Điểm khác nhau trong pha tối của quang hợp ở thực vật C4 và CAM

Điểm khác nhau trong pha tối của quang hợp ở thực vật C4 và CAM là gì? Hãy cùng mình tìm hiểu Thực vật C4 và thực vật CAM là gì thông qua bài viết dưới đây nhé!

Thực vật C4 là gì?

Thực vật C4 là loại thực vật tạo ra hợp chất 4 cacbon; oxaloacetate là sản phẩm ổn định đầu tiên của quá trình cố định cacbon. Thực vật C4 là thực vật trung sinh. Do đó, thực vật C4 sử dụng con đường quang hợp C4. Đây là một con đường thay thế để giảm thiểu sự mở của khí khổng vào ban ngày và tăng hiệu quả của Rubisco, đây là enzyme ban đầu tham gia vào quá trình cố định carbon. Theo đó, nó diễn ra ở cả tế bào trung bì và tế bào vỏ bó. Cấu trúc chuyên biệt nơi diễn ra quá trình quang hợp C4 là cấu trúc giải phẫu Kranz.

Tương tự như vậy, trong quá trình quang hợp C4, thực vật C4 sử dụng phosphoenolpyruvate (PEP) (một loại enzyme thay thế có trong tế bào trung mô) trong bước đầu cố định carbon. PEP có ái lực với carbon dioxide cao hơn so với rubisco. Do đó, carbon dioxide được PEP cố định thành oxaloacetate (C4) sau đó thành malate (C4) và được vận chuyển đến các tế bào vỏ bọc. Tại đây, malate bị khử cacboxyl thành pyruvate và carbon dioxide. Carbon dioxide này sau đó được cố định bởi Rubisco, hiện diện trong các tế bào vỏ bọc. Trong con đường C4, cacbon đioxit cố định ở hai vùng của lá.

Thực vật CAM là gì?

Thực vật CAM là một loại thực vật sử dụng quang hợp CAM. CAM là chuyển hóa axit Crassulacean. Nó là một con đường cố định carbon đặc biệt có trong thực vật phát triển trong điều kiện khô cằn. Ngoài ra, cơ chế này lần đầu tiên được tìm thấy ở họ thực vật Crassulaceae. Hơn nữa, cơ chế này xảy ra vào ban ngày, nơi các khí khổng ở lá được đóng lại.

Do đó, quá trình quang hợp CAM ngăn cản sự mất nước của cây do bay hơi và thoát hơi nước. Nhưng vào ban đêm, các khí khổng mở ra và thu thập Carbon dioxide. Sau đó, carbon dioxide được hấp thụ này sẽ lưu trữ dưới dạng malate; một hợp chất bốn carbon trong không bào. Malate có nguồn gốc từ oxaloacetate, là hợp chất ổn định đầu tiên được tạo ra bởi thực vật CAM trong đêm. Sau đó, nó được vận chuyển đến lục lạp và chuyển trở lại thành carbon dioxide vào ban ngày để tạo điều kiện cho quá trình quang hợp. Tại đây, sản phẩm ổn định đầu tiên được tổng hợp là axit 3-phosphoglyceric. Toàn bộ quá trình chỉ diễn ra trong tế bào trung bì.

Điểm giống nhau giữa thực vật C4 và thực vật CAM?

• Thực vật C4 và thực vật CAM có mặt trong môi trường có ít nước.
• Ngoài ra, các tế bào trung mô còn tham gia vào cả con đường cố định carbon C4 và CAM.

Sự khác biệt giữa thực vật C4 và thực vật CAM là gì?

Thực vật C4 và CAM là hai loại thực vật thực hiện hai con đường quang hợp khác nhau so với quang hợp C3. Thực vật C4 thực hiện quang hợp C4 trong khi thực vật CAM thực hiện quang hợp CAM. Do đó, đây là điểm khác biệt chính giữa thực vật C4 và thực vật CAM. Thực vật C4 chủ yếu là trung sinh trong khi thực vật CAM là thực vật dị ứng. Do đó, nó là một sự khác biệt khác giữa thực vật C4 và CAM.

Hơn nữa, sản phẩm carbon đầu tiên của thực vật C4 là oxaloacetate trong khi sản phẩm carbon đầu tiên của thực vật CAM là oxaloacetate vào ban đêm và PGA vào ban ngày. Do đó, chúng ta cũng có thể coi đây là điểm khác biệt giữa thực vật C4 và thực vật CAM. Cây CAM có thể lưu trữ CO₂ vào ban đêm, không giống như thực vật C4. Hơn nữa, thực vật CAM cũng có thể lưu trữ nước, không giống như thực vật C4.

Bên cạnh đó, thực vật C4 hiển thị giải phẫu Kranz trong khi thực vật CAM không hiển thị giải phẫu Kranz. Ngoài ra, ở thực vật C4, quá trình cố định cacbon xảy ra ở cả tế bào trung mô và tế bào vỏ bó trong khi ở thực vật CAM, cố định cacbon chỉ xảy ra ở tế bào trung mô. Vì vậy, đây là một điểm khác biệt nữa giữa thực vật C4 và CAM.

Dưới đây là đồ họa thông tin về sự khác biệt giữa thực vật C4 và CAM.

Tóm tắt - Thực vật C4 so với CAM

Thực vật C4 và CAM có trong môi trường khô hạn. Do đó, họ sử dụng các con đường cố định carbon đặc biệt để cố định carbon và cũng để bảo toàn hàm lượng nước trong cơ thể thực vật. Thực vật CAM là một loại thực vật sử dụng quang hợp CAM. Thực vật C4 là loại thực vật tạo ra hợp chất 4 cacbon; oxaloacetate là sản phẩm ổn định đầu tiên của quá trình cố định cacbon. Sự khác biệt cơ bản giữa thực vật C4 và CAM là ở thực vật C4, quá trình cố định cacbon diễn ra ở cả tế bào trung mô (bằng PEP) và tế bào bẹ bó (bằng rubisco) trong khi ở thực vật CAM, quá trình cố định cacbon chỉ diễn ra ở tế bào trung mô.

Điểm khác nhau trong pha tối của quang hợp ở thực vật C4 và CAM

Phân biệt quá trình quang hợp của thực vật C3, C4 và thực vật CAM

Tổng quan Kiến thức

- Quá trình quang hợp được chia thành 2 pha: pha sáng và pha tối. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM chỉ khác nhau ở pha tối.

THỰC VẬT C3

1. Khái quát về quang họp ở thực vật C3

Đặc điểm so sánh	Pha sáng	Pha tối
Nơi thực hiện	- Trên màng tilacoit	- Chất nền Stroma
Nguyên liệu	- Nước, ADP, NADP+	- CO2, ATP, NADPH
Sản phẩm	- ATP, NADPH, O2	- ADP, NADP+, C6H12O6 và các chất hữu cơ trung gian khác

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 C3 chỉ có chu trình Canvin:

- Thực vật C3 phân bố mọi nơi trên trái đất (gồm các loài rêu đến cây 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.

 

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1. Nêu khái niệm và điều kiện cần có của pha sáng trong quang hợp.

Hướng dẫn:

- 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?

Hướng dẫn:

- Ôxi trong quang hợp có nguồn gốc từ nước.

Câu 3. Nêu vai trò và sản phẩm của pha sáng trong quang hợp? Vì sao pha này xảy ra cần ánh sáng?

Hướng dẫn:

- 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?

Hướng dẫn:

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

Câu 5. Nêu sự giống và khác nhau giữa các con đường C3, C4 và CAM?

Hướng dẫn:

Câu 6. Pha sáng quang hợp cung cấp cho pha tối:

A. CO2 và ATP

B. Năng lượng ánh sáng

C. Nước và CK

D. ATP và NADPH

Câu 7: Giai đoạn quang hợp thật sự tạo nên C6H12O6 ở cây mía là:

A. Quang phân li nước

B. Chu trình Canvin

C. Pha sáng

D. Pha tối