So sánh thực vật C3, C4 và CAM


(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Lê Văn Trọng
Ngày gửi: 23h:08' 06-10-2010
Dung lượng: 7.1 MB
Số lượt tải: 266
Số lượt thích: 0 người
Giảng viên: TS Điêu Thị Mai Hoa
Học viên:Lê Văn Trọng
Dương Thị Vĩnh Thạch
Về cơ bản, pha sáng của quang hợp ở tất cả các nhóm thực vật là giống nhau. Pha sáng tạo nguồn năng lượng ATP và hợp chất khử NADPH H+* để khử CO2 thành gluxit và các chất hữu cơ khác trong pha tối.
Trong pha tối có sự khác biệt ở các thực vật. Ngoài con đường cố định CO2 theo chu trình Calvin, tồn tại hai con đường khác cố định CO2 là chu trình C4 và chu trình CAM.Tuỳ thuộc vào con đường cố định CO2 trong quang hợp khác nhau mà người ta chia thế giới thực vật thành 3 nhóm: C3 , C4, CAM
Đặc điểm của nhóm
thực vật C3
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật C3

Ý nghĩa chu trình C3
I- THỰC VẬT C3
Phân bố rộng rãi trên khắp thế giới chủ yếu ở vùng ôn đới và á nhiệt đới: lúa khoai, sắn, khoai, đậu..
I- THỰC VẬT C3
I- THỰC VẬT C3
? Chu trình C3: diễn ra trong chất nền của lục lạp
ở tế bào bao bó mạch.
            Các thực vật C3 chỉ tiến hành một chu trình quang hợp là chu trình C3 hay chu trình Calvin - Benson , tên nhà Bác học Mỹ đầu tiên phát hiện ra chu trình này. Người ta gọi tên chu trình  C3- vì sản phẩm đầu tiên tạo nên trong chu trình này là một hợp chất có 3C là axit photphoglixeric (APG).
 
I- THỰC VẬT C3
1.Giai đoạn cố định CO2:
Ribulozodiphotphat+ CO2-> Cacboxi – Ketopeltitol diphotphat
(RDP)
Cacboxi – Ketopeltitol diphotphat -> axit photphoglixeric
axit photphoglixeric
RDP - cacboxilaza
Axit 1,3 đi photphoglixeric
(ADPG)
2. Giai đoạn khử CO2
Axit diphotphoglixeric + ADPH2
ADPG
Glixeraldehitphotphat
dehidrogenaza
Aldehyt photphoglixeric
ALPG
3.Giai đoạn tái sinh chất nhận CO2
Aldehyt photphoglyxeric
ALPG
Triozophotphatizomeraza
Dihyđroaxetonphotphat
DHAP
Dihyđroaxetonphotphat +Aldehyt photphoglyxeric
DHAP ALPG
Fructozo di P aldolaza
Fructozo 1,6 diphotphat
FDP
Fructozo 1,6 diphotphat
FDP
F 1,6 di photphataza
Fructozophotphat + P vô cơ
FP
Fructozo Photphat + Aldehyt photphoglyxeric
FP ALPG
transketoaza
Erytrozo P +Xilulozo P
F4P Xi 5P
Erytrozo P + Dihyđroaxetonphotphat
F4P DHAP
Sedoheptulozo diphophatadolaza
Sedoheptulozodi photphat
SeDP
3.Giai đoạn tái sinh chất nhận CO2
Sedoheptulozodi photphat
SeDP
Sedoheptulozo diphophataza
Sedoheptulozophotphat + Pvô cơ
SeP
Sedoheptulozophotphat + Aldehyt photphoglyxeric
SeP ALPG
Transketoaza
Ribozo P + Xilulozo P
Xilulozo P
Ribulozo P
Ribulozo –P- epimeraza
Ribozo P
Ribulozo P
Ribulozo DP + ADP
Ribulozo P
Ribulozo photphokinaza
Ribozo photphatizomeaza
Chu trình cố định CO2 ở thực vật C3
ATP
ADP
CO2
NADPH2
NADP
ATP
ADP
I- THỰC VẬT C3
Tĩm t?t :
Chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:
I- THỰC VẬT C3
+ Giai đoạn cố định CO2:
+ Giai đoạn khử:
+ Giai đoạn tái sinh
chất nhận CO2 ban đầu:
R- 1,5 - DP + CO2 -> APG
Cố định CO2
Khử
Tái
sinh
chất
nhận
CO2ban
đầu
APG
ATP, NADPH
AlGP
Như vậy thực vật C3 trong pha tối đã sử dụng 3 ATP và 2 NADPH để cố định CO2
Ý nghĩa của chu trình C3
 Chu trình C3 là chu trình quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật xảy ra trong tất cả thực vật, Trong chu trình tạo ra nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp: C3, C5, C6… là các nguyên liệu để tổng hợp nên các sản phẩm quang hợp thứ cấp như đường, tinh bột, axit amin, protein,
I- THỰC VẬT C3
Đặc điểm của nhóm
thực vật C4
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật C4

Ý nghĩa chu trình C4
II- THỰC VẬT C4
Cy C4 gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (mía, ngô, kê, rau dền, cỏ dại,.)
II- THỰC VẬT C4
II- THỰC VẬT C4
? Chu trình C4: diễn ra trong chất nền của lục lạp
ở tế bào nhu mô.
Đặc điểm của thực vật C4
+ Tế bào thịt lá chứa lục lạp. có cấu trúc grana phát triển, thực hiện chu trình C4.
+ Tế bào bao quanh bó mạch nằm sát cạnh các bó mạch dẫn, chứa lục lạp của tế bào vòng bao quanh bó mạch với cấu trúc grana kém phát triển.
II- THỰC VẬT C4
Chu trình Hatch – Slack – Chu trình C4
- Theo Hatch và Slack, ở một số cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới như mía, ngô, rau dền, cỏ gấu…. Chúng hoạt động quang hợp theo một con đường riêng gọi là con đường quang hợp của thực vật C4.
Quá trình cố định CO2 ở thực vật C4 gồm hai phần:
Phần 1: diễn ra ở tế bào thịt lá theo chu trình C4.
Phần 2: diễn ra ở tế bào bao bó mạch theo chu trình C3
II- THỰC VẬT C4
CO2
Chất 3C
(axit piruvic)
CO2
APG
AlPG
Rib-1,5-điP
C6H12O6
II- THỰC VẬT C4
2.1.Phần 1:Chu trình cacbonxi hóa (sơ bộ cố định CO2 )
Axit pyruvic + ATP
PA
Pyruvatphotphodikinaza
Axit photphoenolpyruvic + ADP
PEP
Axit photphoenolpyruvic +CO2
PEP
photphoenolpyruvatcacboxilaza
Axit Oxaloaxetic + P vô cơ
AOA
Axit Oxaloaxetic + Ribulozodiphotphat
AOA RiDP
Axitphotphoglixeric + Pyruvat
APG AP
Axit Oxaloaxetic
AOA
Axit malic
NADPH2
NADP
Axit pyruvic
AP
malatdehidrogenaza
NH3
Axit Asparatic
2.2. Phần 2:Chu trình tổng hợp Monosaccarit
Chu trình này giống với chu trình Canvil- Benson . Nhưng ở thực vật C4 có hai dạng lục lạp với cấu trúc khác nhau. Do đó chu trình cacbonxi hóa xảy ra ở lục lạp của tế bào mô giậu, còn chu trình tổng hợp monosaccarit xẩy ra ở tế bào bao bó mạch
- Chất nhận CO2 đầu tiên không phải là hợp chất 5C (RDP) mà một chất 3C là photphoenol pyruvic (PEP). Do vậy, sản phẩm đầu tiên trong quang hợp của thực vật này là một hợp chất có 4C là axit oxaloaxetic (AOA).
- Enzym cố định CO2 đầu tiên là PEP-cacboxilaza,là một enzym có hoạt tính mạnh, có ái lực với CO2 gấp 100 lần so với enzym RDP-cacboxilaza. Do vậy, năng lực cố định CO2 ở của thực vật C4 là rất lớn và rất có hiệu quả. Nó có thể cố định CO2 ở nồng độ cực kỳ thấp. Chính vì vậy mà chu trình C4 được chuyên hoá cho việc cố định CO2 có hiệu quả nhất.
II- THỰC VẬT C4
Chu trình c? d?nh CO2 ? th?c v?t C4
Photphoenolpyruvat
PEP
Oxaloacetat
AOA
Aspartat
Malat
NDAPH
NADPH+
Pyruvat
CO2
AMP+ ATP ->2 ADP
C4
CO2
Chu trình Canvil -Benzon
Tế bào thịt lá
Tế bào bao bó mạch
Cầu sinh chất
Mạch dẫn
ATP
AMP +PP
Như vậy quá trình cố định CO2 của thực vật C4 đã tiêu tốn 5 ATP và 2 NADPH
Ngoài ra thực vật C4 có một số đặc tính nổi bật khác như điểm bù CO2 rất thấp vì khả năng cố định CO2 rất cao, không có quang hô hấp sáng hoặc rất yếu nên giảm thiểu sự phân huỷ chất hữu cơ giải phóng CO2 ngoài sáng, cường độ quang hợp thường cao và năng suất sinh vật học cao…
II- THỰC VẬT C4
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật C4
Hoạt động quang hợp của các cây C4 mạnh hơn và có hiệu quả hơn các thực vật khác. Kết quả là năng suất sinh vật học của cây C4 thường rất cao.
Xét về tiến hoá thì các cây C4 có con đường tiến hoá hơn thực vật C3 và CAM.
Đặc điểm của nhóm
thực vật CAM
Sự cố định CO2 trong pha tối của
thực vật CAM

Ý nghĩa chu trình CAM
III- THỰC VẬT CAM
III- THỰC VẬT CAM
Thực vật CAM gồm các loại cây sống trong điều kiện khô hạn và là những loài mọng nước: Xương rồng, Thanh Long, Dứa…
Diễn ra trong chất nền của lục lạp ở tế bào nhu mô.
III- THỰC VẬT CAM
Đồng hóa CO2 ở cây mọng nước – Chu trình CAM
Một số thực vật sống trong điều kiện khô hạn (hoang mạc). Chúng không được phép mở khí khổng vào ban ngày mà chỉ mở vào ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Do vậy CO2 chỉ được xâm nhập vào lá vào ban đêm mà thôi. Nên sự cố định CO2 vào ban đêm và khử CO2 vào ban ngày.
III- THỰC VẬT CAM
Ban đêm, khi nhiệt độ không khí giảm xuống thì khí khổng mở ra để thoát hơi nước và CO2 sẽ xâm nhập vào lá khi khí khổng mở.
III- THỰC VẬT CAM
Axit photphoenolpyruvic + CO2
PEP
Axit Oxaloaxetic
AOA
Matlat
Ban ngày :
Khi khí khổng đóng sẽ diễn ra chu trình Calvin- Benson để tổng hợp các hợp chất hữu cơ
Tinh bột
3 Gluco 6 photphat
3 Alđehit photpho glixeric
3 Ribulozo 5 Photphat
3 Ribulozo 1,5 di photphat
6Axit photpho glixeric
6 photpho enol pyruvat
6 Axit Oxaloaxetic
6 Malat
Chu trình c? d?nh CO2 ? th?c v?t CAM
CO2
6 photphoenol pyruvat
6 Pyruvat
6 2Axit photphoglixeric
6 3Axit photphoglixeric
6 1,3Axit photphoglixeric
Fructo1,6diphotphat
Chu trình
Canvil- Benzon
CO2
III- THỰC VẬT CAM
Ban đêm
(khí khổng mở)
+ Chu trình C4:
diễn ra ban đêm, lúc khí khổng mở.
- Cố định CO2 theo:
- Chất nhận CO2 đầu tiên:
- Sản phẩm đầu tiên:
Hợp chất 4 cacbon
PEP (phôtphoenolpiruvat)
+ Chu trình C3:
diễn ra ban ngày, lúc khí khổng đóng.
Ban ngày
(khí khổng đóng)
III- THỰC VẬT CAM
Như vậy về cơ bản quá trình cố định CO2 ở thực vật CAM là giống với thực vật C4. Nhưng có điểm khác biệt, nếu ở thực vật C4 con đường cố định CO2 được phân biệt về mặt không gian, thì ở CAM được phân biệt về thời gian.
Ý nghĩa của con đường quang hợp của thực vật CAM
- Đây là con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn của các thực vật mọng nước. Nhờ con đường quang hợp này mà khả năng chịu hạn của chúng rất cao, hơn hẳn các thực vật chịu hạn khác.
- Do quang hợp trong điều kiện quá khó khăn nên cường độ quang hợp của các thực vật mọng nước thường thấp, năng suất sinh vật học cũng vào loại thấp và sinh trưởng chậm hơn các thực vật khác.
III- THỰC VẬT CAM
Đặc điểm
giống nhau giữa quá trình cố định CO2 của các nhóm thực vật
- Cả 3 quá trình đều có chu trình Canvin tạo ra AlPG rồi từ đó hình thành một hợp chất cacbohidrat, axit amin , protein, lipit...
- Đều có 3 giai đoạn là giai đoạn cố định CO2 , giai đoạn tái cố định CO2 và giai đoạn tái sinh chất nhận CO2.
Glucose
Tóm lại qúa trình đồng hóa CO2 ở cây xanh là một quá trình phức tạp bao gồm các hướng khác nhau với những sản phẩm khác nhau, các sản phẩm này có quan hệ mật thiết với các quá trình trao đổi chất khác nhau xẩy ra ở cây xanh.
Tài liệu tham khảo:
1.Nguyễn Duy Minh (1981), Quang hợp, NXB Giáo Dục, Tr 68-89
2. Nguyễn Như Khanh,Cao Phi Bằng (2008), Sinh lý học thực vật, NXB Giáo Dục Tr 195-207
3.Phạm Đình Thái - Nguyễn Duy Minh - Nguyễn Lương Hùng (1987), Sinh lý học thực vật, NXB Giáo Dục Tr18 - 48
4.Vũ Văn Vụ(1998) Sinh lý học thực vật, NXB Giáo Dục Tr 88- 103.
Trang Web:
http://www.google.com.vn/
http://vi.wikipedia.org/
http://www.sinhhocvietnam.com/vn/
http://vietsciences1.free.fr/
http://www.hcmbiotech.com.vn/
http:// www.dthu.edu.vn
http:// thuviensinhhoc.com
http://diendankienthuc.net

Mọi đóng góp xin gửi về: Thachdu@gmail.com
Tronghongduc@gmail.com