Quang hợp là gì? Vai trò của quá trình quang hợp ở thực vật

Quá trình quang hợp cung cấp O2 cho con người và sinh vật tồn tại trên Trái Đất. Không những thế, các sinh vật sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp phục vụ cho quá trình sinh dưỡng của chúng… Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu đầy đủ quang hợp là gì cùng với những yếu tố ảnh hưởng, đặc điểm của quá trình quang hợp và vai trò, ý nghĩa của quang hợp đối với sự sống.

Quang hợp là gì? 

–  Quang hợp còn được gọi với tên là quá trình quang tổng hợp. Quang hợp là quá trình thu nhận và chuyển hóa năng lượng mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Trong quá trình quang hợp, năng lượng ánh sáng mặt trời đã được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và giải phóng oxy từ khí cacbonic và nước.

– Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp: 

6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Vai trò của quang hợp 

Quá trình quang hợp đóng vai trò quan trọng đối với sự sống của các sinh vật trên Trái Đất. Toàn bộ sự sống trên hành tình chúng ta đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp. Dưới đây là 3 vai trò quan trọng nhất của quá trình quang hợp ở các nhóm thực vật.

– Tổng hợp chất hữu cơ. Sản phẩm của quang hợp tạo ra nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và làm ra thuốc chữa bệnh cho con người.

– Cung cấp năng lượng. Năng lượng trong ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển thành hóa năng trong các liên kết hóa học. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của các sinh vật. 

– Cung cấp O2. Quá trình quang hợp ở cây xanh hấp thụ khí CO2 và giải phóng khí O2 giúp điều không khí, giảm hiệu ứng nhà kính đem lại không khí trong lành cho Trái Đất và cung cấp dưỡng khí cho các sinh vật khác.

Đặc điểm của lá cây thích nghi với chức năng quang hợp 

Đặc điểm bên ngoài của lá cây 

– Diện tích bề mặt lớn giúp lá hấp thụ nhiều tia sáng

– Phiến lá mỏng thuận lợi cho khí khuếch tán vào và ra được dễ dàng.

– Trong lớp biểu bì của lá có chứa tế bào khí khổng để khí CO2 khuếch tán vào bên trong lá đến lục lạp.

Đặc điểm bên trong của lá cây

– Tế bào có hình mô giậu chứa nhiều diệp lục phân bố ngay dưới lớp biểu bì ở mặt trên của lá để trực tiếp hấp thụ ánh sáng chiếu lên mặt trên của lá.

– Tế bào mô xốp chứa ít chất diệp lục hơn các tế bào mô giậu, nằm ở mặt dưới của lá. Trong mô xốp có nhiều khoảng trống rỗng để khí oxy dễ dàng khuếch tán đến các tế bào chứa sắc tố quang hợp.

– Hệ gân lá có mạch dẫn, gồm mạch gỗ và mạch rây, xuất phát từ bó mạch ở cuống lá đến tận từng tế bào như mô của lá, giúp cho nước và ion khoáng đến từng tế bào để thực hiện chức năng quang hợp và vận chuyển sản phẩm của quang hợp. 

– Trong lá có nhiều tế bào chứa diệp lục, đó là bào quan quang hợp.

Chức năng và thành phần hệ sắc tố quang hợp của lá

Thực vật quang hợp như thế nào? Đó là nhờ vào chất diệp lục có trong hệ sắc tố quang hợp ở lá cây cùng với Carotenoit. Bề mặt lá hấp thụ ánh sáng mặt trời giúp các sắc tố diệp lục hấp thụ được năng lượng và thực hiện quá trình quang hợp ở cây xanh. Hệ sắc tố quang hợp của lá gồm có 2 thành phần chính là diệp lục và carotenoit. 

Ở nhóm tảo và thực vật thủy sinh thì có thêm sắc tố phụ phycobilin. Phicobilin là nhóm sắc tố quan trọng đối với tảo và thực vật thủy sinh. Phicobilin hấp thụ ánh sáng trong vùng lục (550 nm) và vàng (612 nm).

Chất diệp lục 

Chất diệp lục là một sắc tố hấp thụ ánh sáng xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm). Diệp lục rất quan trọng trong quá trình quang hợp để hấp thụ được các ánh sáng có màu xanh lam và đỏ. Chất diệp lục gồm 2 nhóm:

Diệp lục a. Đây vốn là những phân tử P700 và P680 có trong chất diệp lục a. Những phân tử này sẽ tham gia trực tiếp vào quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng chuyển thành năng lượng trong ATP và NADPH.  

Diệp lục b. Chất diệp lục b sẽ kết hợp với chất diệp lục a còn lại hỗ trợ các phân tử P700 và P680 tại trung tâm qua cách truyền năng lượng của ánh sáng và hấp thụ cho chúng.

Carotenoit 

Carotenoit được biết đến là một chất có tác dụng truyền các năng lượng cho chất diệp lục a và diệp lục b. Carotenoid gồm có xantophin và caroten (đây chính là các sắc tố phụ của quá trình quang hợp). Caroten hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 446 – 476 nm, xantophin hấp thụ ánh sáng có bước sóng từ 451 -1 481 nm.  Trong trường hợp ánh nắng có cường độ cao thì carotenoid còn có công dụng bảo vệ các hệ thống quang hợp không bị cháy nắng

Sơ đồ truyền năng lượng:

Carotenoit  🡪 Diệp lục b 🡪 diệp lục a 🡪 diệp lục a tại trung tâm phản ứng.

Ý nghĩa của quá trình quang hợp ở thực vật

Trong chuỗi thức ăn tự nhiên, các sinh vật sống bằng nguồn năng lượng do quang hợp thường là nhân tố đầu tiên. Các sinh vật còn lại sẽ sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp để phục vụ cho nhu cầu tồn tại của chúng.

Có thể nói, quang hợp chính là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng không thể thiếu. Nó tạo ra năng lượng cho sự sống. Bù đắp lại những chất hữu cơ đã bị sử dụng trong quá trình sống. Giúp cân bằng khí O2 và CO2 trong không khí.

Quá trình quang hợp ở thực vật chủ yếu được thực hiện nhờ diệp lục. Sắc tố này thường chứa trong các bào quan gọi là lục lạp. Hầu hết các phần của nhiều loài thực vật đều có màu xanh, năng lượng của quá trình quang hợp chủ yếu được thu nhận từ lá. Quá trình quang hợp của thực vật, tảo và vi khuẩn lam sử dụng chlorophyll và sản sinh ra oxy.

So sánh quang hợp và hô hấp

Quang hợp và hô hấp là hai khái niệm thường đi cùng với nhau. Đôi khi có sự nhầm lẫn giữa hai khái niệm này, vậy thông qua bảng dưới đây để chúng ta làm rõ từng khái niệm. 

Quang hợp và năng suất cây trồng

– Phân tích thành phần hoá học các sản phẩm cây trồng có: C chiếm 45%, O chiếm 42%, H chiếm 6,5%. Tổng 3 nguyên tố này chiếm 90 – 95% (lấy từ CO2 và H2O thông qua quá trình quang hợp), phần còn lại 5 – 10% là các nguyên tố khoáng. Quang hợp quyết định năng suất cây trồng.

+ Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích luỹ được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây.

+ Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích luỹ được mỗi ngày trên 1 ha gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng của cây. 

– Cách tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp: 

a) Tăng diện tích lá

– Tăng diện tích lá hấp thụ ánh sáng là tăng diện tích quang hợp dẫn đến tăng tích lũy chất hữu cơ trong cây và tăng năng suất cây trồng.

– Các biện pháp để tăng diện tích lá: áp dụng các  biện pháp nông sinh như bón phân, tưới nước hợp lí, thực hiện kĩ thuật chăm sóc phù hợp với giống và loài cây trồng.

b) Tăng cường độ quang hợp 

– Cường độ quang hợp là chỉ số thể hiện hiệu suất hoạt động của bộ máy quang hợp (lá).

– Điều khiển hoạt động quang hợp của lá bằng cách áp dụng các biện pháp kĩ thuật nông sinh như cung cấp nước, bón phân, chăm sóc hợp lí…. có thể tăng quang hợp

– Tuyển chọn và tạo mới các giống cây trồng có cường độ quang hợp cao.

c) Tăng hệ số kinh tế

– Tuyển chọn các giống cây có sự phân bố sản phẩm quang hợp vào các bộ phận có giá trị kinh tế (hạt, củ, quả, lá… ) với tỉ lệ cao.

– Các biện pháp nông sinh (như bón phân hợp lí).

Có vai trò quan trọng đối với sinh vật trên Trái Đất, quang hợp tạo ra oxy là năng lượng thông qua quá trình quang hợp và nhờ đến chất diệp lục. Nói tóm lại, nếu không có quang hợp của thực vật thì khó có thể có sự tồn tại của sinh vật như hiện nay. Với thông tin trên, bạn đã hiểu được khái niệm quang hợp là gì và vai trò của nó, lessonopoly hy vọng bạn có thể chung tay đóng góp thêm mảng xanh thực vật để giúp cho sự sống ngày tồn tại và phát triển.