1. Pha sáng – pha tối
- Quá trình quang hợp thường được chia thành 2 pha là pha sáng và pha tối. Pha sáng chỉ có thể diễn ra khi có ánh sáng, còn pha tối có thể diễn ra cả khi có ánh sáng và cả trong tối. Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được biến đổi thành năng lượng trong các phân tử ATP và NADPH (nicôtinamit ađênin đinuclêôtit phôtphat). Trong pha tối, nhờ ATP và NADPH được tạo ra trong pha sáng, CO2 sẽ được biến đổi thành cacbohiđrat. Pha sáng diễn ra ở màng tilacôit còn pha tối diễn ra trong chất nền của lục lạp.
Quá trình sử dụng ATP và NADPH trong pha tối sẽ tạo ra ADP và NADPH. Các phân tử ADP và NADP+ này sẽ được tái sử dụng trong pha sáng để tổng hợp ATP và NADPH.
- Nếu không có ánh sáng thì pha tối có thể diễn ra ngoài sáng và trong tối nhưng ATP, NADPH - nguyên liệu của pha tối là do pha sáng cung cấp, nếu không có ánh sáng thì pha sáng sẽ không diễn ra và sẽ không có ATP, NADPH để cung cấp cho pha tối.
a. Pha sáng
+ Nơi xảy ra: màng Tilacoit (Grana của lục lạp).
+ Điều kiện xảy ra: Có ánh sáng mặt trời và sự tham gia của các sắc tố quang hợp.
+ Nguyên liệu: H2O. ADP. Photphat vô cơ. NADP+.
+ Cơ chế: Quang phân ly nước. Tổng hợp năng lượng khử NADPH và photphoril hóa quang hóa (tổng hợp ATP).
+ Sản phẩm: O2. ATP và NADPH
=> Bản chất của pha sáng: Chuyển đổi quang năng thành hóa năng tích trữ trong ATP và NADPH.
Quy trình diễn ra như sau:
Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển thành dạng năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP và NADPH. Vì vậy, pha này còn được gọi là giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng.
Quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng thực hiện được nhờ hoạt động của các phân tử sắc tố quang hợp.
Sau khi được các sắc tố quang hợp hấp thụ, năng lượng sẽ được chuyển vào một loạt các phản ứng ôxi hoá khử của chuỗi chuyền êlectron quang hợp. Chính nhờ hoạt động của chuỗi chuyển êlectron quang hợp mà NADPH và ATP sẽ được tổng hợp.
Các sắc tố quang hợp và các thành phần của chuỗi chuyền êlectron quang hợp đều được định vị trong màng tilacôit của lục lạp. Chúng được sắp xếp thành những phức hệ có tổ chức, nhờ đó quá trình hấp thụ và chuyển hoá năng lượng ánh sáng xảy ra có hiệu quả.
O2 được tạo ra trong pha sáng có nguồn gốc từ các phân tử nước.
b. Pha tối
- Bản chất của pha tối là quá trình khử CO2 bởi ATP và NADPH để đưa vào các hợp chất hữu cơ.
- Pha tối là giai đoạn cố định tạo ra các hợp chất hữu cơ (điển hình là glucôzơ). Ở thực vật C3, pha tối chỉ bao gồm chu trình Canvin. Ở thực vật C4 và thực vật CAM còn có thêm một chu trình xảy ra trước chu trình Canvin. Pha tối của thực vật C4 và thực vật CAM tuy giống nhau về bản chất nhưng khác nhau tại nơi xảy ra và thời điểm diễn ra.
Chu trình này gồm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 (cố định Cacbon) : Phân tử CO2 sẽ liên kết với đường 5 cacbon là Ribulôzodiphôtphat nhờ Enzim rubisco. Sản phẩm tạo ra là hợp chất hữu cơ 6 cacbon nhưng không bên nên nhanh chóng tạo ra 2 phân tử 3 cacbon là 3-axitphôtphoglixéric (APG).
+ Giai đoạn 2 (giai đoạn khử) : APG bị khử thành AIPG với NADPH đóng vai trò lực khử, còn ATP đóng vai trò cung cấp năng lượng.
+ Giai đoạn 3 (giai đoạn tái sinh, phục hồi chất nhận CO2): Kết thúc giai đoạn khử có 6 AIPG, trong đó 1 APG được tế bào sử dụng để tổng hợp nên glucôzơ và một số hợp chất hữu cơ khác như axit béo, glixerin, axit amin... Còn 3 phân tử APG tiếp tục đi vào chu trình và sử dụng ATP để tái sinh chất nhận CO2.
2. So sánh pha sáng và pha tối ở thực vật
- Điểm giống:
Đều là các giai đoạn chính của quá trình quang hợp.
- Điểm khác:
