Quang hợp là gì? Đây hẳn là khái niệm đã quá quen thuộc với tất cả chúng ta vì nó được dạy ngay trong chương trình sinh học ở phổ thông. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ vấn đề này, và ý nghĩa của quang hợp. Hôm nay hãy cùng thapgiainhietliangchi.com tìm hiểu xem thế nào là quang hợp cũng như ý nghĩa của quá trình quang hợp đối với sự sống nhé.
1. Quang hợp là gì?
Khác với con người cũng như các loài động vật, thực vật có thể tổng hợp tất cả những chất thiết yếu cho sự sống của mình. Bởi vậy mà trừ một vài loại thực vật ký sinh bắt buộc, còn hầu hết thực vật đều được phân vào nhóm tự dưỡng. Điều tạo nên khả năng kỳ diệu này của cây xanh chính là: “quá trình quang hợp”.
Quang hợp hay còn gọi là quang tổng hợp, đây chính là quá trình tiếp nhận nhận sau đó chuyển hóa năng lượng ánh sáng Mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn để tạo ra hợp chất hữu cơ phục vụ chính nó cũng như làm nguồn thức ăn cho hầu hết các sinh vật trên Trái Đất.
2. Vai trò của quang hợp
Quang hợp ở thực vật có vai trò gì không? Đây là hoạt động có ý nghĩa quan trọng đối với sự sống của các sinh vật trên trái đất, vì nó tạo ra khí Oxy là nguồn sống của mọi sinh vật.
Sau đây là những ý nghĩa của quang hợp mang lại:
– Giúp tổng hợp chất hữu cơ: phản ứng quang hợp của cây xanh sinh ra các hợp chất hữu cơ, chính là nguồn thức ăn cho tất cả các sinh vật, đây cũng là nguyên liệu cho ngành công nghiệp và ngành dược.
– Tích lũy năng lượng: phản ứng quang hợp giúp chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời thành các liên kết hóa học, từ đó giúp các loài động vật có năng lượng sống.
– Vai trò cực kỳ quan trọng của cơ chế quang hợp ở thực vật đó là điều hòa không khí: quá trình quang hợp và hô hấp của cây giúp hấp thụ khí cacbonic, giải phóng khí oxy và nước có tác dụng quan trọng để trong việc tạo ra không khí trong lành, khiến cho hiệu ứng nhà kính giảm đi, điều hòa không khí.
3. Ý nghĩa của quang hợp ở thực vật
– Hầu hết các sản phẩm được sản xuất nhờ quá trình quang hợp của cây xanh đều có thể là nguồn cung cấp thức ăn.
– Cây xanh quang hợp còn mang đến năng lượng cho sự sống của trái đất.
– Quá trình quang hợp ở thực vật cũng là nguồn cung cấp quan trọng cho các nguyên liệu ngành công nghiệp và dược liệu.
4. Cây quang hợp như thế nào?
Ở những phần có màu xanh của mình, cây có thể thực hiện cơ chế quang hợp nhờ sự trợ giúp của các lục lạp. Mục đích là tạo ra đường (glucose) và khí oxi (O2). 3 thành phần không thể thiếu của quá trình quang hợp là nước mà cây thu được qua rễ, khí cacbonic (CO2) lấy qua lỗ thở trên lá cây và ánh sáng từ mặt trời. Không có ánh sáng thì cây không thể nào quang hợp được.
Quá trình quang hợp ở thực vật có thể được biểu diễn qua phương trình quang hợp của cây xanh sau:
6CO2 + 12 H2O –> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Glucose sinh ra từ quá trình này được chuyển hóa thành các hợp chất khác như xenlulo và tinh bột. Đây chính là thức ăn của con người chúng ta và các loài động vật khác, cũng như là nguồn gỗ để phục vụ những nhu cầu của con người.
5. Những thông tin cần biết liên quan đến quang hợp ở thực vật là gì?
Có thể nói cơ chế quang hợp ở thực vật là quá trình không thể thiếu với sự sống ở trái đất, chúng ta hãy đi tìm hiểu sâu hơn về nó nhé.
5.1. Lá và cấu trúc lá
+ Bên ngoài của lá:
- Thiên nhiên đã tạo ra lá cây với diện tích bề mặt lớn mục đích là để dễ dàng hấp thụ các tia sáng.
- Bên cạnh đó thì phiến lá mỏng rất thuận tiện cho việc hấp thụ và thải ra 1 cách dễ dàng.
- Ngoài ra thì khí khổng trong lớp biểu bì của mặt lá giúp khí cacbonic có thể dễ dàng khuếch tán đến lục lạp.
+ Bên trong của lá:
- Chất diệp lục chứa nhiều ở các tế bào mô của lá, được phân bố ở bên dưới lớp biểu bì mặt trên của lá, nhằm hấp thụ trực tiếp được các tia sáng chiếu lên bề mặt của chiếc lá.
- Tế bào xốp chứa khá là ít chất diệp lục hơn so với mô giậu, đồng thời nằm ở phía dưới của phiến lá. Trong mô xốp có rất nhiều khoảng trống để tạo điều kiện cho khí O2 có thể phân tán dễ dàng đến các tế bào chứa các sắc tố quang hợp.
- Hệ gân lá chứa mạch dẫn có các tế bào nhu mô bao quanh. Đây được xem là một con đường cung cấp nước cùng với các ion khoáng cho quá trình quang hợp.
- Hơn nữa còn rất nhiều tế bào trong lá, ở các tế bào đó có chứa chất lục lạp với các hệ sắc tố quang hợp. Đây được gọi là bào quan quang hợp.
5.2. Bản chất của ánh sáng
Có thể thấy là không có quá trình quang hợp thì cây xanh không thể tự nuôi sống bản thân mình. Vậy nói vui thì ánh sáng chính là “thức ăn” của cây xanh.
Ánh sáng có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh lý của thực vật. Trong thành phần quang phổ của ánh sáng thì diệp lục chỉ hấp thụ một số tia sáng. Những tia sáng nào bị diệp lục hấp thụ mới có thể phát sinh quang hợp. Tia mà diệp lục hấp thụ nhiều nhất là tia đỏ, có cường độ quang hợp lớn nhất.
Hầu hết các loại rau, cây ăn quả thì cần được nhận ánh sáng 1 ngày từ 6 – 8 tiếng. Trong điều kiện thiếu sáng, cây không thể nào tươi tốt, thường chúng sẽ ốm yếu, dài, lá vàng, cây còi cọc kém phát triển.
Tuy nhiên không phải lúc nào cũng đem cây ra nắng được, ánh nắng vào buổi trưa có thể khiến cây chết khô. Tốt nhất là nên tận dụng nắng buổi sáng cho đến tầm 11 giờ trưa và buổi chiều tầm sau 2 giờ.
5.3. Chất diệp lục và các sắc tố phụ
Các sắc tố quang hợp là những chất hấp thụ và phản xạ những bước sóng nhất định của ánh sáng. Các loài thực vật hấp thụ các bước sóng khác nhau và tạo ra các màu sắc khác nhau chủ yếu là màu xanh lá cây, vàng, đỏ.
Màu sắc mà cây có chính là ánh sáng được phản chiếu bởi các sắc tố, một sắc tố hấp thụ các bước sóng nhất định. Những sắc tố không hấp thụ sẽ phản ánh chúng cho ta thấy màu sắc của cây.
Các sắc tố quang hợp ở thực vật có thể được chia thành 2 loại: diệp lục và carotenoid.
– Chất diệp lục
Chất diệp lục mà ta hay nghe thực chất là một loại sắc tố màu xanh có ở lục lạp của lá.
Diệp lục đóng vai trò cơ bản trong tất cả các sắc tố tham gia vào quá trình quang hợp. Vậy cho nên các sắc tố quang hợp khác được gọi là các sắc tố phụ.
Việc sử dụng các sắc tố phụ cho phép hấp thụ một phạm vi bước sóng lớn hơn vậy cho nên có thể nhận được nhiều năng lượng hơn từ ánh sáng mặt trời.
Lá cây có màu xanh là do chất diệp lục khi quang hợp chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời chuyển hóa ra các chất hữu cơ. Ánh sáng được cây hấp thụ mạnh nhất nằm trong vùng hồng đỏ và xanh tím. Trong khi đó màu xanh thì hấp thụ rất ít nên bị phản lại mắt ta đã khiến ta nhìn thấy lá có màu xanh.
– Carotenoid
Carotenoid cũng là một nhóm sắc tố quang hợp quan trọng. Khác với diệp lục, chúng hấp thụ ánh sáng xanh lam và tím.
Carotenoid cung cấp màu sắc tươi sáng mà trái cây thể hiện; ví dụ màu đỏ của cà chua là do sự có mặt của lycopene, màu vàng của ngô thì lại do zeaxanthin, và màu cam của vỏ cam là do carotene.
Với vai trò như các sắc tố quang hợp khác, carotenoids giúp thu ánh sáng nhưng ngoài ra nó còn có một vai trò quan trọng khác đó là loại bỏ năng lượng không cần thiết từ Mặt trời.
Tuy nhiên carotenoids phải chuyển năng lượng hấp thụ vào diệp lục chứ không thể trực tiếp sử dụng năng lượng của ánh sáng để quang hợp. Bởi vậy chúng được coi là sắc tố phụ. Một ví dụ khác về sắc tố phụ dễ nhìn thấy là fucoxanthin, cho màu nâu của rong biển và tảo cát.
Carotenoids được chia thành 2 loại là: xanthophylls và carotenoids.
- Carotene
-
- Carotene là các hợp chất hữu cơ truyền màu vàng, cam hoặc đỏ cho hoa, trái cây, và rễ.
- Carotene phổ biến nhất là Beta carotene, tiền chất của vitamin A và được coi là rất quan trọng đối với động vật. Có thể bắt gặp dễ dàng ở cà rốt, khoai lang, bí đỏ, cà chua, đu đủ… trẻ em thường được cho ăn các thực phẩm này để chống các bệnh về mắt do thiếu vitamin A.
- Xanthophyll
-
- Xanthophyll là các sắc tố màu vàng có cấu trúc phân tử tương tự như các carotenoid, nhưng với sự khác biệt là chúng có chứa các nguyên tử O2. Nó có màu sắc nhạt hơn so với carotene, chứa nhiều trong xà lách xoăn, rau bó xôi, bí đỏ.
5.4. Cấu trúc của lục lạp và màng quang hợp
– Lục lạp là bộ phận biến năng lượng mặt trời hấp thụ được thành năng lượng hóa học để cung cấp cho toàn bộ thế giới sinh vật. Nó có hình bầu dục có thể xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng.
– Màng bảo vệ lục lạp là màng kép
– Hệ thống màng quang hợp:
Đây là 1 tập hợp màng có chứa sắc tố quang hợp nó được sắp xếp không có định hướng nào. Những màng này như các chồng đĩa xếp chồng lên nhau tạo thành cấu trúc được gọi là các hạt grama.
Nơi phân bố hệ sắc tố quang hợp gọi là màng tilacoit, ở đây xảy ra các phản ứng sáng.
Vị trí xảy ra các phản ứng quang phân li nước và quá trình tổng hợp ATP trong quang hợp là xoang tilacoit.
Chất nền stroma: bên trong là 1 khối cơ chất không màu , chứa các enzim quang hợp và là nơi diễn ra các phản ứng của pha tối
5.5. Các giai đoạn của quang hợp
Các giai đoạn của quang hợp là gì? Quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối như sau:
- Pha sáng
– Diễn ra ở màng tilacôit. Quá trình này cần ánh sáng.
– NLAS được các sắc tố quang hợp hấp thu qua chuỗi truyền electron quang hợp để tổng hợp ATP và NADPH cùng với đó giải phóng O2 (có nguồn gốc từ nước).
NLAS + H2O + NADP+ + ADP + Pi → NADPH + ATP + O2.
- Pha tối
– Không cần ánh sáng. Quá trình này diễn ra tại chất nền của lục lạp.
– Nó dùng ATP và NADPH của pha sáng để khử khí cacbonic (cố định) thành cacbohyđrat.
– Ở đây có một số con đường cố định khí cacbonic: C3, C4, CAM. Theo đó, C3 là con đường phổ biến nhất được gọi là chu trình Canvin.
5.6. Chu trình cacbon
Cacbon là nền tảng của tất cả sự sống trên Trái đất, cần thiết để hình thành các phân tử phức tạp như protein và DNA. Nguyên tố này cũng được tìm thấy trong bầu khí quyển của chúng ta dưới dạng khí cacbonic (CO2). Cacbon giúp điều hòa nhiệt độ Trái đất, tạo ra sự sống, là thành phần quan trọng trong thực phẩm duy trì sự sống của chúng ta và cung cấp nguồn năng lượng chính để thúc đẩy nền kinh tế toàn cầu của chúng ta.
Chu trình cacbon mô tả quá trình trong đó các nguyên tử cacbon liên tục di chuyển từ khí quyển đến Trái đất và sau đó quay trở lại bầu khí quyển. Vì hành tinh của chúng ta và bầu khí quyển của nó tạo thành một môi trường khép kín, lượng carbon trong hệ thống này không thay đổi. Nơi cacbon nằm – trong khí quyển hoặc trên Trái đất – liên tục thay đổi.
Con người đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon thông qua các hoạt động như đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc phát triển đất đai. Kết quả là lượng cacbon dioxide trong khí quyển tăng lên nhanh chóng; nó đã lớn hơn đáng kể so với bất kỳ thời điểm nào trong 800.000 năm qua.
5.7. Các sản phẩm của quang hợp ở thực vật là gì?
Qua những kiến thức ở trên mà thapgiainhietliangchi.com đã chia sẻ thì có thể thấy là quá trình quang hợp và hô hấp của cây sẽ giúp thực vật có thể sử dụng chính ánh sáng mặt trời để biến nước, CO2 trở thành chất dinh dưỡng và giải phóng khí O2.
Vậy sản phẩm của quang hợp nghe qua cũng khá là đơn giản nhỉ: Glucose và Oxy.
Trong thực tế thì vai trò của quang hợp với toàn bộ sự sống trên trái đất là vô cùng lớn, vì nó nuôi sống cây xanh, giúp chúng ta hít thở, bảo vệ trái đất không bị nướng chín vì ánh sáng mặt trời.
Hơn nữa bởi vì đứng đầu chuỗi thức ăn, cho nên việc quang hợp ở thực vật là vô cùng quan trọng. Thực vật là loài sinh vật tự dưỡng nên nếu không có quang hợp, nó sẽ không thể trưởng thành và phát triển dẫn đến những sinh vật tiếp theo trong chuỗi thức ăn sẽ chết đói, gây ra sự nguy hiểm cho hệ sinh thái trong đó có cả con người.
5.8. Quá trình hô hấp của cây xanh
Chúng ta hay nói với nhau là không nên để cây trong nhà vào ban đêm vì có hại cho sức khỏe, cây sẽ sinh ra khí cacbonic. Tại sao lại như vậy? Khí co2 sinh ra từ đâu?
Như đã giới thiệu ở trên thì ban ngày có ánh sáng cây sẽ thực hiện quá trình quang hợp. Thế nhưng ban đêm thì ngược lại, cây sẽ thực hiện quá trình hô hấp. Quá trình quang hợp và hô hấp của cây luân phiên nhau trong ngày.
Ban đêm cây thải ra khí gì? Quá trình hô hấp là cây lấy khí O2 để phân giải chất hữu cơ sản sinh ra năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống, trong lúc đó lại thải ra CO2 và hơi nước. Quá trình quang hợp và hô hấp của cây mang ý nghĩa vô cùng quan trọng là vì nó sản sinh năng lượng cần cho mọi hoạt động sống của cây.
5.9. Vậy nếu vẫn muốn trồng cây trong phòng ngủ thì phải làm thế nào?
Đơn giản thôi, bạn có thể tìm đến những cây quang hợp ngược, là cây trồng có cơ chế sinh học ngược so với bình thường. Nó còn được biết đến với một tên gọi khác đó là thực vật CAM hay là cây quang hợp CAM.
Để dễ hiểu hơn thì các loài thực vật CAM này sẽ có cơ chế sinh học ngược lại so với hầu hết các loài thực vật khác mà chúng ta biết đến. Chúng có đóng kín khí khổng vào ban ngày để ngăn cản quá trình thoát hơi nước trong thực vật mà thay vào đó giữ nước cho thân cây. Điều này dẫn tới chúng ta không cần tưới loại cây này quá nhiều.
Ban đêm khi thời tiết trở nên lạnh và ẩm hơn, khí khổng sẽ được mở ra để “nhả” phần lớn khí Oxi và lúc này cây mới bắt đầu hấp thụ hay “ăn” khí cacbonic. Những loài cây thuộc dạng này rất thích hợp sử dụng để trồng trong phòng ngủ vì ban đêm nó sẽ làm tăng lên lượng O2, đồng thời cũng góp phần vào quá trình lọc và giảm bớt đi khí độc có thể gây hại cho bạn nếu có trong phòng. Từ đó khiến cho phòng có không khí dễ chịu, nâng cao chất lượng giấc ngủ.
Vậy là thapgiainhietliangchi.com đã cùng các bạn tìm hiểu quang hợp là gì, ý nghĩa và vai trò của quang hợp trong cuộc sống. Hãy cùng nhau giữ gìn, trồng thêm cây xanh để bầu không khí trở nên trong lành. Nếu có điều gì muốn chia sẻ về vấn đề này thì bạn hãy comment bên dưới cho thapgiainhietliangchi.com biết với nhé.
