I. Khái quát về sự tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng trong tế bào
Tổng hợp các chất là quá trình chuyển hóa những chất đơn giản thành những chất phức tạp diễn ra trong tế bào với sự xúc tác của enzyme.
Vai trò:
+ Cung cấp nguyên liệu cấu tạo nên tế bào và cơ thể
Ví dụ: sự tổng hợp protein từ các amino acid, tổng hợp nucleic acid từ các nucleotide, tổng hợp lipid từ glycerol và acid béo...
+ Tích lũy năng lượng cho tế bào
Ví dụ: sự hình thành liên kết hóa học giữa nhóm phosphate và ADP tạo thành phân tử ATP...
Tổng hợp có thể chia thành hai giai đoạn:
II. Quang hợp
Quang hợp (quang tổng hợp) là quá trình mà thực vật và các sinh vật quang tự dưỡng (tảo, một số vi khuẩn, một số nguyên sinh vật) khác chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích lũy trong các hợp chất hữu cơ (hay tổng hợp các chất vô cơ thành các chât hữu cơ) nhờ hệ sắc tố quang hợp.
Sắc tố quang hợp ở đây chủ yếu là diệp lục (bào quan bên trong lục lạp).
Quá trình quang hợp diễn ra ở lục lạp và được chia thành hai pha :
+ Pha sáng (phụ thuộc vào ánh sáng)
+ Pha tối (không phụ thuộc vào ánh sáng)
Pha sáng
Diễn ra trên màng thylakoid.
Pha sáng diễn ra đồng thời hai quá trình quang phân ly nước và chuỗi truyền electron
- Chuỗi truyền electron:
+ Các sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid thu nhận năng lượng ánh sáng và chuyển vào trung tâm phản ứng (chứa diệp lục)
+ Trung tâm phản ứng tiếp nhận năng lượng trở nên kích động và truyền electron.
+ Kết quả của chuỗi truyền electron là ATP và NADPH được tổng hợp
- Quang phân ly nước: giải phóng và (bù lại electron cho trung tâm phản ứng).
=> Khi kết thúc pha sáng, có 3 sản phẩm tạo thành là ATP, NADPH và oxy. Oxy sẽ bay vào không khí còn năng lựong ATP và chất khử NADPH sẽ được sử dụng trong pha tối của quang hợp để tạo nên chất hữu cơ cho cây.
Pha tối
Trong pha tối, sẽ được khử thành carbohydrate.
Pha tối khác nhau ở các loại thực vật khác nhau: ở thực vật C3 diễn ra theo chu trình Canvin, ở thực vật C4 diễn ra theo chu trình Hatch-Slack, ở thực vật CAM diễn ra theo chu trình CAM.
Ở bài này, chúng ta chỉ tìm hiểu về chu trình Canvin
Chu trình Canvin diễn ra ở chất nền của lục lạp.
* 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 là hợp chất 3C (Axit photphoglyxeric - APG)
* Giai đoạn khử
+ 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 Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat).
+ Phần lớn AlPG qua nhiều phản ứng cần ATP → tái tạo nên RiDP để khép kín chu trình.
Vai trò của quang hợp
Tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng
Cung cấp nguồn dinh dưỡng nuôi sống gần như toàn bộ sinh giới
Cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, xây dựng và y học
Điều hòa lượng oxygen và carbonic trong khí quyển.
III. Hóa tổng hợp
Là trong những quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ (như glucose) ở một số vi khuẩn.
Hóa tổng hợp là quá trình tế bào chuyển hóa năng lượng hóa học trong các chất vô cơ (ví dụ như ) thông qua các phản ứng oxi hóa – khử thành năng lượng tích lũy trong các hợp chất hữu cơ.
Gồm hai giai đoạn:
+ Chuyển hóa năng lượng từ phản ứng oxi hóa – khử thành năng lượng tích lũy trong ATP và NADH
+ Khử thành glucose.
Các nhóm vi khuẩn hóa tổng hợp chủ yếu gồm:
+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh
+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrogen
+ Nhóm vi khuẩn oxi hóa sắt
Vai trò:
+ Đảm bảo sự tuần hoàn của chu trình vật chất trong tự nhiên
+ Góp phần làm sạch môi trường
+ Tạo ra các mỏ quặng
IV. Quang khử
Quang khử là quá trình quang tổng hợp ở vi khuẩn nhờ các sắc tố quang hợp nằm trên màng sinh chất và trong điều kiện không có
Hay quang khử còn được hiểu là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để khử thành chất hữu cơ.
Vai trò:
+ Cung cấp nguồn chất hữu cơ cho các loài sinh vật dị dưỡng
+ Góp phần điều hòa khí quyển và làm giảm ô nhiễm môi trường.
V. Tổng hợp các phân tử lớn trong tế bào
Các phân tử lớn được tổng hợp qua quá trình sinh tổng hợp từ các chất hữu cơ đơn giản
Ví dụ: tế bào tổng hợp tinh bột, glycogen hoặc cellulose từ glucose; tổng hợp protein từ các amino acid; tổng hợp triglyceride từ glycerol và acid béo.
