Quang hợp được chia thành hai gia pha: Pha sáng và pha tối. Vậy sản phẩm pha sáng và tối là gì? Trong bài viết này chúng tôi sẽ cùng các bạn tìm hiểu thế nào là sản phẩm pha sáng, thế nào là sản phẩm pha tối và so sánh hai sản phẩm này cùng những kiến thức liên quan.
Sản phẩm pha sáng là gì?
Sản phẩm của pha sáng là O2, ATP, NADPH, pha sáng của quang hợp là pha chuyển năng lượng mặt trời được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH → Sản phẩm của pha sáng được tạo thành từ ATP, NADPH và O2 (có nguồn gốc từ quá trình quang phân nước).
Pha sáng chỉ có thể xảy ra khi có ánh sáng, trong khi pha tối có thể xảy ra cả khi có ánh sáng và trong bóng tối.
Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng trong các phân tử ATP và NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate).
Ở pha tối, nhờ ATP và NADPH được tạo ra ở pha sáng nên CO2 sẽ được chuyển hóa thành carbohydrate.
Pha sáng diễn ra trong màng thylakoid và pha tối diễn ra trong ma trận lục lạp. Quá trình sử dụng ATP và NADPH trong pha tối tạo ra ADP và NADPH. Các phân tử ADP và NADP+ này sẽ được tái sử dụng ở pha sáng để tổng hợp ATP và NADPH.
Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng ở liên kết hóa học ATP và NADPH. Do đó, giai đoạn này còn được gọi là giai đoạn chuyển đổi năng lượng ánh sáng.
Quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng được thực hiện nhờ hoạt động của các phân tử sắc tố quang hợp.
Sau khi được hấp thụ bởi các sắc tố quang hợp, năng lượng được truyền vào một loạt phản ứng oxi hóa khử của chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp. Chính nhờ hoạt động của chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp mà NADPH và ATP sẽ được tổng hợp.
Các sắc tố quang hợp và các thành phần của chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp đều nằm trong màng thylakoid của lục lạp. Chúng được sắp xếp thành các tổ hợp có tổ chức để quá trình hấp thụ và chuyển đổi năng lượng ánh sáng diễn ra hiệu quả.
O2 được tạo ra trong pha sáng có nguồn gốc từ các phân tử nước.
Pha sáng của quá trình quang hợp có thể được tóm tắt bằng sơ đồ dưới đây.
Sắc tố quang hợp
NLAS + H2O+ NADP+ + ADP + ®i —-> NADPH + ATP + O2
(Lưu ý: NLAS là năng lượng ánh sáng, P là photphat vô cơ).
Sản phẩm pha tối là gì?
Sản phẩm pha tối là C6H12O6.
Pha tối là pha sử dụng ATP và NADPH từ pha sáng để khử CO2 tạo thành các hợp chất hữu cơ (C6H12O6). Còn CO2, ATP là nguyên liệu của pha tối; O2 là sản phẩm của pha phát sáng.
Nguyên liệu cần cho pha tối của quang hợp là ATP, NADPH và CO2, pha tối là phản ứng diễn ra cả ngày lẫn đêm trong cấu trúc gọi là lục lạp, pha tối là cố định CO2 sử dụng ATP và NADPH từ pha sáng.
Pha tối là phản ứng xảy ra cả ngày lẫn đêm trong các cấu trúc gọi là lục lạp. Trong pha tối, CO2 sẽ bị khử thành carbohydrate. Quá trình này còn được gọi là quá trình cố định CO2 do quá trình này. các phân tử CO2 tự do được “cố định” trong các phân tử carbohydrate.
Hiện nay, có nhiều cách cố định CO2 khác nhau. Tuy nhiên, trong số các con đường này, chu trình C3 là phổ biến nhất. Chu trình C3 còn được gọi là chu trình Calvin. Chu trình này bao gồm nhiều phản ứng hóa học liên tiếp được xúc tác bởi các enzym khác nhau.
Chu trình C3 sử dụng ATP và NADPH từ pha sáng để chuyển CO2 trong khí quyển thành carbohydrate. Chất kết hợp với CO 2 , chất đầu tiên là phân tử hữu cơ có 5 nguyên tử cacbon, là ribulozodiphosphate (RiDP). Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình là hợp chất 3 cacbon. Đây là lý do cho tên C 3 của chu kỳ. Hợp chất này được chuyển thành aldehyd phốt pho (A/PG). Một phần A/PG sẽ được sử dụng để tái tạo RiDP. Phần còn lại được chuyển hóa thành tinh bột và sucrose. Thông qua các con đường chuyển hóa vật chất khác nhau, carbohydrate được tạo ra trong quá trình quang hợp sẽ tạo thành nhiều loại hợp chất hữu cơ khác.
Pha tối diễn ra theo chu trình Calvin gồm 3 giai đoạn:
Bước cố định CO2: CO2 bị khử để tạo thành sản phẩm đầu tiên của quá trình quang hợp là hợp chất axit photphoglyceric 3C (APG).
Bước khử axit photphoglyceric (PAG) thành photpho aldehyd (AlPG)
Bước tái sinh đầu tiên là riulozo-1,5-diphosphate (Rib-1,5-diP).
Kết thúc giai đoạn khử, ta tìm được phân tử AlPG là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp C6H12O6, từ đó tổng hợp tinh bột, sucrose, axit amin và lipid trong quá trình quang hợp.
So sánh pha sáng và pha tối trong thực vật
Sản phẩm của pha sáng được sử dụng trong pha tối của quang hợp là ATP, NADPH (O2 sinh ra từ pha sáng sẽ được trao đổi với môi trường, còn CO2 được chiết ra khỏi môi trường để sử dụng cho phản ứng trong pha tối)
So sánh pha sáng và pha tối
Giống nhau: cả hai đều là những bước chính của quá trình quang hợp.
Khác biệt:
| Đặc điểm so sánh | Sân khấu ánh sáng | pha tối |
| Địa điểm | Màng thylakoid của lục lạp | Cơ chất |
| Điều kiện xảy ra | cần ánh sáng | Không cần ánh sáng |
| Thiên nhiên | Để tạo ra sản phẩm thân thiện với môi trường, NADPH là nguyên liệu cho pha tối | Tổng hợp các hợp chất hữu cơ (glucose) |
| Nguyên liệu | nước, NADH+, ADP và ánh sáng | ATP, CO2, NADPH |
| Sản phẩm | NADPH, ATP, O2 | chất hữu cơ, H2O, NADH+ và ADP |
| Tên | bước chuyển đổi năng lượng ánh sáng | bước liên kết CO2 |
Vai trò của sản phẩm pha sáng và pha tối
Pha sáng: xảy ra trong cấu trúc grana của lục lạp (diễn ra trong túi tilacoid)
– Vật liệu: H2O, Năng lượng ánh sáng, {ADP, P}, NADP+
– Sản phẩm: Oxy, ATP, NADPH
Pha tối: xảy ra trong khí khổng của lục lạp
– Nguyên liệu: CO2, ATP, NADPH
– Sản phẩm: Hợp chất hữu cơ (C6H12O6).
Như vậy có thể thấy sản phẩm của pha sáng sẽ cung cấp vật chất của pha tối. Sản phẩm của pha tối là sản phẩm của quá trình quang hợp, cho phép các hoạt động sống của thực vật và các sinh vật khác duy trì sự sống trong tự nhiên.
Mối quan hệ giữa hai giai đoạn:
– Pha sáng và pha tối của quá trình quang hợp tuy diễn ra ở những không gian khác nhau nhưng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
– Pha sáng tổng hợp ATP, NADPH đảm bảo khử C02 trong Carbohydrate ở pha tối.
– Pha tối đưa ADP, NADP sang pha sáng để tái tạo ATP, NADPH.
