Quang hợp

- Là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản nhờ năng lượng ánh sáng với sự tham gia của hệ sắc tố.

- Trong sinh giới, chỉ có thực vật, tảo và một số vi khuẩn có khả năng quang hợp.

- Phương trình tổng quát:

- Diễn ra ở màng tilacôit (hạt grana trong lục lạp) cần ánh sáng.

- Năng lượng ánh sáng được các sắc tố quang hợp (diệp lục) hấp thu, thực hiện quang phân li nước qua chuỗi truyền êlectron quang hợp để tổng hợp ATP, NADPH đồng thời giải phóng O₂ (có nguồn gốc từ nước).

Năng lượng ánh sáng + H₂O + NADP⁺ + ADP + P_i → NADPH + ATP + O₂

- Diễn ra tại chất nền của lục lạp (strôma) và không cần ánh sáng.

- Sử dụng ATP và NADPH của pha sáng để khử CO₂ (cố định) thành cacbohyđrat.

- Có một số con đường cố định CO₂: C₃, C₄, CAM. Trong đó, con đường C₃ là con đường phổ biến nhất (chu trình Canvin), bao gồm 3 giai đoạn:

• Cố định CO₂: CO₂+ RiDP → Hợp chất 6C → APG (3C)
• Khử APG: APG (3C) → AlPG (3C)
• Tái sinh chất nhận và tổng hợp cacbohidrat:

           AlPG (3C) → RiDP (5C)

           AlPG (3C) → C₆H₁₂O₆ (glucôzơ)

- Ngoài con đường tổng hợp chất hữu cơ bằng năng lượng ánh sáng, còn có con đường hóa tổng hợp, tổng hợp chất hữu cơ nhờ năng lượng của các phản ứng oxi hóa khử ở các vi sinh vật tự dưỡng:

• Vi khuẩn lưu huỳnh: oxi hóa H₂S tạo ra năng lượng tổng hợp chất hữu cơ.
• Vi khuẩn nitrit hóa, nitrat hóa: oxi hóa các hợp chất chứa nito (NH₃, HNO₂).
• Vi khuẩn sắt: chuyển hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ thu năng lượng.

- Từ glucôzơ thông qua quá trình hô hấp sẽ tạo ra các axit hữu cơ, từ đó tổng hợp nên các chất khác như protein, lipit...

- Quang hợp và hô hấp là hai quá trình trái ngược nhau nhưng chúng có mối liên hệ chặt chẽ, thống nhất, quá trình này là tiền đề cho quá trình kia. Hô hấp sử dụng sản phẩm của quang hợp, cung cấp năng lượng, giải phóng CO₂. Quang hợp sử dụng CO₂ để tạo nên chất hữu cơ và O₂, cung cấp nguyên liệu cho hô hấp.