- Quang hợp là gì?
- Các loại quang hợp
- Đặc điểm quang hợp
- Phương trình quang hợp
- Các giai đoạn quang hợp
- Tầm quan trọng của quang hợp
Chúng tôi giải thích quang hợp là gì, đặc điểm, phương trình và các giai đoạn của nó. Ngoài ra, tại sao nó lại quan trọng đối với các hệ sinh thái trên thế giới.
Quang hợp là gì?
Quang hợp là quá trình sinh hóa nhờ đó cây, tảo và vi khuẩn chuyển đổi quang hợp vật chất vô cơ (carbon dioxide và nước) trong chất hữu cơ (đường), tận dụng Năng lượng đến từ ánh sáng mặt trời. Đây là cơ chế chính của dinh dưỡng của tất cả sinh vật tự dưỡng có chất diệp lục, là sắc tố cần thiết cho quá trình quang hợp.
Quang hợp tạo thành một trong những cơ chế sinh hóa quan trọng nhất trên hành tinh vì nó liên quan đến việc sản xuất các chất dinh dưỡng hữu cơ lưu trữ năng lượng ánh sáng đến từ mặt trời vô tư phân tử hữu ích (cacbohydrat). Trên thực tế, tên của quá trình này bắt nguồn từ tiếng nói của người Hy Lạp ảnh, "ánh sáng và sự tổng hợp, "Thành phần".
Sau khi quang hợp, các phân tử hữu cơ được tổng hợp có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng hóa học để hỗ trợ các quá trình quan trọng, chẳng hạn như hô hấp tế bào và các phản ứng khác là một phần của sự trao đổi chất sau đó sinh vật sống.
Để thực hiện quá trình quang hợp, cần có sự hiện diện của chất diệp lục, một sắc tố nhạy cảm với ánh sáng mặt trời, tạo cho thực vật và tảo có màu xanh đặc trưng. Sắc tố này được tìm thấy trong lục lạp, các bào quan tế bào có kích thước khác nhau, đặc trưng của tế bào rau, đặc biệt là các tế bào lá nuôi (của lá). Lục lạp chứa một tập hợp các chất đạm Y enzim cho phép phát triển các phản ứng phức tạp là một phần của quá trình quang hợp.
Quá trình quang hợp là cần thiết cho hệ sinh thái và cho mạng sống như chúng ta biết, vì nó cho phép tạo ra và lưu thông chất hữu cơ và cố định chất vô cơ. Ngoài ra, trong quá trình quang hợp oxy, oxy mà hầu hết các sinh vật cần cho quá trình sản xuất của chúng được tạo ra. thở.
Các loại quang hợp
Có thể phân biệt hai loại quang hợp, tùy thuộc vào các chất được cơ thể sử dụng để thực hiện phản ứng:
- Quang hợp oxy. Nó được đặc trưng bởi việc sử dụng Nước uống (H2O) để khử cạc-bon đi-ô-xít (CO2) tiêu thụ. Trong kiểu quang hợp này, không chỉ tạo ra đường hữu ích cho cơ thể mà còn thu được oxy (O2) như một sản phẩm của phản ứng. Thực vật, tảo và vi khuẩn lam thực hiện quá trình quang hợp tạo oxy.
- Quang hợp Anoxygenic. Cơ thể không sử dụng nước để khử carbon dioxide (CO2) mà thay vào đó, sử dụng ánh sáng mặt trời để phân hủy các phân tử hydro sulfua (H2S) hoặc khí hydro (H2). Loại quang hợp này không tạo ra oxy (O2) và thay vào đó giải phóng lưu huỳnh như một sản phẩm của phản ứng. Quang hợp Anoxygenic được thực hiện bởi cái gọi là vi khuẩn lưu huỳnh màu xanh lá cây và màu tím, có chứa các sắc tố quang hợp được nhóm lại dưới tên gọi là chất diệp lục khuẩn, khác với chất diệp lục của thực vật.
Đặc điểm quang hợp
Ở thực vật và tảo, quá trình quang hợp diễn ra trong các bào quan gọi là lục lạp.
Nói chung, quang hợp được đặc trưng bởi những điều sau đây:
- Đó là một quá trình sinh hóa tận dụng ánh sáng mặt trời để thu được các hợp chất hữu cơ, tức là quá trình tổng hợp các chất dinh dưỡng từ các nguyên tố vô cơ như nước (H2O) và carbon dioxide (CO2).
- Nó có thể được thực hiện bởi nhiều sinh vật tự dưỡng, miễn là chúng có sắc tố quang hợp (quan trọng nhất là diệp lục). Đó là quá trình dinh dưỡng của thực vật (cả trên cạn và dưới nước), tảo, thực vật phù du, vi khuẩn quang hợp. Một số ít động vật có khả năng quang hợp, kể cả sên biển Elysia chlorotica và kỳ nhông đốm Ambystoma maculatum (cái sau làm được điều đó nhờ cộng sinh với một loại rong biển).
- Ở thực vật và tảo, quá trình quang hợp diễn ra trong các bào quan chuyên biệt gọi là lục lạp, trong đó có chất diệp lục. Vi khuẩn quang hợp cũng sở hữu chất diệp lục (hoặc các sắc tố tương tự khác), nhưng chúng không có lục lạp.
- Có hai loại quang hợp, tùy thuộc vào chất được sử dụng để cố định carbon từ carbon dioxide (CO2). Quang hợp oxy sử dụng nước (H2O) và tạo ra oxy (O2), được thải ra môi trường xung quanh. Quang hợp Anoxygenic sử dụng hydro sulfua (H2S) hoặc khí hydro (H2), và không tạo ra oxy mà thay vào đó giải phóng lưu huỳnh.
- Kể từ thời Hy Lạp cổ đại, mối quan hệ giữa ánh sáng mặt trời và thực vật đã được công nhận. Tuy nhiên, những tiến bộ trong nghiên cứu và hiểu biết về quang hợp bắt đầu trở nên quan trọng nhờ sự đóng góp của một loạt các nhà khoa học liên tiếp từ thế kỷ 18, 19 và 20. Ví dụ, người đầu tiên chứng minh quá trình tạo oxy trong thực vật là giáo sĩ người Anh Joseph Priestley (1732-1804) và người đầu tiên đưa ra phương trình cơ bản của quá trình quang hợp là nhà thực vật học người Đức Ferdinand Sachs (1832-1897). Sau đó, sinh hóa Melvin Calvin người Mỹ (1911-1997), đã có một đóng góp to lớn khác, làm sáng tỏ chu trình Calvin (một trong những giai đoạn của quá trình quang hợp), đã mang về cho ông giải Nobel Hóa học vào năm 1961.
Phương trình quang hợp
Phương trình tổng quát cho quá trình quang hợp oxy như sau:
Cách đúng để lập phương trình này về mặt hóa học, tức là phương trình cân bằng cho phản ứng này, như sau:
Các giai đoạn quang hợp
Quang hợp là một quá trình hóa học xảy ra trong hai giai đoạn khác nhau: giai đoạn sáng (hoặc sáng) và giai đoạn tối, được gọi như vậy bởi vì chỉ giai đoạn thứ nhất tham gia trực tiếp vào sự có mặt của ánh sáng mặt trời (không có nghĩa là giai đoạn thứ hai nhất thiết phải xảy ra trong bóng tối. ).
- Giai đoạn ánh sáng hoặc quang hóa. Trong giai đoạn này, các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng diễn ra bên trong cây, tức là cây bắt năng lượng mặt trời nhờ chất diệp lục và sử dụng nó để sản xuất ATP và NADPH. Tất cả bắt đầu khi phân tử diệp lục tiếp xúc với bức xạ mặt trời và điện tử lớp vỏ bên ngoài của nó bị kích thích, tạo ra chuỗi vận chuyển điện tử (tương tự như điện lực), được sử dụng để tổng hợp ATP (adenosine triphosphate) và NADPH (nicotine adenine dinucleotide phosphate). Sự phân hủy phân tử nước trong một quá trình được gọi là "quang phân" cho phép phân tử diệp lục lấy lại điện tử mà nó bị mất khi bị kích thích (cần có sự kích thích của một số phân tử diệp lục để thực hiện pha sáng). Kết quả của sự quang phân của hai phân tử nước, một phân tử oxy được tạo ra được giải phóng cho bầu khí quyển như một sản phẩm phụ của giai đoạn quang hợp này.
- Giai đoạn tối hoặc tổng hợp. Trong giai đoạn này, diễn ra trong chất nền hoặc chất nền của lục lạp, thực vật sử dụng carbon dioxide và tận dụng các phân tử được tạo ra trong giai đoạn trước (năng lượng hóa học) để tổng hợp vật liệu xây dựng các chất hữu cơ thông qua một mạch các phản ứng hóa học rất phức tạp được gọi là Chu trình Calvin-Benson. Trong chu trình này, và thông qua sự can thiệp của các enzym khác nhau, ATP và NADPH đã hình thành trước đó, glucose được tổng hợp từ carbon dioxide mà cây lấy từ khí quyển. Sự kết hợp của carbon dioxide trong Các hợp chất hữu cơ được gọi là cố định cacbon.
Tầm quan trọng của quang hợp
Quang hợp là một quá trình quan trọng và trung tâm trong sinh quyển vì nhiều lý do. Đầu tiên và rõ ràng nhất là nó tạo ra oxy (O2), một loại khí cần thiết cho quá trình hô hấp ở cả môi trường và nước. không khí. Không có thực vật, hầu hết các sinh vật sống (bao gồm con người) họ chỉ đơn giản là không thể sống sót.
Mặt khác, bằng cách hấp thụ nó từ môi trường xung quanh, thực vật cố định carbon dioxide (CO2), chuyển nó thành chất hữu cơ. Khí này, mà chúng ta thở ra khi hít thở, có khả năng độc hại nếu nó không được giữ trong giới hạn nhất định.
Bởi vì thực vật sử dụng carbon dioxide để tạo ra món ăn, sự suy giảm đời sống thực vật trên hành tinh ảnh hưởng đến sự gia tăng của khí này trong khí quyển, nơi nó hoạt động như một tác nhân của sự nóng lên toàn cầu. Ví dụ, CO2 hoạt động như một khí của hiệu ứng nhà kính, ngăn ngừa sự dư thừa nhiệt điều đó đạt đến Trái đất tỏa ra ngoài khí quyển. Người ta ước tính rằng mỗi năm các sinh vật quang hợp cố định dưới dạng các chất hữu cơ khoảng 100.000 triệu tấn carbon.