Một số thông tin nhỏ về quang hợp

[Phan Vũ Nghĩa Lộc]

Các sinh vật đầu tiên trên Trái đất xuất hiện cách đây khoảng 3,5 - 4 tỉ năm tổng hợp thức ăn cho chúng từ những vật chất vô cơ bằng sự hóa tổng hợp (chemosynthesis), tức là lấy năng lượng từ các phản ứng hóa học từ các chất vô cơ như H2, NH2, H2S. Ngày nay, các sinh vật này vẫn còn tồn tại trong những môi trường rất đặc biệt như trong các hố xí, suối nước nóng có lưu huỳnh và các miệng núi lửa trên các sàn đại dương, được gọi là các sinh vật yếm khí. Sau đó xuất hiện nhóm sinh vật có khả năng hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp ra các hợp chất hữu cơ phức tạp, sự quang tổng hợp (photosynthesis), thường được gọi tắt là sự quang hợp, đây là một quá trình sinh học, chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Các sinh vật quang hợp đầu tiên này không tạo ra ôxy.
Về sau một số sinh vật có khả năng sử dụng nước cho sự quang hợp, tạo ra O2, dần dần tích tụ trong khí quyển, một số sinh vật tiến hóa khác có khả năng sử dụng O2 xúc tác trong các phản ứng để giải phóng năng lượng trong các phân tử thức ăn. Quá trình này được gọi là sự hô hấp hiếu khí (aerobic respiration). Sự quang hợp sử dụng CO2 và H2O tạo ra từ sự hô hấp hiếu khí và sự hô hấp hiếu khí thì sử dụng thức ăn và O2 sinh ra từ sự quang hợp.
Cả 2 loại sinh vật này được gọi chung là sinh vật tự dưỡng-tự tổng hợp chất hữu cơ từ vật chất vô cơ, phân biệt với sinh vật dị dưỡng phải lấy thức ăn hữu cơ từ môi trường chung quanh, chúng tiêu thụ các sinh vật tự dưỡng.


các thành viên trong diễn đàn có thông tin gì thì cung cấp thêm cho em với, xin cám ơn!!

 

[Lê Văn Thản]

Quang hợp được xem là một trong những bí mật lớn nhất của thế giới sống. Cho đến hiện nay khi mà khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc, con người đã thay thế thiên nhiên làm được nhiều thứ song người ta vẫn khẳng định “Quang hợp là phản ứng hoá học quan trọng bậc nhất trên trái đất, nghiên cứu về quang hợp hứa hẹn cho loài người một cuộc cách mạng sâu sắc về năng lượng và kinh tế”.

Con người đã có quá nhiều thành tựu trong việc nghiên cứu về quang hợp. Chiết suất diệp lục tố và các sắc tố khác là chuyện giản đơn có thể thực hiện đựơc trong bất kì phòng thí nghiệm nào. Người ta cũng quá rõ về thylakoid, về stroma, các hệ thống ánh sáng…và vừa qua nhóm nghiên cứu của ĐH Purdue (Mỹ) cũng đã xác định được cấu trúc của cytochrome (tổ hợp protein chi phối quá trình quang hợp). Nhóm nghiên cứu về vấn đề này đã ví rằng “Trước kia, chúng ta chỉ thấy được phần nổi của tảng băng trôi, còn bây giờ chúng ta có thể nắm được toàn bộ hình phóng và tính chất của tảng băng đó” (GS. Wiliiam Cramer- 2003). Bí mật lớn nhất của sự sống sắp được vén lên, một khi cơ chế quang hợp được làm rõ. Chỉ cần sục CO2, H2O vào hổn hợp dung dịch diệp lục nhân tạo, chiếu ánh sáng vào, thế là có tinh bột và khí O2 bay ra đủ để con người có thể ăn và hít thở. CO2, H2O và ánh sáng mặt trời là những nguồn nguyên liệu rẽ tiền và không bao giờ cạn kiệt. Có người lạc quan đến mức rằng: Trong tương lai, người ta có thể ung dung mà chặt phá rừng, tàn sát cây cối mà không hề lo lắng và bị chỉ trích, bởi vì lúc ấy vai trò của cây xanh đã được nhân tạo, việc trồng cây chỉ còn là một thứ “chơi trội” xa xỉ của những người rủng rỉnh tiền bạc hoặc của những người có tuổi thích chơi đồ cổ!!?


Nhưng, dù thế nào đi chăng nữa cũng phải khẳng định rằng “Quang hợp của cây xanh đã giữ đang giữ và sẽ mãi giữ vai trò độc tôn tuyệt đối để thoả mãn nhu cầu về lương thực thực phẩm của con người” bởi trên thực tế, không thể tính đến việc sản xuất toàn bộ lương thực thực phẩm bằng quang hợp nhân tạo. Để thực hiện được điều này phải xây dựng những công trình có kiến trúc và cơ cấu rất phức tạp để hút và biến đổi năng lượng ánh sáng, trong khi đó với những “nhà máy sống” cây xanh có thể thực hiện một cách vô cùng giản đơn. Con người chắc sẽ có thừa thông minh và không quá sỹ diện để biết nên làm gì có lợi cho mình. Có điều tưởng chừng như vô lí mà lại rất hợp lí, khi càng hiểu rõ về quang hợp người ta lại càng thấy rõ vai trò của cây xanh. Nhóm nghiên cứu về cơ chế quang hợp sau khi đã hoàn tất bức tranh chi tiết về quang hợp đã cho biết, trong thời gian trước mắt, phát hiện của họ chưa mang lại bất kì ứng dụng nào. Họ chỉ hy vọng rằng nó có thể giúp cho giới khoa học hình dung về một quá trình hoá học quan trọng nhất của sự sống mà thôi??!!!!

 

[Lê Văn Thản]

Có lẽ tất cả các tế bào ban đầu đều là tế bào dị dưỡng, sử dụng những phân tử hữu cơ (kể cả từ những tế bào khác) như nguyên liệu sống và một nguồn năng lượng .[19] Vì nguồn cung cấp dinh dưỡng hạn chế, một số tế bào đã phát triển cách thức hấp thụ dinh dưỡng mới. Thay vì dựa vào số lượng các phân tử hữu cơ tồn tại tự do đang ngày càng giảm sút, những tế bào này hấp thụ ánh sáng mặt trời như một nguồn năng lượng. Các con số ước lượng được đưa ra không đồng nhất, nhưng vào khoảng 3 tỷ năm trước[20] (khoảng 8:00 giờ sáng trên chiếc đồng hồ của chúng ta), một thứ tương tự như sự quang hợp hiện đại ngày nay có lẽ đã bắt đầu phát triển. Việc này khiến không chỉ sinh vật tự dưỡng mà cả sinh vật dị dưỡng lợi dụng được năng lượng mặt trời. Quang hợp sử dụng điôxít cacbon và nước vốn rất phong phú cùng với năng lượng từ ánh sáng mặt trời để sản xuất những phân tử hữu cơ giàu năng lượng(hyđrat cacbon). Ngoài ra, khí ôxy được sản xuất như một phế phẩm của quá trình quang hợp. Đầu tiên nó liên kết với đá vôi, sắt, và những chất khoáng khác, nhưng khi số lượng tất cả các khoáng chất sử dụng được tăng lên, ôxy bắt đầu tích tụ trong khí quyển. Dù mỗi tế bào chỉ sản xuất ra một lượng ôxy nhỏ, tổng các quá trình trao đổi chất của nhiều tế bào sau những khoảng thời gian dài dằng dặc đã biến khí quyển Trái Đất trở thành tình trạng như hiện nay.[21] Và đây là thời kỳ khí quyển thứ ba của Trái đất. Một số ôxy phản ứng để hình thành nên ôzôn, tạo thành một lớp nằm ở phần trên cùng của khí quyển. Tầng ozon đã hấp thụ, và vẫn đang hấp thụ, một lượng lớn bức xạ cực tím mà trước kia có thể xuyên qua khí quyển. Điều này cho phép các tế bào di chuyển lên bề mặt đại dương và cuối cùng là đất liền:[22] Nếu không có tầng ôzôn, bức xạ cực tím sẽ đi tới bề mặt trái đất và gây ra tình trạng biến đổi lớn cho các tế bào. Bên cạnh việc tạo ra phần lớn lượng năng lượng cần thiết cho các hình thức sự sống và ngăn cản bức xạ tia cực tím, các tác động của quang hợp còn có một tác dụng thứ ba khác đưa tới sự thay đổi mang tầm quan trọng lớn trên thế giới. Ôxy là chất độc; có lẽ đa phần sự sống trên Trái đất đã biến mất khi lượng ôxy tăng lên (Thảm họa ôxy).[22] Các hình thái sự sống thích nghi được đã tồn tại và phát triển, và một số đã phát triển khả năng sử dụng ôxy để tăng cường sự trao đổi chất và hấp thu được nhiều năng lượng hơn từ cùng loại thực phẩm.