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

Quá trình quang hợp ở thực vật là kiến thức mà ta đã được học trên sách vở, được hiểu cơ bản là quá trình hấp thụ CO2, nhả ra khí O2 cung cấp cho con người và sinh vật. Nhưng thực chất quang hợp là gì? Quang hợp mang ý nghĩa gì? GiaiNgo sẽ giải đáp chi tiết câu hỏi đó dưới bài viết sau.

Quang hợp là gì?

Quang hợp là gì? Phương trình quang hợp?

Quang hợp hay quá trình quang hợp là quá trình thu nhận, chuyển hóa năng lượng mặt trời để tổng hợp thành chất hữu cơ của nhóm thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Các chất này để nuôi dưỡng cây và đồng thời làm nguồn thức ăn cho phần lớn các sinh vật trên Trái Đất.

Ở thực vật, quá trình quang hợp được thực hiện nhờ chất diệp lục trong đó có lục lạp. Năng lượng ánh sáng mặt trời được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và giải phóng oxy từ khí cacbonic và nước.

Phương trình quang hợp: 

Sắc tố quang hợp là gì?

Sắc tố quang hợp là các phân tử hữu cơ có khả năng hấp thụ ánh sáng cần thiết cho quang hợp. Hệ sắc tố quang hợp ở thực vật bao gồm:

• Chất diệp lục (Chlorophyll): hấp thụ ánh sáng và chuyển hóa thành năng lượng.
• Carotenoid: bao gồm xantophin và caroten, là sắc tố phụ hỗ trợ cho chất diệp lục.
• Phycobilin: nhóm sắc tố cho nhóm tảo và thực vật thuỷ sinh.

Hiệu suất quang hợp là gì?

Các hiệu suất quang hợp là phần năng lượng ánh sáng được chuyển thành năng lượng hóa học suốt trong quá trình quang hợp ở thực vật xanh và tảo. Giá trị của hiệu suất quang hợp phụ thuộc vào cách xác định năng lượng ánh sáng.

Cường độ quang hợp là gì?

Cường độ quang hợp là chỉ số thể hiện hiệu suất hoạt động của bộ máy quang hợp. Cường độ quang hợp tính bằng gam CO2/ m2 lá/ ngày.

Vai trò của quang hợp là gì?

Quá trình quang hợp đóng vai trò quan trọng đối với sự sống của các sinh vật trên Trái Đất.

Vai trò quang hợp ở thực vật cụ thể như sau:

• Tổng hợp chất hữu cơ: Quá trình quang hợp tạo ra các hợp chất hữu cơ, là nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật. Đồng thời, chất hữu cơ cũng là nguyên liệu cho công nghiệp và phục vụ chế tạo thuốc điều trị bệnh cho con người.
• Tích lũy năng lượng: Quá trình quang hợp chuyển hóa nguồn năng lượng từ mặt trời, tạo ra các liên kết hoá học. Từ đó cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của sinh vật trên Trái Đất.
• Điều hoà không khí: Quá trình quang hợp ở cây xanh hấp thụ khí CO2 và giải phóng khí O2 giúp điều không khí. Hơn nữa còn làm giảm hiệu ứng nhà kính; đem lại không khí trong lành cho Trái Đất.

Ý nghĩa của quang hợp là gì?

Trong chuỗi thức ăn tự nhiên, các sinh vật đều sử dụng sản phẩm của quá trình quang hợp để phục vụ nhu cầu sinh dưỡng (quang dưỡng). Vì vậy, quang hợp là chuỗi phản ứng hóa học quan trọng nhất, có vai trò tạo ra năng lượng cho sự sống trong sinh quyển.

Nhờ có quá trình quang hợp sản sinh ra khí oxy, tạo nên một bầu khí quyển chứa nhiều oxy cho Trái Đất. Trước đó, một bầu khí quyển vốn dĩ chỉ chứa nitơ và cacbonic.

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

Để thích nghi với chức năng quang hợp, lá cây cần có những đặc trưng bên ngoài và bên trong; để đảm bảo quá trình quang hợp diễn ra thuận lợi. Cụ thể là:

Đặc điểm bên ngoài của lá cây

• Diện tích bề mặt lá lớn giúp lá hấp thụ nhiều tia sáng mặt trời.
• Phiến lá mỏng thuận lợi cho khí khuếch tán vào và thải ra được dễ dàng.
• Trong lớp biểu bì của mặt lá có chứa tế bào khí khổng (còn gọi là lỗ thở) để khí CO2 dễ dàng 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, nằm ở mặt dưới của phiến lá. Trong mô xốp có nhiều khoảng trống rỗng tạo điều kiện cho khí oxy dễ dàng phân 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 với các hệ sắc tố quang hợp, gọi là bào quan quang hợp.

Những yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến quang hợp là gì?

Quá trình quang hợp của cây xanh được diễn ra tự nhiên, dựa vào nhiều yếu tố khác nhau như cường độ ánh sáng, nồng độ CO2, nước, nhiệt độ, nguyên tố khoáng,… Cùng GiaiNgo phân tích rõ hơn các yếu tố này nhé.

Yếu tố ánh sáng

Yếu tố ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp trên 2 phương diện: cường độ ánh sáng và quang phổ ánh sáng.

Cường độ ánh sáng

• Điểm bù ánh sáng: là trị số ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp = cường độ hô hấp (HH).
• Điểm bão hòa ánh sáng: là trị số ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp đạt cực đại.
• Khi cường độ ánh sáng tăng → cường độ quang hợp cũng tăng cho đến khi đạt tới điểm bão hòa ánh sáng.

Quang phổ ánh sáng

Quang hợp diễn ra mạnh ở vùng tia đỏ và tia xanh tím.

• Tia xanh tím kích thích sự tổng hợp các aa, protein.
• Tia đỏ xúc tiến quá trình hình thành cacbonhidrat.

Nồng độ CO2

• Nồng độ CO2 tăng thì cường độ tăng, sau đó tăng chậm đến trị số bão hoà CO2 .
• Nồng độ bão hoà CO2  – trị số tuyệt đối của quang hợp biến đổi tuỳ thuộc vào cường độ chiếu sáng, nhiệt độ và các điều kiện khác. Thông thường ở điều kiện cường độ ánh sáng cao, tăng nồng độ CO2 sẽ thuận lợi cho quang hợp.

Yếu tố nước

Nước là yếu tố đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với quá trình quang hợp. Chúng là nguyên liệu, là môi trường của quang hợp, đồng thời nước tham gia vào quá trình điều tiết khí khổng, điều hoà nhiệt độ bề mặt của lá, tạo điều kiện thuận lợi cho quang hợp xảy ra.

• Khi cây thiếu nước từ 40 – 60% thì quang hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng quá trình quang hợp.
• Khi bị thiếu nước, cây chịu hạn có thể duy trì quang hợp ổn định hơn cây trung sinh và cây ưa ẩm.

Yếu tố nhiệt độ

Nhiệt độ tác động lên mỗi loài thực vật khác nhau. Đối với đa số các loài cây, quang hợp tăng theo nhiệt độ đến giá trị tối ưu (tuỳ loài) và trên ngưỡng đó, quang hợp sẽ giảm.

Các yếu tố khoáng

Các nguyên tố khoáng có ảnh hưởng nhiều mặt đến quang hợp: tham gia cấu thành nên enzyme quang hợp (N, P, S) và diệp lục (Mg, N). Đóng vai trò quan trọng trong điều tiết độ mở khí khổng cho CO2 khuếch tán vào lá (K) hay sự quang phân li nước (Mn, Cl),…

Ngoài ra, yếu tố ánh sáng nhân tạo cũng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp. Có thể trồng cây trong nhà có mái che trong phòng, dưới ánh sáng nhân tạo của các loại đèn thay cho ánh sáng mặt trời. Phương pháp này giúp con người khắc phục được nhiều điều kiện bất lợi của môi trường.

Mỗi yếu tố ngoại cảnh tác động không giống nhau lên từng loài thực vật. Bởi vậy, để tạo điều kiện cho cường độ quang hợp của cây trồng đạt giá trị cực đại, chúng ta cần phải đảm bảo dung hoà được tất cả các giá trị cực thuận của những nhân tố trên.

So sánh quang hợp và hô hấp?

Quang hợp và hô hấp là hai khái niệm thường đi cùng với nhau. Vẫn có nhiều người chưa phân biệt được hai khái niệm này. Ngay bây giờ GiaiNgo sẽ so sánh chi tiết quang hợp và hô hấp.

Hô hấp là gì?

Hô hấp là quá trình oxy hóa chất hữu cơ trên cây thành khí CO2 và nước. Đồng thời giải phóng năng lượng để phục vụ cho các hoạt động sống của cây xanh.

Sự khác biệt giữa hô hấp với quang hợp là gì?

Giống nhau:

• Cả quang hợp và hô hấp đều là quá trình chuyển hóa năng lượng và các khoáng chất khác cho cây.
• Quá trình chuyển hóa đều diễn trong bào quan.
• Đều tham gia vào quá trình nuôi dưỡng và giúp cây phát triển.

Khác nhau:

Về nhiệm vụ:

• Quang hợp: Giúp tạo ra thức ăn nuôi dưỡng cây bằng cách chuyển hóa các chất thành đường glucose.
• Hô hấp: Quá trình hô hấp giúp phân rã thức ăn giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của cây.

Về phương trình hoá học:

• Quang hợp: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
• Hô hấp: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 6H2O + Năng lượng.

Các chất xúc tác tham gia quá trình hoạt động

• Quang hợp: Cần có ánh sáng mặt trời để tạo ra đường glucose, hệ sắc tố, enzyme quang hợp.
• Hô hấp: Cần có oxy để phân giải đường glucose.

Về sản phẩm tạo ra:

• Quang hợp: khí oxy và đường glucose.
• Hô hấp: nước, khí CO2 và năng lượng ATP.

Nơi diễn ra quá trình hoạt động:

• Quang hợp: trên lục lạp.
• Hô hấp: trên các tế bào và ti thể của các tế bào sống.

Cơ chế hoạt động:

• Quang hợp: Trải qua quá trình ở 2 giai đoạn pha sáng, tối.
• Hô hấp: Trải qua 4 giai đoạn là phân giải đường, hô hấp yếm khí, chu trình Crep, chuỗi truyền điện tử.

Qua bài viết trên của GiaiNgo, hy vọng đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về quang hợp là gì và ý nghĩa quan trọng của quang hợp đối với các sinh vật trên Trái Đất. Đừng quên theo dõi GiaiNgo để cập nhật thông tin mới nhất mỗi ngày nhé!