Quang hợp: nó là gì và nó xảy ra như thế nào
Quang hợp là một quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học do thực vật, tảo và vi khuẩn lam thực hiện.
Hình ảnh được chỉnh sửa và thay đổi kích thước bởi Samuel Austin hiện có trên Unsplash
Từ quang hợp có nghĩa là tổng hợp bằng ánh sáng và dùng để chỉ một trong những quá trình sinh học quan trọng nhất trên Trái đất. Bằng cách giải phóng oxy và tiêu thụ carbon dioxide, quá trình quang hợp đã biến thế giới thành môi trường sống được mà chúng ta biết ngày nay. Hơn nữa, quá trình này là nguồn năng lượng chính cho tất cả các sinh vật.
Nhà vật lý người Hà Lan Jan Ingenhousz là người đầu tiên phát hiện ra rằng thực vật tạo ra oxy khi có ánh sáng mặt trời, vào năm 1779, được coi là người phát hiện ra quá trình quang hợp. Năm 1782, Jean Senebier nói thêm rằng, ngoài ánh sáng mặt trời, quá trình quang hợp sử dụng carbon dioxide. Năm 1818, Maria Pelletier và Joseph Caventou đặt ra thuật ngữ “chất diệp lục” để chỉ sắc tố màu xanh lá cây được tạo ra từ các enzym thụ thể ánh sáng cho phép quang hợp.
quang hợp là gì
Quang hợp có thể được định nghĩa là một quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Nó được thực hiện bởi thực vật, tảo và vi khuẩn lam, được xếp vào nhóm sinh vật tự dưỡng và quang hợp vì chúng có khả năng tự sản xuất thức ăn từ ánh sáng.
Tầm quan trọng của quang hợp
Oxy được tạo ra bởi các sinh vật quang hợp cần thiết cho việc duy trì sự sống trên hành tinh như chúng ta đã biết. Hơn nữa, các sản phẩm tạo ra từ quá trình quang hợp đã định hình lịch sử vật chất của nhân loại, vì chúng đã tạo ra các nguồn tài nguyên như dầu mỏ, khí đốt tự nhiên, xenluloza, than củi và củi. Những tài nguyên này tồn tại là kết quả của quá trình biến đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng dự trữ (quang hợp), sau đó là các quá trình địa chất và công nghệ khác.
phương trình quang hợp
Quang hợp là một quá trình lâu dài và phức tạp có thể được tóm tắt theo phương trình sau:
- 6CO2 + 12H2O + ánh sáng → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Quá trình quang hợp diễn ra ở đâu
Ở thực vật và tảo, quá trình quang hợp diễn ra bên trong lục lạp. Ở vi khuẩn lam, nó được thực hiện với lớp màng có mặt trong phần chất lỏng của tế bào chất.
Lục lạp là một bào quan có màng ngoài và màng trong. Bên trong của nó có các lớp màng, kết nối với các túi nhỏ gọi là thylakoid. Không gian bên trong chứa đầy stroma, một chất lỏng nhớt có chứa DNA, ribosome và các enzym hỗ trợ quá trình quang hợp. Chất diệp lục được tìm thấy trong các thylakoids và lamellae này.
Các bước quang hợp
Quang hợp có thể được chia thành hai giai đoạn: giai đoạn quang hóa và giai đoạn hóa học.
Giai đoạn quang hóa chỉ xảy ra khi có ánh sáng và xảy ra ở các thylakoid và các tế bào màng. Chức năng chính của nó là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Nó bao gồm hai quá trình chính: quang phân nước và photophosphoryl hóa.
Pha hóa học không phụ thuộc vào ánh sáng và được thực hiện ở một phần khác của lục lạp, chất đệm. Trong đó, các sản phẩm của giai đoạn trước, quang hóa, tham gia CO2 trong khí quyển để tạo ra glucose, nước và tinh bột, trong cái gọi là Chu trình Calvin-Benson.
giai đoạn quang hóa
quang phân nước
Quá trình quang phân của nước là giai đoạn đầu tiên của quá trình quang hợp và là thời điểm năng lượng ánh sáng nhận được thúc đẩy sự phân hủy của các phân tử nước, tạo ra oxy, electron và khí H +. Khí oxy được giải phóng vào khí quyển, trong khi các phân tử hydro tự do (H +) bị thu hút bởi một hợp chất gọi là NADP +, tạo ra NADPH, sẽ được sử dụng trong giai đoạn hóa học để tạo ra các phân tử glucose.
Bước này được biểu diễn bằng các công thức:- H2O ⇾ 2H + + 2 electron + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Photophosphoryl hóa
Trong quá trình photophosphoryl hóa xảy ra sự hình thành ATP, từ việc bổ sung một photphat vô cơ (Pi) vào một phân tử ADP (adenosine diphosphat), sử dụng năng lượng ánh sáng. Các phân tử ATP tạo thành dạng năng lượng hóa học chính được tổng hợp bởi các cơ thể sống. Bước photophosphoryl hóa này xảy ra song song với quá trình quang phân của nước và mỗi bước trong số chúng tạo ra các sản phẩm sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo của quá trình quang hợp.
Bước này được biểu diễn bằng công thức: ADP + Pi ⇾ ATP
giai đoạn hóa học
Pha cuối cùng của quá trình quang hợp là trong pha hóa học sử dụng khí cacbonic từ môi trường hoặc từ quá trình hô hấp tế bào của thực vật, và hai hợp chất được tạo ra trong pha trước được sử dụng: ATP và NADPH. Ở giai đoạn này xảy ra cái gọi là Chu trình Calvin-Benson, một chuỗi các phản ứng tạo ra glucose, nước và tinh bột.
Phần kết luận
Quang hợp là kết quả của sự tham gia của hai giai đoạn mô tả ở trên, giai đoạn quang hóa và giai đoạn hóa học. Tất cả các dạng sống trên Trái đất phụ thuộc một cách nào đó vào các sản phẩm được tạo ra từ quá trình quang hợp: ôxy và glucôzơ. Hơn nữa, quang hợp là cơ bản cho sự cân bằng của thành phần khí quyển.
