất nền [stroma] của lục lạp.

- Cần CO2 và sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH.

-Pha tối ở thực vật C3chỉ có chu trình Canvin:

-Thực vật C3phân bố mọi nơi trên trái đất [gồm các loài rêuđếncây gỗ trong rừng].

- Chu trình Canvin gồm 3 giai đoạn:

*Giai đoạn cố định CO2:

• Chất nhận CO2 đầu tiên và duy nhất là hợp chất 5C [Ribulozo- 1,5- điphotphat [RiDP]
• Sản phẩm đầu tiên ổn định của chu trình là hợp chất 3C [Axit photphoglyxeric APG]
• Enzim xúc tác cho phản ứng là RiDP- cacboxylaza

*Giai đoạn khử APG[axit phosphoglixeric] thành AlPG [aldehit phosphoglixeric]:

• APG [axit phosphoglixeric] → AlPG [aldehit phosphoglixeric],ATP, NADPH
• Một phần AlPG tách ra khỏi chu trình và kết hợp với 1 phân tử triozo khác để hình thành C6H12O6 từ đó hình thành tinh bột, axit amin…

*Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 diP [ribulozo- 1,5 diphosphat]:

• Phần lớn AlPG qua nhiều phản ứng cần cung cấp ATP tái tạo nên RiDP để khép kín chu trình

- Sản phẩm: Cacbohidrat.

II.THỰC VẬT C4

1. Các đối tượng thực vật C4

-Gồm 1 số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương …

-Thực vật C4sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao=>tiến hành quang hợp theo chu trình C4.

2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4

- Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch

- Tại tế bào mô giậu diễn ra giai đoạn cố dịnh CO2 đầu tiên

• Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C [phosphoenl piruvic - PEP]
• Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C [axit oxaloaxetic - AOA], sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic [AM] trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.

- Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO2 lần 2

• AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit piruvic
• Axit piruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo lại chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
• Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3

- Thực vật C4 ưu việt hơn thực vật C3:

• Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp →thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3
• Chu trình C4gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đầu theo chu trình C4diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.

III.THỰC VẬT CAM

1. Các đối tượng thực vật CAM

-Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long …

2. Chu trình quang hợp ở thực vật CAM

-Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm=>cố định CO2theo con đường CAM.

- Vào ban đêm, nhiệt độ môi trường xuống thấp, tế bào khí khổng mở ra, CO2 khuếch tán qua lá vào

• Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA.
• AOA chuyển hóa thành AM vận chuyển vào các tế bào dự trữ.

- Ban ngày, khi tế bào khí khổng đóng lại:

• AM bị phân hủy giải phóng CO2 cung cấp cho chu trìnhCanvin và axit piruvic tái sinh chất nhận ban đầu PEP.

- Chu trình CAM gần giống với chu trình C4, điểm khác biệt là về thời gian: cả 2 giai đoạn của chu trình C4 đều diễn ra ban ngày; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO2 được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

Khái niệm

Phần đầu của bài viết so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM, hãy cùng Đâytìm hiểu khái niệm của từng loại thực vật trên nhé!

Thực vật C3 là gì?

Thực vật C3 là nhóm thực vật cố định CO2 theo con đường C3 [chu trình canvin]. Đó là những thực vật mà sản phẩm ban đầu là 3-photphoglycerat với 3 nguyên tử cacbon.

Thực vật C3 còn được gọi là cây ôn đới. Những cây này khử thành khí cacbonic trực tiếp trong lục lạp.

Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh, là xuất hiện trước thực vật C4. Hiện nay, thực vật C3 vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái Đất. Chúng gồm các loài rêu đến các cây gỗ lớn phân bố rộng khắp mọi nơi.

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.

Thực vật C4 là gì?

Thực vật C4 là nhóm thực vật cố định dioxide cacbon thành các hợp chất đường 4 cacbon để đi vào chu trình C3 hoặc chu trình calvin. Thực vật C4 bao gồm một số loại sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, ngô, cao lương [miến lúa].

Thực vật C4 sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm. Vì vậy, các loài cây C4 có khả năng thích ứng nhiệt độ cao, cường độ quang hợp cao [cần nhiều ánh sáng], nhu cầu nước thấp [chịu hạn tốt].

Đặc điểm bên ngoài của dòng thực vật C4 là lá nhỏ và mảnh, chứa ít nước. Do vậy, C4 ít bị mất nước và héo úa khi gặp nhiệt độ cao như các loại C3 [ngay cả khi bị cắt đứt ra khỏi thân thì là vẫn xanh trong nhiều giờ thậm chí nhiều ngày].

Thực vật CAM là gì?

Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism [trao đổi chất axít Crassulacea]. Đây là nhóm thực vật cố định cacbon dioxide bằng con đường CAM hoặc chuyển hóa axit Crassulacean.

CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn. Chúng bao gồm các loài tìm thấy trong sa mạc [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,…