Rubisco là một enzyme quan trọng trong sự cố định carbon ở thực vật. Ngoài việc tham gia xúc tác cho phản ứng carboxyl hóa thì enzyme này còn xúc tác cho phản ứng oxy hóa. Ở cây thủy sinh, tần suất của phản ứng oxy hóa phụ thuộc vào nồng độ tương đối của chất tham gia phản ứng CO2 và O2 trong dung dịch nước còn nồng độ CO2 và O2 lại phụ thuộc vào nhiệt độ. Các hình dưới đây cho thấy nồng độ tuyệt đối (a) và tương đối (b) của CO2 và O2 tan trong nước ở mức độ cân bằng với nồng độ các chất này trong khí quyển.
a. Hoạt tính oxygenase và carboxylase của enzyme Rubisco có ý nghĩa gì trong sự chuyển hóa vật chất và năng lượng của thực vật?
b. Hãy giải thích mối quan hệ giữa nhiệt độ nước và tần suất phản ứng oxy hóa của enzyme Rubisco.
c. Giải thích nguyên nhân vì sao ở thực vật C4, hoạt tính oxygenase của Rubisco rất ít hoặc không được biểu hiện?
-
-
-
-
Đáp án đúng:
a.
- Hoạt tính oxigenase: hô hấp sáng ở thực vật C3.
- Ý nghĩa:
+ Hô hấp sáng diễn ra trong điều kiện phân áp O2/ phân áp CO2 cao, hô hấp sáng làm giảm nồng độ oxigen trong tế bào. Hạn chế sự hình thành các gốc tự do oxigen hóa mạnh gây hại cho tế bào.
+ Hô hấp sáng tạo ra được một số loại axit amin cung cấp cho tế bào.
- Hoạt tính carboxylase: cố định CO2 trong pha tối quang hợp.
- Ý nghĩa:
Cố định CO2 pha tối quang hợp tạo ra sản phẩm là đường glucose, là nguồn cung cấp năng lượng cho các hoạt động của tế bào. Đồng thời, glucose cũng được cung cấp cho các cơ quan khác của cây (không có khả năng quang hợp) để cây sinh trưởng và phát triển.
b. Nhiệt độ nước càng cao thì hoạt tính oxigenase của rubisco (tần suất phản ứng oxi hóa) càng mạnh.
Giải thích: hoạt tính oxigenase được quyết định bởi nồng độ tương đối của O2/CO2 (hình b), khi nhiệt độ tăng (từ 5 độ C lên 35 độ C) thì p CO2 / pO2 giảm (từ khoảng 0.05 xuống khoảng 0,038) Hoạt tính oxigenase tăng.
c. Ở thực vật C4, sự cố định CO2 lần đầu thông qua enzyme PEP Carboxylase, là enzyme có ái lực cao với CO2. Sau pha cố định sơ cấp, AOA được chuyển thành CO2 trong tế bào bao bó mạch và rubisco cố định CO2 thứ cấp tại đây, nơi có phân áp CO2 cao và phân áp O2 thấp. Do đó ở C4, rubisco thể hiện rất ít hoặc không thể hiện hoạt tính oxigenase.
Số bình luận về đáp án: 0
- Hoạt tính oxigenase: hô hấp sáng ở thực vật C3.
- Ý nghĩa:
+ Hô hấp sáng diễn ra trong điều kiện phân áp O2/ phân áp CO2 cao, hô hấp sáng làm giảm nồng độ oxigen trong tế bào. Hạn chế sự hình thành các gốc tự do oxigen hóa mạnh gây hại cho tế bào.
+ Hô hấp sáng tạo ra được một số loại axit amin cung cấp cho tế bào.
- Hoạt tính carboxylase: cố định CO2 trong pha tối quang hợp.
- Ý nghĩa:
Cố định CO2 pha tối quang hợp tạo ra sản phẩm là đường glucose, là nguồn cung cấp năng lượng cho các hoạt động của tế bào. Đồng thời, glucose cũng được cung cấp cho các cơ quan khác của cây (không có khả năng quang hợp) để cây sinh trưởng và phát triển.
b. Nhiệt độ nước càng cao thì hoạt tính oxigenase của rubisco (tần suất phản ứng oxi hóa) càng mạnh.
Giải thích: hoạt tính oxigenase được quyết định bởi nồng độ tương đối của O2/CO2 (hình b), khi nhiệt độ tăng (từ 5 độ C lên 35 độ C) thì p CO2 / pO2 giảm (từ khoảng 0.05 xuống khoảng 0,038) Hoạt tính oxigenase tăng.
c. Ở thực vật C4, sự cố định CO2 lần đầu thông qua enzyme PEP Carboxylase, là enzyme có ái lực cao với CO2. Sau pha cố định sơ cấp, AOA được chuyển thành CO2 trong tế bào bao bó mạch và rubisco cố định CO2 thứ cấp tại đây, nơi có phân áp CO2 cao và phân áp O2 thấp. Do đó ở C4, rubisco thể hiện rất ít hoặc không thể hiện hoạt tính oxigenase.