Các sản phẩm quang hợp là gì?

(21/05/2018)

Quang hợp là tên được đặt cho bộ phản ứng hóa học được thực hiện bởi thực vật để chuyển đổi năng lượng từ mặt trời thành năng lượng hóa học dưới dạng đường.

Cụ thể, thực vật sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để phản ứng carbon dioxide và nước để sản xuất đường ( glucose ) và oxy . Nhiều phản ứng xảy ra, nhưng phản ứng hóa học tổng thể cho quá trình quang hợp là:

6 CO₂ + 6 H₂O + ánh sáng → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Trong một cây, khí carbon dioxide đi vào thông qua các lỗ khí trên lá bởi sự khuếch tán . Nước được hấp thụ qua rễ và được vận chuyển đến lá qua mao mạch. Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi chất diệp lục trong lá. Phản ứng quang hợp xảy ra trong lục lạp của thực vật. Trong vi khuẩn quang hợp, quá trình diễn ra nơi chất diệp lục hoặc một sắc tố liên quan được nhúng vào trong màng plasma. Oxy và nước sinh ra trong quá trình quang hợp thông qua các lỗ khí.

Trên thực tế, cây dự trữ rất ít glucose để sử dụng ngay lập tức. Các phân tử glucose được kết hợp bởi quá trình tổng hợp mất nước để tạo thành cellulose, được sử dụng làm vật liệu kết cấu. Tổng hợp mất nước cũng được sử dụng để chuyển đổi glucose thành tinh bột, mà thực vật sử dụng để lưu trữ năng lượng.

Sản phẩm trung gian của quang hợp

Phương trình hóa học tổng thể là một bản tóm tắt của một loạt các phản ứng hóa học. Những phản ứng này xảy ra trong hai giai đoạn.

Các phản ứng ánh sáng đòi hỏi ánh sáng (như bạn có thể tưởng tượng), trong khi các phản ứng tối được kiểm soát bởi các enzym. Chúng không đòi hỏi bóng tối xảy ra - chúng đơn giản không phụ thuộc vào ánh sáng.

Các phản ứng ánh sáng hấp thụ ánh sáng và khai thác năng lượng để chuyển điện tử dạng bột. Hầu hết các sinh vật quang hợp đều bắt được ánh sáng khả kiến, mặc dù có một số sử dụng ánh sáng hồng ngoại.

Các sản phẩm của những phản ứng này là adenosine triphosphate ( ATP ) và giảm nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). Trong tế bào thực vật, các phản ứng phụ thuộc ánh sáng xảy ra trong màng thylakoid lục lạp. Phản ứng tổng thể cho các phản ứng phụ thuộc ánh sáng là:

2 H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 P_i + light → 2 NADPH + 2 H⁺ + 3 ATP + O₂

Trong giai đoạn tối, ATP và NADPH cuối cùng giảm carbon dioxide và các phân tử khác. Carbon dioxide từ không khí được "cố định" thành một dạng sinh học có thể sử dụng, glucose. Trong thực vật, tảo và vi khuẩn lam, các phản ứng tối được gọi là chu kỳ Calvin. Vi khuẩn có thể sử dụng các phản ứng khác nhau, bao gồm cả chu trình Krebs ngược lại . Phản ứng tổng thể cho phản ứng độc lập với ánh sáng của một cây (chu kỳ Calvin) là:

3 CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H⁺ → C₃H₆O₃-phosphate + 9 ADP + 8 P_i + 6 NADP⁺ + 3 H₂O

Trong quá trình cố định cacbon, sản phẩm ba-carbon của chu trình Calvin được chuyển thành sản phẩm carbohydrate cuối cùng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ quang hợp

Giống như bất kỳ phản ứng hóa học nào, sự sẵn có của các chất phản ứng xác định lượng sản phẩm có thể được sản xuất. Hạn chế sự sẵn có của carbon dioxide hoặc nước làm chậm sản xuất glucose và oxy.

Ngoài ra, tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và sự sẵn có của các khoáng chất có thể cần thiết trong các phản ứng trung gian.

Sức khỏe tổng thể của cây (hoặc sinh vật quang hợp khác) cũng đóng một vai trò. Tỷ lệ phản ứng trao đổi chất được xác định một phần bởi sự trưởng thành của sinh vật và cho dù đó là hoa hay quả.