Quang hợp diễn ra xung quanh chúng ta. Quá trình này có vai trò quan trọng đối với sự sống trên trái đất. Nếu không có quang hợp, thực vật không thể sống, con người và động vật không có oxy để hít thở,… Vậy quang hợp là gì? Tại sao nó quan trọng như vậy? Quang hợp diễn ra như thế nào nào? Dưới đây là câu trả lời cho những câu hỏi này và hơn thế nữa.
Contents
Quang hợp là gì?
Về mặt ngữ nghĩa, quang hợp trong tiếng Anh có nghĩa là photosynthesis. Từ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp là phōs và σύνθεσις. Trong đó, phōs có nghĩa là “ánh sáng” còn σύνθεσις có nghĩa là, “kết hợp với nhau.” Điều này có nghĩa là “kết hợp cùng nhau với sự trợ giúp của ánh sáng”.
Trong tiếng Việt, quang là chỉ ánh sáng, hợp là sự kết hợp.
Trong sinh học, quang hợp là quá trình tổng hợp chất hữu cơ (carbohydrate) từ những chất vô cơ đơn giản là nước (H2O) và carbon dioxide (CO2) dưới ánh sáng mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Quá trình quang hợp tạo thành oxy và năng lượng, dưới dạng đường để cung cấp cho bản thân và là nguồn thức ăn cho hầu hết các sinh vật trên trái đất.
Về cơ bản, quá trình quang hợp chính là hấp thụ khí CO2 được thải ra bởi tất cả các sinh vật thở và nhả ra khí O2 vào khí quyển.
Tốc độ quang hợp bị ảnh hưởng bởi cường độ ánh sáng, nồng độ CO2, nguồn cung cấp nước, nhiệt độ và sự sẵn có của các chất khoáng. Quá trình này diễn ra hoàn toàn trong lục lạp của thực vật, và chính chất diệp lục trong lục lạp làm cho các bộ phận quang hợp của thực vật có màu xanh lục.
Quang hợp xảy ra ở miền ánh sáng nào? Theo nghiên cứu, quang hợp chỉ xảy ra tại miền ánh sáng đỏ và miền ánh sáng xanh tím. Trong đó, các tia sáng đỏ thúc đẩy quá trình hình thành cacbohidrat. Các ảnh sáng xanh tím sẽ kích thích sự tổng hợp axit amin, protein.
Xem thêm::
Bạn đã biết Toxic là gì hay chưa?
Mã hóa thông tin nghĩa là thế nào?
Quá trình quang hợp diễn ra như thế nào?
Sau khi biết quang hợp là gì thì chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về quá trình quang hợp ở thực vật. Ở cấp độ tế bào, quá trình quang hợp diễn ra trong các bào quan của tế bào được gọi là lục lạp. Các bào quan này chứa một sắc tố có màu xanh lục gọi là diệp lục, chịu trách nhiệm cho màu xanh đặc trưng của lá.
Trong quá trình quang hợp, khí cacbonic đi vào qua khí khổng. Nước được các lông hút của rễ từ đất đưa lên lá qua các mạch xylem. Chất diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng từ mặt trời để phân chia các phân tử nước thành hydro và oxy.
Hydro từ các phân tử nước và carbon dioxide hấp thụ từ không khí được sử dụng để sản xuất glucose. Hơn nữa, oxy được giải phóng ra ngoài khí quyển qua lá dưới dạng chất thải.
Glucose là nguồn thức ăn cung cấp năng lượng cho cây sinh trưởng và phát triển, phần còn lại được dự trữ trong rễ, lá và quả để sử dụng sau này.
Sắc tố là các thành phần tế bào cơ bản khác của quá trình quang hợp. Chúng là các phân tử truyền màu sắc và chúng hấp thụ ánh sáng ở một số bước sóng cụ thể và phản xạ lại ánh sáng không được hấp thụ. Tất cả các cây xanh chủ yếu chứa diệp lục a, diệp lục b và carotenoit có trong thylakoid của lục lạp. Nó chủ yếu được sử dụng để thu năng lượng ánh sáng. Chất diệp lục a có vai trò là sắc tố chính.
Quá trình quang hợp xảy ra trong hai giai đoạn là phản ứng phụ thuộc ánh sáng (phản ứng ánh sáng) và phản ứng độc lập ánh sáng (phản ứng tối).
Phản ứng ánh sáng của quang hợp
Quá trình quang hợp của thực vật bắt đầu bằng phản ứng ánh sáng chỉ được thực hiện vào ban ngày khi có ánh sáng mặt trời. Ở thực vật, phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng diễn ra trong màng thylakoid của lục lạp.
Grana (thylakoid của lục lạp xếp lại thành các chồng), các túi có màng bao bọc giống như các cấu trúc hiện diện bên trong thylakoid có chức năng thu thập ánh sáng và được gọi là hệ thống quang học.
Các hệ thống quang hợp này có phức hợp lớn các phân tử sắc tố và protein có trong tế bào thực vật, đóng vai trò chính trong quá trình phản ứng ánh sáng của quá trình quang hợp. Có hai loại hệ thống quang hợp là hệ thống quang hợp I và hệ thống quang hợp II.
Trong các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng, năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành ATP (Adenozin Triphotphat – gồm Bazơ nitơ ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm photphat) và NADPH (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), được sử dụng trong giai đoạn thứ hai của quá trình quang hợp. Trong quá trình phản ứng ánh sáng, ATP và NADPH được tạo ra bởi hai chuỗi vận chuyển điện tử, nước được sử dụng và oxy được tạo ra.
Phản ứng tối của quang hợp
Phản ứng tạo tối còn được gọi là phản ứng cố định cacbon. Đây là một quá trình không phụ thuộc vào ánh sáng, trong đó các phân tử đường được hình thành từ các phân tử nước và carbon dioxide. Phản ứng tối xảy ra trong lớp đệm của lục lạp, nơi chúng sử dụng các sản phẩm NADPH và ATP của phản ứng sáng.
Thực vật hấp thụ khí cacbonic từ khí quyển thông qua khí khổng và tiến hành chu trình quang hợp Calvin. Trong chu trình Calvin, ATP cùng với NADPH được hình thành trong quá trình phản ứng ánh sáng thúc đẩy phản ứng và chuyển 6 phân tử carbon dioxide thành một phân tử đường hoặc glucose. Nước bị oxy hóa, CO2 bị khử và O2 được giải phóng vào khí quyển.
O2 được thải ra qua các khí khổng trong lá, các lỗ cực nhỏ mở ra để vừa hút khí CO2 vào, vừa thải O2(và hơi nước).
Phương trình quang hợp
Các sinh vật quang hợp tạo thành cơ sở của chuỗi thức ăn.
Carbon dioxide + nước (với năng lượng ánh sáng) = glucose + oxy
Cũng như năng lượng ánh sáng, carbon dioxide và nước, thực vật cũng cần chất dinh dưỡng mà chúng lấy từ đất. Những chất dinh dưỡng này được giải phóng một lần nữa, hoặc được tái chế, khi mô thực vật chết và bắt đầu phân hủy trong đất.
Oxy ở dạng phân tử khí (O2 ) là sản phẩm phụ của quá trình quang hợp, nhưng nó chịu trách nhiệm tạo ra oxy trong không khí giúp chúng ta hít thở. Thực vật cũng giải phóng năng lượng và nước cho khí quyển thông qua quá trình hô hấp.
Quá trình quang hợp có phương trình như sau:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Theo phương trình ta thấy, sáu phân tử carbon dioxide và sáu phân tử nước (chất phản ứng) được chuyển đổi thành một phân tử đường (C6H12O6) và sáu phân tử oxy, thông qua năng lượng ánh sáng được chất diệp lục bắt giữ.
Vai trò của quá trình quang hợp
Quang hợp rất cần thiết cho sự tồn tại của mọi sự sống trên trái đất. Toàn bộ sinh vật trên hành tình của chúng ta đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp của thực vật. Dưới đây là những vai trò quan trọng nhất của quá trình quang hợp ở thực vật.
- Vai trò chính của quá trình quang hợp là tổng hợp chất hữu cơ. Sản phẩm của quá trình này tạo ra nguồn chất hữu cơ để nuôi sống cây cũng như làm thức ăn cho mọi sinh vật. Nó cũng là nguyên liệu cho ngành công nghiệp và sản xuất dược phẩm chữa bệnh cho con người.
- Quang hợp còn có vai trò cung cấp năng lượng. Năng lượng ở trong ánh sáng mặt trời sẽ được hấp thụ rồi chuyển thành hóa năng trong những liên kết hóa học. Đây là nguồn cung năng lượng cho mọi hoạt động sống của sinh vật.
- Cung cấp khí O2. Con người cũng như mọi động vật cần có O2 để hô hấp. Quá trình quang hợp ở thực vật hấp thụ khí CO2 và giải phóng ra khí O2 giúp điều hòa không khí, giảm hiệu ứng nhà kính. Từ đó đem lại bầu không khí trong lành cho trái đất.
Mối quan hệ giữa quang hợp và năng suất cây trồng
Phân tích thành phần hoá học có trong các sản phẩm cây trồng chúng ta có: C chiếm ~45%, O chiếm ~42%, H chiếm ~6,5%. Tổng 3 nguyên tố này chiếm đến ~ 90 – 95% (lấy từ CO2 và H2O trong quá trình quang hợp), 5 – 10% còn lại là các nguyên tố khoáng. Từ những con số này, chúng ta có thể thấy quang hợp quyết định đến năng suất cây trồng.Năng suất sinh học được tính là tổng lượng chất khô tích luỹ trong mỗi ngày/1ha gieo trồng trong thời gian sinh trưởng của cây.
Một số cách tăng năng suất cho cây trồng thông qua việc điều khiển quang hợp.
- Tăng diện tích lácây: biện pháp này giúp việc hấp thụ ánh sáng dễ, diện tích quang hợp tăng từ đó dẫn đến tăng chất hữu cơ tích lũy trong cây và tăng năng suất cây trồng. Các biện pháp tăng diện tích lá phổ biến là bón phân, tưới nước hợp lý,…
- Tăng cường độ quang hợp: cung cấp nước, bón phân và chăm sóc hợp lý, sử dụng giống cây có cường độ quang hợp cao.
Trên đây là những thông tin giải đáp vấn đề quang hợp là gì cũng như vai trò, ý nghĩa,… Hy vọng những chia sẻ trên đây sẽ hữu ích cho mọi người.
Tôi là Phạm Xuân Thanh – Tôi đã có kinh nghiệm hơn 3 năm review đánh giá về các loại máy móc công nghiệp, thiết bị vệ sinh công nghiệp, cách chăm sóc xe hơi. Tôi hy vọng những kiến thức mà tôi chia sẻ có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn về các công dụng, chức năng của các loại thiết bị công nghiệp và các cách chăm sóc xe hơi này.
