Vì sao thực vật CAM có năng suất thấp nhất trong 3 nhóm thực vật c3, c4 và CAM

1. Thực vật C4 có năng suất quang hợp cao nhất vì:

   + Điều kiện thuận lợi để thực hiện quang hợp ( ánh sáng mạnh, nóng ẩm kéo dài và nhiệt độ cao)

   + Chúng không thực hiện hô hấp sáng vì quá trình này tiêu tốn 20-50% sản phẩm quang hợp

   và sản phẩm quang hợp còn nguyên nên thực vật C4 có năng suất quang hợp cao nhất.

   + Ngoài ra thực vật $C4$ còn tận dụng tốt nguồn ánh sáng mạnh, nồng độ $CO_2$ và có nhu cầu nước thấp.

   Thực vật Cam có năng suất quang hợp thấp nhất vì
   + Thực vật sống trong môi trường khô hạn, điều kiện khắc nghiệt và có lượng $CO_2$ thấp không phù hợp để thực hiện quá trình quang hợp

   + Do đặc điểm di truyền nên khả năng đồng hóa $CO_2$ kém.
   + Pha sáng cần nhiều ánh sáng nhưng động vật Cam lại đóng khí khổng vào ban ngày để ngăn thoát hơi nước.

   + Ngoài ra thực vật Cam còn tạo ít ATP và NADPH ảnh hướng đến quá trình tổng hợp chất hữu cơ ở pha tối.

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4và CAM chỉ khác nhau ở pha tối.

I.THỰC VẬT C3

1. Khái quát về quang họp ở thực vật C3

2. Các pha của quang hợp ở thực vật C3

a.Pha sáng

-Khái niệm: Pha sáng là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.

-Pha sáng diễn ra ở tilacoit khi có chiếu sáng.

-Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước:

• PT:
• Sản phẩm:
  • Oxi: O2 được giải phóng là oxi của nước.
  • ATP: Năng lượng ATP được giải phóng đồng thời bù lại điện tử electron cho diệp lục a
  • NADPH: Các proton H+ đến khử NADP+ thành NADPH
• ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

b.Pha tối

-Diễn ra trong chất nền (stroma) của lục lạp.

- Cần CO2 và sản phẩm của pha sáng là ATP và NADPH.

-Pha tối ở thực vật C3chỉ có chu trình Canvin:

-Thực vật C3phân bố mọi nơi trên trái đất (gồm các loài rêuđếncây gỗ trong rừng).

- Chu trình Canvin gồm 3 giai đoạn:

*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 ổn định của chu trình là hợp chất 3C (Axit photphoglyxeric APG)
• Enzim xúc tác cho phản ứng là RiDP- cacboxylaza

*Giai đoạn khử APG(axit phosphoglixeric) thành AlPG (aldehit phosphoglixeric):

• 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 là Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat):

• Phần lớn AlPG qua nhiều phản ứng cần cung cấp ATP tái tạo nên RiDP để khép kín chu trình

- Sản phẩm: Cacbohidrat.

II.THỰC VẬT C4

1. Các đối tượng thực vật C4

-Gồm 1 số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương …

-Thực vật C4sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao=>tiến hành quang hợp theo chu trình C4.

2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4

- Diễn ra tại 2 loại tế bào là tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch

- Tại tế bào mô giậu diễn ra giai đoạn cố dịnh CO2 đầu tiên

• Chất nhận CO2 đầu tiên là 1 hợp chất 3C (phosphoenl piruvic - PEP)
• Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic - AOA), sau đó AOA chuyển hóa thành 1 hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.

- Tại tế bào bao bó mạch diễn ra giai đoạn cố định CO2 lần 2

• AM bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit piruvic
• Axit piruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo lại chất nhận CO2 đầu tiên là PEP
• Chu trình C3 diễn ra như ở thực vật C3

- Thực vật C4 ưu việt hơn thực vật C3:

• Cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bảo hòa ánh sáng cao hơn, nhu cầu nước thấp →thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3
• Chu trình C4gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đầu theo chu trình C4diễn ra ở lục lạp của tế bào nhu mô lá, giai đoạn 2 theo chu trình Canvin diễn ra trong lục lạp của tế bào bao bó mạch.

III.THỰC VẬT CAM

1. Các đối tượng thực vật CAM

-Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long …

2. Chu trình quang hợp ở thực vật CAM

-Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm=>cố định CO2theo con đường CAM.

- Vào ban đêm, nhiệt độ môi trường xuống thấp, tế bào khí khổng mở ra, CO2 khuếch tán qua lá vào

• Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA.
• AOA chuyển hóa thành AM vận chuyển vào các tế bào dự trữ.

- Ban ngày, khi tế bào khí khổng đóng lại:

• AM bị phân hủy giải phóng CO2 cung cấp cho chu trìnhCanvin và axit piruvic tái sinh chất nhận ban đầu PEP.

- Chu trình CAM gần giống với chu trình C4, điểm khác biệt là về thời gian: cả 2 giai đoạn của chu trình C4 đều diễn ra ban ngày; còn chu trình CAM thì giai đoạn đầu cố định CO2 được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO2 theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.