Phân tích sử giống nhau và khác nhau giữa chu trình cố định CO2 ở 3 nhóm thực vật C3 C4 và CAM

Giải Sinh 11 trang 43

Soạn Sinh 11 Bài 9 giúp các em học sinh lớp 11 hiểu được kiến thức về quang hợp ở nhóm các thực vật C3, C4 và Cam. Đồng thời giải nhanh được các bài tập Sinh 11 trang 43.

Giải Sinh 11 Bài 9 là tài liệu vô cùng hữu ích dành cho giáo viên và các em học sinh tham khảo, đối chiếu với lời giải hay, chính xác nhằm nâng cao kết quả học tập của các em. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn cùng theo dõi và tải tại đây.

Quang hợp ở nhóm các thực vật C3, C4 và Cam

a. 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, O2 được giải phóng là oxi của nước.
• 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.
• Pha tối ở thực vật C3 chỉ có chu trình Canvin
• Thực vật C3 phân bố mọi nơi trên trái đất (gồm các loài rêu à cây gỗ trong rừng).
• Chu trình Canvin gồm 3 giai đoạn:
• Giai đoạn cố định CO2.
• Giai đoạn khử APG (axit phosphoglixeric) và AlPG (aldehit phosphoglixeric) là tổng hợp nên C6H12O6 là tinh bột, axit amin ...
• Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 diP (ribulozo- 1,5 diphosphat).

2. Thực vật C4

• Gồm 1 số loài sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: mía, ngô, cao lương ...
• Thực vật C4 sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, nhiệt độ, ánh sáng cao à tiến hành quang hợp theo chu trình C4.
• 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 và thực vật C4 có năng suất cao hơn thực vật C3
• Chu trình C4 gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu theo chu trình C4 diễn 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.

3. Thực vật Cam

• Gồm những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như: xương rồng, dứa, thanh long ...
• Để tránh mất nước, khí khổng các loài này đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm à cố định CO2 theo con đường CAM.
• 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.

Giải bài tập SGK Sinh 11 trang 43

Câu 1

Nêu khái niệm và điều kiện cần có của pha sáng trong quang hợp.

Gợi ý đáp án

Pha ánh sáng của quang hợp là pha chuyển hoá 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 chỉ xảy ra ở tilacôit khi có ánh sáng chiếu vào diệp lục

Câu 2

Ôxi trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu?

Gợi ý đáp án

Ôxi trong quang hợp có nguồn gốc từ nước.

Câu 3

Sản phẩm của pha sáng là gì?

Gợi ý đáp án

Sản phẩm của pha sáng là: ATP, NADPH, O2-

Câu 4

Những hợp chất nào mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hóa CO2 thành cacbohiđrat?

Gợi ý đáp án

Những hợp chất mang năng lượng ánh sáng vào pha tối để đồng hóa CO2 thành cacbohiđrat là: ATP và NADPH.

Câu 5

Sự giống nhau và khác nhau giữa các con đường C3, C4 và Cam.

Gợi ý đáp án

Giống: Cả hai chu trình đều có chu trình Canvin tạo ra PGA rồi từ đó hình thành nên các hợp chất cacbonhiđrat, axit amin, prôtêin, lipit..

Khác:

Cập nhật: 31/08/2021

1. Các nhóm thực vật C3, C4, CAM

– Nhóm C3: Thích hợp với điều kiện khí hậu bình thường như vùng ôn đới. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở tế bào mô giậu.

– Nhóm C4: Thích hợp với điệu kiện môi trường nóng, ẩm. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở cả tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch.

– Nhóm CAM: thích hợp với điều kiện môi trường khô, hạn vùng sa mạc. Quá trình cố định CO2 xảy ra vào ban đêm ở lục lạp tế bào mô giậu.

2, Chu trình cố định CO2 của nhóm thực vật C4, CO2

a, Thực vật C4

*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.

* 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 CO2đầu tiên

• Chất nhận CO2đầu 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 CO2lần 2

• AM bị phân hủy để giải phóng CO2cung 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 CO2đầu 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 CO2thấp 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.

b, Thực vật CAM

* Các đối tượng thực vật CAM

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

* 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, CO2khuếch tán qua lá vào

• Chất nhận CO2đầu 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 CO2cung 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 CO2được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và còn giai đoạn tái cố định CO2theo chu trình Canvin thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

3. giải thích sự xuất hiện các con đường cố định CO2 ở thực vật C4 và CAM

Sự xuất hiện các con đường cố định CO2 ở thực vật C4 và CAM chính là một trong những đặc điểm thích nghi với điều kiện môi trường sống, từ đó có thể giúp chúng tồn tại và phát triển, nếu không chúng sẽ bị đào thải theo quy luật của tự nhiên (thuyết Tiến hóa của Đác uyn). Sự thích nghi đó có thể được giải thích như sau :

- Ở nhóm Thực vật C4 bao gồm 1 số thực vật ở vùng nhiệt đới như: ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu.... Chúng sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài: ánh sáng cao, nhiêt độ cao, nồng độ CO2 giảm, nồng độ O2 tăng. Chính vì thế để đảm bảo luôn có đủ lượng CO2 cần thiết nên thực vật C4 cố định CO2 theo chu trình Hatch - Slack. Trong chu trình này, sản phẩm được tạo ra đầu tiên là axit oxaloaxetic, axit malic và axit aspartic. Các chất này đều chuyển hóa thành axit malic. Axit malic sẽ được đưa vào tế bào bao bó mạch để dự trữ. Khi nào cần cố định CO2, axit malic sẽ được vận chuyển tới lục lạp và tại đây axit malic bị decacboxyl hóa, CO2 được giải phóng và đi vào chu trình Calvin để tạo ra chất hữu cơ. Có thể nói axit malic chính là nguồn dự trữ CO2 lý tưởng cho những cây sống ở nơi có nồng độ CO2 thấp.

- Ở nhóm Thực vật CAM gồm các thực vật sống ở vùng sa mạc trong điều kiện khô hạn kéo dài như : dứa, xương rồng, thuốc bỏng , các cây mọng nước ở sa mạc.. Vì lấy được nước rất ít nên nhóm thực vật này phải tiết kiệm nước đến mức tối đa bằng cách đóng khí khổng vào ban ngày và như vậy quá trình tiếp nhận CO2 phải được diễn ra vào ban đêm khi khí khổng mở. CO2 sau khi được tiếp nhận sẽ đi vào chu trình Hatch - Slack như ở TV C4. Bằng cách đó không bào rất lớn của các tế bào thịt lá không phải chỉ để dự trữ nước mà nó còn chứa 1 lượng đáng kể cacbon cho hoạt động quang hợp trong 1 thời gian dài không phụ thuộc vào việc trao đổi khí CO2. Đối với những cây mộng nước sống ở những nơi khô hạn, sự phân chia thời gian cố định CO2 vào buổi tối và khử CO2 vào sáng hôm sau là 1 đạc điểm thích nghi về mặt sinh thái nhờ đó đảm bảo đủ lượng CO2 ngay cả khi thiếu nước hoắc khí khổng đóng vào ban ngày.Từ những đặc điểm thích nghi như trên ta có thể thấy rằng việc xuất hiện các con đường cố định CO2 ở TV C4 và CAM giúp cho chúng có thể tồn tại một cách bền vững trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và luôn luôn thay đổi