Quang hợp là gì sinh học 11? Ý nghĩa và đặc điểm quan trọng của quang hợp

Quang hợp là một trong những quá trình trao đổi chất quan trọng ở thực vật. Quá trình quang hợp có những ý nghĩa to lớn không chỉ đối với thực vật mà còn đối với tất cả sinh vật trên Trái Đất này. Vậy quang hợp là gì? Quang hợp có những đặc điểm như thế nào? Hãy cùng nhau tìm hiểu về quá trình này thông qua bài viết dưới đây.

Tìm hiểu định nghĩa quang hợp là gì?

Quang hợp thường đề cập đến quá trình thực vật xanh (bao gồm cả tảo) hấp thụ năng lượng ánh sáng, chuyển đổi carbon dioxide và nước thành chất hữu cơ giàu năng lượng, đồng thời giải phóng oxy. 

Quang hợp ở thực vật theo chương trình sinh học lớp 11 chủ yếu bao gồm hai giai đoạn phản ứng sáng (pha sáng) và phản ứng tối (pha tối), liên quan đến sự hấp thụ ánh sáng, sự truyền electron. Các bước phản ứng quan trọng như quá trình phosphoryl hóa quang hợp và sự đồng hóa cacbon có ý nghĩa to lớn đối với việc thực hiện chuyển hóa năng lượng trong tự nhiên và duy trì sự cân bằng cacbon-oxy trong khí quyển.

Bản chất hoá học của quang hợp là gì?

Quá trình cây xanh sử dụng năng lượng ánh sáng của mặt trời để đồng hóa carbon dioxide (CO2) và nước (H2O), tạo ra chất hữu cơ và giải phóng oxy là bản chất của quang hợp. Chất hữu cơ do quang hợp tạo ra chủ yếu là cacbohidrat và giải phóng năng lượng.

Phương trình hoá học của quang hợp:

6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2

Điều kiện để xảy ra quang hợp

Để quang hợp xảy ra cần phải có 3 yếu tố chính sau:

• Ánh sáng: Ánh sáng là điều kiện quan trọng để quang hợp, thực vật không thể thực hiện quang hợp nếu thiếu ánh sáng.
• Khí cacbonic: CO₂ không chỉ là điều kiện cần cho quang hợp mà còn là nguyên liệu để quang hợp. Mức độ tập trung CO₂ sẽ ảnh hưởng đến quá trình quang hợp.
• Nước: Cũng giống như CO₂, nước không chỉ là điều kiện cần thiết để quang hợp mà còn là nguyên liệu của quá trình này.

Quang hợp diễn ra ở đâu?

Vậy quang hợp diễn ra ở đâu, ở bào quan nào của cơ thể thực vật? Quang hợp chỉ được thực hiện ở lục lạp. 

Lục lạp là plastid chứa sắc tố xanh lục (chủ yếu là diệp lục a, b), là một loại plastid, chất chuyển hóa năng lượng duy nhất cho thực vật bậc cao và một số loài tảo, đồng thời là nơi thực vật xanh thực hiện quang hợp ở một số tế bào của trung bì và thân non. Hình dạng, số lượng và kích thước của lục lạp khác nhau giữa các loài thực vật.

Nguyên liệu chính của quá trình quang hợp là gì?

• Khí cacbonic là nguyên liệu cho quá trình quang hợp và có ảnh hưởng lớn đến tốc độ quang hợp. CO2 được hấp thụ vào lá qua khí khổng. Ngoài ra, việc sử dụng CO2 của thực vật có liên quan đến cường độ ánh sáng, trong trường hợp ánh sáng yếu, thực vật chỉ có thể sử dụng nồng độ CO2 thấp hơn, và tốc độ quang hợp sẽ chậm lại.
• Nước là một trong những nguyên liệu để quang hợp. Lượng nước cần cho quang hợp chỉ là một phần nhỏ (dưới 1%) lượng nước cây hấp thụ được. Vì vậy thiếu nước chủ yếu ảnh hưởng gián tiếp đến sự giảm tốc độ quang hợp. Cụ thể, thiếu nước làm đóng khí khổng của lá và ảnh hưởng đến sự xâm nhập của CO2 vào lá. Thiếu nước làm tăng quá trình thủy phân tinh bột trong lá, tích tụ đường nên giảm tốc độ quang hợp.

Ý nghĩa chính quang hợp là gì?

Quá trình quang hợp có nhiều ý nghĩa đối với cơ thể của thực vật cũng như đối với bầu khí quyển của chúng ta.

Biến năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học

Trong quá trình đồng hóa cacbon vô cơ, thực vật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, lưu trữ trong các hợp chất hữu cơ được hình thành. Năng lượng mặt trời được đồng hóa bởi quá trình quang hợp gấp khoảng 10 lần năng lượng mà con người cần hàng năm. 

Năng lượng hóa học dự trữ trong chất hữu cơ không chỉ được sử dụng cho bản thân thực vật và tất cả các sinh vật dị dưỡng mà còn là nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt động dinh dưỡng và sinh hoạt của con người. Do vậy người ta còn nói cây xanh là một trạm chuyển đổi năng lượng khổng lồ.

Biến chất vô cơ trở thành chất hữu cơ

Thực vật sản xuất chất hữu cơ trên quy mô rất lớn thông qua quá trình quang hợp. Trong số lượng carbon được thực vật tự dưỡng trên trái đất đồng hóa, 40% được đồng hóa bởi thực vật phù du, và 60% còn lại được đồng hóa bởi thực vật trên cạn. 

Thực phẩm, dầu mỏ, chất xơ, gỗ, đường, hoa quả… mà con người cần đều có được từ quá trình quang hợp. Nếu không có quang hợp, con người sẽ không có lương thực và các sản phẩm đáp ứng nhu cầu thiết yếu hàng ngày. Nói cách khác, sẽ không có sự tồn tại và phát triển của con người nếu không có quá trình quang hợp.

Duy trì sự cân bằng carbon-oxy của khí quyển

Bầu khí quyển thường có thể duy trì hàm lượng oxy 21% chủ yếu phụ thuộc vào quá trình quang hợp (lượng oxy thải ra trong quá trình quang hợp là khoảng 21%). 

Quang hợp còn tạo điều kiện cho quá trình hô hấp hiếu khí, mặt khác, sự tích tụ của quá trình quang hợp dần dần hình thành tầng ozon (O3) trên bề mặt khí quyển. Tầng ozon hấp thụ bức xạ cực tím cường độ cao từ ánh sáng mặt trời có hại cho các sinh vật sống. 

Mặc dù quá trình quang hợp của thực vật có thể loại bỏ một lượng lớn CO2 ra khỏi khí quyển, nhưng nồng độ CO2 trong khí quyển vẫn ngày càng tăng, chủ yếu là do quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa.

Các giai đoạn của quá trình quang hợp là gì?

Quá trình quang hợp gồm 2 giai đoạn chính được chia thành pha sáng và pha tối.

Pha sáng (phản ứng sáng) của quá trình quang hợp

Ở pha sáng, các electron được giải phóng bởi quá trình oxy hóa của các phân tử nước do điều kiện ánh sáng  được chuyển đến NADP + thông qua một hệ thống vận chuyển electron tương tự như chuỗi vận chuyển electron hô hấp của ty thể. Sau đó nó bị khử thành NADPH.

Một hệ quả khác của sự vận chuyển electron là các proton trong chất nền được bơm vào trong thylakoid, tạo ra một gradient proton xuyên màng thúc đẩy quá trình phosphoryl hóa ADP để tạo ra ATP.

Vậy quang hợp xảy ra ở miền ánh sáng nào? Quang hợp xảy ra ở 2 miền ánh sáng là ánh sáng tím và ánh sáng đỏ.

Pha tối (phản ứng tối) của quá trình quang hợp

Pha tối trong quá trình quang hợp tạo ra NADPH và ATP cho quá trình đồng hóa cacbon, do đó khí cacbon đioxit được khử thành đường. Vì giai đoạn này về cơ bản không phụ thuộc trực tiếp vào ánh sáng mà chỉ phụ thuộc vào việc cung cấp NADPH và ATP nên được gọi là giai đoạn phản ứng tối.

Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp

Quang hợp và hô hấp đều là những quá trình trao đổi chất quan trọng của thực vật. Tuy nhiên hai quá trình này cũng có nhiều điểm khác biệt được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bài viết đã giới thiệu những kiến thức về quang hợp là gì, đặc điểm của quá trình quang hợp của thực vật. Quang hợp có vai trò quan trọng đối với các sinh vật trên Trái Đất, trong đó có con người. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, bạn đã có thêm nhiều kiến thức hơn về vấn đề này.

Xem thêm:

• Tà Đùng- Địa điểm du lịch ăn khách tại Đắk Nông