1. Pha tối là gì?
- Pha tối là pha sử dụng ATP và NADPH từ pha sáng để khử đi CO2 tạo thành các hợp chất hữu cơ (C6H12O6). Còn CO2, ATP chính là nguyên liệu của pha tối; O2 là sản phẩm của pha phát sáng.
- Nguyên liệu thô cần cho pha tối của quá trình quang hợp là ATP, NADPH và CO2, pha tối là phản ứng diễn ra cả ngày lẫn đêm trong lục lạp. Vai trò của pha tối là cố định CO2 bằng ATP và NADPH của pha ánh sáng.
2. Sản phẩm pha tối là gì?
- Glucose: Đây là sản phẩm cuối cùng của chu trình Calvin và là dạng carbohydrate chính được tổng hợp. Glucose là nguồn năng lượng quan trọng cho cây và cũng là cơ sở cho việc tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác.
- ADP và Pi: Trong quá trình chu trình Calvin, ATP được sử dụng để cung cấp năng lượng, chuyển thành ADP và phosphate vô cơ (Pi). ADP và Pi sẽ được tái tạo thành ATP trong pha sáng của quang hợp.
- NADP+: NADPH, chất mang điện tử được sản xuất trong pha sáng, được sử dụng trong quá trình khử 3-phosphoglycerate thành glyceraldehyde-3-phosphate. Sau khi cung cấp điện tử, NADPH chuyển thành NADP+ và được tái tạo thành NADPH trong pha sáng.
* PTTQ:
3. Pha tối xảy ra ở đâu?
- Vị trí: Chất nền (stroma) bên trong lục lạp – vùng “dịch” bao quanh hệ thylakoid.
- Thành phần chính: RuBisCO và bộ enzyme chu trình Calvin (carboxylation, reduction, regeneration).
- Nguyên liệu: CO2 từ khí quyển; ATP và NADPH do pha sáng giải phóng về phía stroma.
- Sản phẩm: G3P (tiền chất tổng hợp đường), tái sinh RuBP; gián tiếp tạo sucrose, tinh bột.
- Vai trò: Cố định cacbon vô cơ (CO2) thành chất hữu cơ, hoàn tất phần “đường” của quang hợp.
4. Ứng dụng của kiến thức về pha tối trong nông nghiệp
- Tối ưu hóa điều kiện quang hợp
+ Điều chỉnh cường độ và thời gian chiếu sáng để đảm bảo cây trồng nhận đủ ánh sáng cần thiết.
+ Quản lý nước tưới một cách hiệu quả để duy trì mức độ ẩm phù hợp cho quá trình quang hợp.
+ Cung cấp đủ dinh dưỡng, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng như magiê và sắt, để hỗ trợ hoạt động của các enzyme trong chu trình Calvin.
- Phát triển giống cây trồng cải tiến
+ Lai tạo giống cây trồng có hiệu suất quang hợp cao hơn.
+ Ứng dụng công nghệ sinh học để biến đổi gen cây trồng, tăng khả năng hấp thụ CO2 và sản xuất đường.
- Ứng dụng trong nhà kính và nông nghiệp đô thị
+ Điều chỉnh môi trường trong nhà kính để tối ưu hóa hiệu quả quang hợp.
+ Sử dụng công nghệ chiếu sáng nhân tạo để kéo dài thời gian quang hợp và tăng sản lượng cây trồng.
- Cải thiện quản lý carbon
+ Tăng cường sự hấp thụ CO2 thông qua việc trồng cây xanh và quản lý rừng.
+ Phát triển các kỹ thuật canh tác bền vững để duy trì và cải thiện sức khỏe đất, từ đó hỗ trợ quá trình quang hợp.