Quá trình quang hợp thường được chia thành 2 pha, pha sáng và pha tối. Trong đó, về cơ bản, 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. Tuy nhiên, đây không phải là điểm khác biệt duy nhất giữa pha sáng và pha tối trong quá trình thực vật quang hợp. Cùng Khacnhaugiua.vn tìm hiểu thêm nhiều điểm khác biệt giữa 2 giai đoạn này nhé!
1. Khái niệm và bản chất
Pha sáng là giai đoạn thực vật chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được các tế bào diệp lục, thành năng lượng của các liên kết hoá học trong ATP và NADPH (nicotinamide ađênin đinuclêôtit photphat). Vì vậy, pha này còn được gọi là giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng.
Trong khi đó, pha tối diễn ra sau, tại đây, nhờ các liên kết hoá học trong ATP và NADPH, CO2 sẽ được biến đổi thành cacbohidrat (còn gọi là gluxit hoặc saccarit) là những hợp chất hữu cơ tạp chức, với công thức chung là Cn(H2O)m. Bên cạnh đó, quá trình này sẽ tạo ra ADP và NADPH, bản chất là giúp thực vật biến đổi và hấp thu thành tinh bột và saccarozơ. Các phân tử ADP và NADP+ này sẽ được tái sử dụng trong pha sáng để tổng hợp ATP và NADPH.
2. Quá trình cụ thể
Pha sáng diễn ra ở màng tilacôit và chỉ có thể diễn ra khi có ánh sáng. Lúc này năng lượng ánh sáng sẽ là chất xúc tác không thể thiếu trong quá trình quang phân li nước và giải phóng oxi, bù electron cho diệp lục a, các proton H+ đến khử NADP+ thành NADPH theo phương trình hoá học sau:
2H2O → 4H + 4e- + O2
Trước đó, năng lượng ánh sáng thực hiện được nhờ hoạt động của các phân tử sắc tố quang hợp. Các phần tử này, cùng các thành phần của chuỗi electron quang hợp được định vị trong màng tilacoit của lục lạp, sắp xếp thành những phức hệ có tổ chức, không thể thiếu để quá trình hấp thụ và chuyển hoá năng lượng ánh sáng xảy ra có hiệu quả.
Sau khi được các sắc tố quang hợp hấp thụ, năng lượng sẽ được truyền vào một phản ứng õi hoá khử của chuỗi truyền electron quang hợp. Từ đó, NADP+ thành NADPH sẽ được tổng hợp.
Pha sáng của quang hợp có thể được tóm tắt bằng sơ đồ dưới đây :
– Sắc tố quang hợp
NLAS + H2O+ NADP+ + ADP + ®i — -»NADPH + ATP + O2
(Chú thích : NLAS là năng lượng ánh sáng, P là phôtphat vô cơ)
Trong khi đó, pha tối diễn ra cấu trúc hạt grana của lục lạp (diễn ra trong túi tilacoit), phản ứng này diễn ra cả ngày và cả đêm. Khác với pha sáng, pha tối là pha cố định CO2 sử dụng ATP và NADPH của pha sáng.
Ở giai đoạn này, pha tối sẽ sử dụng ATP và NADPH của pha sáng để khử CO2 tạo ra các hợp chất hữu cơ (C6H12O6). Cụ thể quá trình khử CO2 còn được gọi là quá trình cố định CO2, CO2 bị khử thành cacbonhidrat và các CO2 tự do sẽ được “cố định” lại trong các phân tử cacbohidrat đó.
Có nhiều cách để cố định CO2, tuy nhiên chu trình C3 hay còn gọi là Canvin được cho là cách phổ biến nhất. Chu trình C3 sử dụng ATP và NADPH đến từ pha sáng để biến đổi CO2 của khí quyển thành cacbohiđrat dưới sự xúc tác của các enzim khác nhau.
Chất kết hợp với CO2, đầu tiên là một phần tử hữu cơ có 5 cacbon là ribulôzơ điphôtphat (RiDP). Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình là hợp chất có 3 cacbon. Đây chính là lý do dẫn đến cái tên C3 của chu trình. Hợp chất này sau đó được biến đổi thành Anđehit photphoglixeric (A/PG). Một phần A/PG sẽ được sử dụng để tái tạo RiDP. Phần còn lại biến đổi thành tinh bột và saccarozơ. Thông qua các con đường chuyển hoá vật chất khác nhau, từ cacbohiđrat tạo ra trong quang hợp sẽ hình thành nhiều loại hợp chất hữu cơ khác.
3. Vai trò
Pha sáng là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH. Góp phần giải phóng O2. Cung cấp ATP và NADPH cho pha tối để tổng hợp chất hữu cơ.
Pha tối sử dụng sản phẩm của pha sáng, cố định CO2, tiếp tục trải qua chu trình Canvin biến đổi thành tinh bột và saccarozơ, cũng tạo ra trong quang hợp sẽ hình thành nhiều loại hợp chất hữu cơ khác.
Đều là một trong hai quá trình không thể thiếu trong quá trình quang hợp, pha tối và pha sáng là một chuỗi quy trình gắn bó mật thiết, nếu pha sáng không cho ra thành quả, pha tối cũng không tổng hợp được chất hữu cơ nuôi sống thực vật. Để người đọc có cái nhìn tổng quát sau những phân tích chi tiết bên trên, chúng tôi tổng hợp bảng sau:
| Đặc điểm so sánh | Pha sáng | Pha tối |
| Nơi diễn ra | Màng tilacoit của lục lạp | Chất nền |
| Điều kiện diễn ra | Cần ánh sáng | Không cần ánh sáng |
| Bản chất | Tạo ra sản phẩm đưa ra ngoài môi trường, NADPH là nguyên liệu dùng cho pha tối | Tổng hợp CO2, sau đó là các chất hữu cơ |
| Nguyên liệu | Nước, NADH+, ADP và ánh sáng | ATP, CO2, NADPH |
| Sản phẩm | NADPH, ATP, O2 | NADP+, ADP, H2O, các chất hữu cơ |
| Tên gọi | Giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng | Giai đoạn cố định CO2 |
Trên đây là những điểm khác nhau giữa pha tối và pha sáng trong quang hợp mà Khacnhaugiua.vn tổng hợp được. Hy vọng bạn đọc nắm được những đặc điểm cơ bản của hai chu trình thuộc quá trình quang hợp này, từ đó giúp các bạn phân biệt hai đối tượng này chính xác, dễ dàng hơn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại liên hệ với Khacnhaugiua.vn để được giải đáp nhé!
