Quá trình quang hợp được chia thành hai giai đoạn chính là giai đoạn sáng và giai đoạn tối (Hình 17.1).
Giai đoạn sáng chỉ diễn ra khi có ánh sáng, trong khi giai đoạn tối có thể diễn ra cả khi có ánh sáng và trong bóng tối.
Trong giai đoạn sáng, năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành năng lượng trong phân tử ATP và NADPH (nicôtinamit ađenin đinuclêôt phốt phát).
Trong giai đoạn tối, nhờ sự có mặt của ATP và NADPH do giai đoạn sáng tạo ra, CO2 được chuyển đổi thành carbohydrate.
Giai đoạn sáng xảy ra trong màng tilacoid, trong khi giai đoạn tối xảy ra trong ma trận của lục lạp. Quá trình sử dụng ATP và NADPH trong giai đoạn tối sẽ tạo ra ADP và NADP+. Các phân tử ADP và NADP+ này sẽ được tái sử dụng trong giai đoạn sáng để tạo ra ATP và NADPH.
1. Giai đoạn sáng
Trong giai đoạn sáng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển thành năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP và NADPH. Vì vậy, giai đoạn này còn được gọi là giai đoạn chuyển hóa năng lượng ánh sáng.
Quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng được thực hiện bởi các phân tử sắc tố quang hợp.
Sau khi bị hấp thụ bởi các sắc tố quang hợp, năng lượng sẽ được chuyển vào chuỗi phản ứng oxy hóa khử của chuỗi vận chuyển electron quang hợp. Chính nhờ chuỗi vận chuyển electron quang hợp mà NADPH và ATP được tổng hợp.
Các sắc tố quang hợp và các thành phần của chuỗi vận chuyển electron quang hợp đều được tìm thấy trong màng tilacoid của lục lạp. Chúng được tổ chức thành những hệ thống có cấu trúc, giúp quá trình hấp thụ và chuyển hóa năng lượng ánh sáng diễn ra hiệu quả.
O2 được tạo ra trong giai đoạn sáng bởi các phân tử nước.
Giai đoạn sáng của quang hợp có thể được tóm tắt bằng sơ đồ sau:
[Sắc tố quang hợp]
NLAS + H2O + NADP+ + ADP + P –> NADPH + ATP + O2
(Chú thích: NLAS là năng lượng ánh sáng, P là photphat vô cơ)
2. Giai đoạn tối
Trong giai đoạn tối, CO2 sẽ được khử thành carbohydrate. Quá trình này còn được gọi là quá trình cố định CO2 vì nó “cố định” lại các phân tử CO2 vào trong carbohydrate.
Hiện nay, đã biết một số con đường cố định CO2 khác nhau. Tuy nhiên, trong những con đường đó, chu trình C3 (Hình 17.2) là con đường phổ biến nhất. Chu trình C3 còn được gọi là chu trình Canvin. Chu trình này bao gồm nhiều phản ứng hóa học liên tiếp được xúc tác bởi các enzym khác nhau.
Chu trình C3 sử dụng ATP và NADPH từ giai đoạn sáng để chuyển đổi CO2 trong khí quyển thành carbohydrate.
Một hợp chất hữu cơ có 5 cacbon là ribulôzôđiphốt phát (RiDP) là chất xuất phát kết hợp với CO2. Sản phẩm ổn định đầu tiên của chu trình là một hợp chất có 3 cacbon. Đây là lý do tạo nên cái tên C3 của chu trình. Hợp chất này được chuyển đổi thành andehit photphoglixeric (AlPG). Một phần AlPG được sử dụng để tái tạo RiDP. Phần còn lại được chuyển đổi thành tinh bột và sacarozơ. Thông qua các con đường chuyển hoá khác nhau, nhiều loại hợp chất hữu cơ khác sẽ được tạo ra từ cacbohydrat tổng hợp trong quang hợp.
Nguồn: Dnulib
