Giai đoạn tổng hợp, giai đoạn phân giải, giai đoạn sử dụng

Giai đoạn tổng hợp, giai đoạn phân giải, giai đoạn chuyển hóa năng lượng

Giai đoạn tổng hợp, giai đoạn tiến hóa, giai đoạn phân giải

Giai đoạn tổng hợp, giai đoạn tiến phân giải và giai đoạn sử dụng

Tảo, trùng roi xanh, lúa, cây xà cừ

Tảo, nấm, rau, lúa, cây xà cừ

Con người, vật nuôi, cây trồng

Tảo, cá, chim, rau, cây xà cừ

Tự dưỡng và dị dưỡng

Đồng hóa và dị hóa

Dòng hóa và dị dưỡng

Dị hóa và tự dưỡng

Phân hủy các chất

Tổng hợp chất mới, tích lũy năng lượng

Giải phóng năng lượng

Biến đổi các chất

Phân giải các chất hấp thụ

Giải phóng năng lượng

Thải các chất ra ngoài môi trường

Phân giải các chất hấp thụ và giải phóng năng lượng

Cung cấp nguyên liệu cho các hoạt động của tế bào và cơ thể

Cung cấp năng lượng cho các hoạt động của tế bào và cơ thể

Loại bỏ các chất thải để duy trì cân bằng môi trường trong cơ thể

Giúp cơ thể tiếp nhận và phản ứng lại các kích thích từ môi trường

Trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường

Trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường trong tế bào

Trao đổi chất giữa tế bào với tế bào khác

Trao đổi chất giữa cơ thể với cơ thể khác

Nhiệt năng

Cơ năng

Hóa năng

Động năng

Chính cơ thể chúng

Môi trường

Tạo hóa

Con người

Chất dinh dưỡng

Chất thải, chất độc hại, chất dư thừa

Nước

Thức ăn

Mặt trời

Đất

Nước

Không khí

Khí O2, nước tiểu, máu

Khí CO2, nước tiểu, máu

Khí O2, nước tiểu, mồ hôi

Khí CO2, nước tiểu, mồ hôi

Quang năng thành hóa năng

Điện năng thành nhiệt năng

Hóa năng thành nhiệt năng

Điện năng thành cơ năng

Áp suất rễ (lực đẩy)

Thoát hơi nước ở lá (lực hút)

Lực liên kết giữa các phần tử nước với nhau và với thành tế bào mạch gỗ

Sự phối hợp của ba lực: lực đẩy, lực hút, động lực trung gian

Thẩm thấu và khuếch tán

Dòng mạch gỗ liên tục do lực hút thoát hơi nước và lực liên kết nước

Vận chuyển tích cực qua màng

Sự trao đổi khí ở lá tạo áp lực

qua mạch rây

qua mạch gỗ

từ mạch gỗ sang mạch rây

qua khoảng gian bào

thẩm thấu nước vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động

bơm ion chủ động tạo gradient thẩm thấu kéo nước vào

khuếch tán nước từ thân xuống rễ

tiêu tốn năng lượng để đẩy nước ra khỏi tế bào rễ

nước và chất hữu cơ tổng hợp từ lá

nước, ion khoáng và chất hữu cơ dự trữ ở củ, quả

nước, ion khoáng và chất hữu cơ tổng hợp từ rễ

nước, ion khoáng và chất hữu cơ tổng hợp từ lá

tăng lượng nước cho cây

giúp cây vận chuyển nước, các chất từ rễ lên thân và lá

cân bằng khoáng cho cây

làm giảm lượng khoáng trong cây

vận tốc lớn, được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng

vận tốc nhỏ, được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng

vận tốc lớn, không được điều chỉnh bằng đóng mở khí khổng

vận tốc nhỏ, không được điều chỉnh bằng đóng mở khí khổng

KOH

K+

K2SO4

K2CO3

Mg2+

Ca2+

Fe3+

Na+

N2 và NO3−

N2 và NH4+

NH4+ và NO3−

NH4+ và NO3+.

hữu cơ hóa nitrate

chuyển hóa nitrate thành nitrogen phân tử (khử nitrat)

cố định nitrogen

liên kết N2 và H2 tạo ra NH3

NO2− → NO3− → NH4+

NO3− → NO2− → NH3

NO3− → NH4+

NO3− → NO2− → NH2−

đạm amoni

đạm nitrat

nitrogen tự do trong không khí

đạm tan trong nước

nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp, cần tiêu tốn ít năng lượng

nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng

nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao, không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng

nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng

vận tốc lớn và không được điều chỉnh

vận tốc lớn và được điều chỉnh

vận tốc nhỏ và không được điều chỉnh

vận tốc nhỏ và được điều chỉnh

thành mỏng căng ra, thành dày co lại làm cho khí khổng mở ra

thành dày căng ra làm cho thành mỏng co lại, khí khổng mở ra

thành dày căng ra làm cho thành mỏng co lại, khí khổng không mở ra

thành mỏng căng ra làm cho thành dày càng thẹo, khí khổng không mở ra

tăng nhiệt độ cao làm hư hại các tế bào bền trong lá

giảm sự thoát hơi nước của cây

tăng cường quang hợp do ánh sáng mạnh

giảm hấp thụ khoáng ở rễ

qua gian bào và màng tế bào

qua gian bào và vách tế bào theo đường apoplast

qua gian bào và tế bào biểu bì theo đường symplast

gian bào và vách tế bào nội bì

tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào khí khổng, giúp mở khí khổng

giảm áp suất thẩm thấu trong tế bào, giúp đóng khí khổng

tăng nồng độ Ca2+ làm khí khổng mở ra

tạo ATP trực tiếp cho tế bào khí khổng

không khí ẩm, gió yếu

không khí khô, gió mạnh và nhiệt độ cao

không khí ẩm, nhiệt độ thấp

lá nhỏ và lớp cutin dày

Quá trình thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ (đường glucozơ) từ chất vô cơ (CO2 và nước)

Quá trình thực vật có hoa sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ (CO2 và nước)

Quá trình thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ (đường galactozo) từ chất vô cơ (CO2 và nước)

Quá trình thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ (đường glucozơ) từ chất vô cơ (CO2 và muối)

Diệp lục a ở trung tâm phản ứng

Diệp lục b

Diệp lục a, b

Diệp lục a, b và carotenoid

Diệp lục a và diệp lục b

Diệp lục a và carotenoid

Diệp lục b và carotenoid

Carotenoid

Thành năng lượng trong các liên kết hóa học ATP

Thành năng lượng trong các liên kết hóa học NADPH

Thành năng lượng trong các liên kết hóa học ATP và NADPH

Thành năng lượng trong các liên kết hóa học đường sacarôzơ

ATP, NADPH và O2

ATP, NADPH và CO2

ATP, NADP+ và O2

ATP, NADPH

Diệp lục a hấp thụ ánh sáng màu xanh lục

Diệp lục b hấp thụ ánh sáng màu xanh lục

Nhóm sắc tố phụ (carotenoid) hấp thụ ánh sáng màu xanh lục

Các tia sáng màu xanh lục không được diệp lục hấp thụ

Ở lục lạp trong tế bào bao bó mạch (bundle sheath) – chu trình Calvin

Ở lục lạp trong tế bào mô giậu – chu trình Calvin

Ở lục lạp trong tế bào mô giậu – giai đoạn tái cố định CO2

Ở lục lạp trong tế bào bao bó mạch – giai đoạn tái cố định CO2

Pha tối diễn ra ở chất nền của lục lạp

Sản phẩm của pha sáng gồm ATP, NADPH và C6H12O6

Oxy nguyên tử tạo ra trong pha tối

Nguyên liệu cho pha tối gồm ánh sáng, ATP và NADPH

Năng lượng ánh sáng mặt trời trực tiếp

ATP do môi trường cung cấp

ATP và NADPH từ pha sáng của quang hợp

Từ CO2 và H2O

Thực hiện cố định CO2 giống như thực vật C3

Không thực hiện cố định CO2 để tiết kiệm năng lượng

Thực hiện cố định CO2 theo hai giai đoạn với tham gia của hai loại tế bào khác nhau

Thực hiện cố định CO2 vào ban đêm trong tế bào thịt lá

Các loài thực vật CAM mở khí khổng vào ban ngày và đóng vào ban đêm

Thực vật CAM sống chủ yếu ở vùng ôn đới

Quá trình cố định CO2 ở thực vật CAM diễn ra ở 2 loại tế bào: tế bào thịt lá và tế bào bao bó mạch

Thực vật CAM dùng chu trình Calvin giống như thực vật C3 và C4

Điều hòa tỉ lệ khí O2/CO2 của khí quyển

Biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học

Nơi hóa các hợp chất hữu cơ để giải phóng năng lượng

Tổng hợp gluxit, các chất hữu cơ, oxy

(1) Diện tích lá tăng; (2) Sự tiếp xúc của lá với ánh sáng tăng; (3) Nồng độ O2 trong khí quyển tăng; (4) Nồng độ CO2 trong khí quyển tăng

(1), (2), (3)

(1), (2), (4)

(2), (3), (4)

Nước

Hỗn hợp các sắc tố khác

Dung môi nước và dầu ăn

Dung môi hữu cơ

Quá trình tạo ATP, NADPH và giải phóng O2

Quá trình khử CO2

Quá trình quang phân li nước

Sự biến đổi trạng thái của diệp lục (từ dạng bình thường sang trạng thái kích thước)

Khí O2

Khí O2 và glucozơ

Glucozơ

Khí O2, H2O và glucozơ

Quá trình quang hợp và hô hấp phải cân bằng

Quá trình quang hợp phải chiếm ưu thế so với hô hấp

Quá trình hô hấp phải chiếm ưu thế so với quang hợp

Tăng cường quá trình quang hợp và ức chế quá trình hô hấp

Chúng có cấu tạo thích nghi với khả năng quang hợp trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc ánh sáng đèn

Vì chúng có lá màu đỏ hoặc tím nên không cần quang hợp

Vì chúng không cần quang hợp mà vẫn có thể sinh sản và phát triển như điều kiện bình thường

Vì chúng thích nghi với điều kiện khô hạn tốt hơn so với những loài thực vật khác

3-phosphoglycerat (3-PGA) trong chu trình Calvin của thực vật C3

Pyruvat trong chu trình Hatch–Slack của C4

Malat trong tế bào thịt lá ở CAM

Ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) trực tiếp thành glucozơ

Rễ cây

Thân cây

Lá già

Hạt khô

Oxi hóa hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể

Oxi hóa hợp chất hữu cơ thành O2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể

Oxi hóa hợp chất hữu cơ thành CO2 và O2, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể

Khử các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể

Oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs → đường phân → chuỗi truyền electron hô hấp

Đường phân → chuỗi truyền electron hô hấp → oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs

Đường phân → oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs → chuỗi truyền electron hô hấp

Chuỗi truyền electron hô hấp → oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs → đường phân

Ti thể

Tế bào chất

Lục lạp

Nhân

Chất nền của ti thể

Tế bào chất

Lục lạp

Nhân

25°C – 30°C

20°C – 35°C

20°C – 25°C

30°C – 40°C

Tổng hợp năng lượng, chất hữu cơ cung cấp cho thực vật

Giải phóng năng lượng dưới dạng ATP cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể

Chuyển hóa thành năng lượng nhiệt giúp thực vật chịu lạnh, dẫn dụ côn trùng

Tạo cơ chất, trung gian, là nguyên liệu của các quá trình tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác nhau cho tế bào và cơ thể thực vật

Chu trình Krebs

Chuỗi truyền electron

Đường phân

Từ pyruvic acid đến acetyl coenzyme A

Chuỗi truyền electron

Chu trình Krebs

Đường phân

Tổng hợp acetyl coenzyme A

Ti thể và sắc lạp

Ti thể và bạch lạp

Lục lạp

Sắc lạp và bạch lạp

Sản phẩm C6H12O6 của quá trình quang hợp là nguyên liệu của quá trình hô hấp

Quá trình quang hợp giải phóng ra chất khí còn quá trình hô hấp thì không

Quang hợp và hô hấp là 2 quá trình ngược chiều nhau

Quang hợp là quá trình tổng hợp, thu năng lượng còn hô hấp là quá trình phân giải và giải phóng năng lượng

Tạo ra được nhiều năng lượng hơn

Hô hấp hiếu khí tạo ra sản phẩm là CO2 và H2O, nước cung cấp cho sinh vật khác sống

Quá trình hô hấp hiếu khí cần có sự tham gia của O2, còn kị khí không cần O2

Hô hấp hiếu khí xảy ra ở mọi loài sinh vật còn hô hấp kị khí chỉ xảy ra ở 1 số loài sinh vật nhất định

Nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp tăng theo đến giới hạn mà hoạt động sống của tế bào vẫn còn bình thường

Nếu nồng độ O2 trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng và khi giảm xuống dưới 5% thì cây chuyển sang phân giải kị khí

Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước của cơ quan hô hấp

Nếu hàm lượng CO2 cao trong môi trường sẽ làm cho phân ứng chuyển dịch theo chiều thuận và hô hấp tăng mạnh

Dung dịch NaCl

Dung dịch Ca(OH)2

Dung dịch KCl

Dung dịch H2SO4

Quá trình quang hợp và hô hấp phải cân bằng

Quá trình quang hợp phải chiếm ưu thế so với hô hấp

Quá trình hô hấp phải chiếm ưu thế so với quang hợp

Tăng cường quang hợp và ức chế quá trình hô hấp

Phân bón cung cấp chất dinh dưỡng chủ yếu cho cây trồng, nếu không bón cây trồng sẽ còi cọc kém phát triển.

Phân bón có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng nhưng không làm tăng năng suất cây trồng.

Ngoài dinh dưỡng khoáng, phân bón có thể bổ sung chất hữu cơ, vi sinh vật giúp cải thiện độ màu mỡ của đất.

Phân bón chỉ ảnh hưởng đến màu sắc lá, không liên quan đến sinh trưởng.

Điểm bù CO₂ là nồng độ CO₂ sử dụng cho quá trình quang hợp tương đương với lượng CO₂ tạo ra trong hô hấp.

Khi tăng nồng độ CO₂ thì cường độ quang hợp giảm, cây nhanh chóng đạt điểm bão hòa CO₂.

Nguỡng nhiệt độ tối ưu cho quang hợp của thực vật C₃ là 20–30 °C; của C₄ là 25–35 °C; của CAM là 30–40 °C.

Chỉ có ba yếu tố (ánh sáng, CO₂, nhiệt độ) ảnh hưởng đến quang hợp; nước và khoáng không ảnh hưởng.

Thực vật C₄ có điểm bù CO₂ thấp hơn thực vật C₃.

Khi tăng nồng độ CO₂, cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận và không có giới hạn bão hòa.

Điểm bão hòa CO₂ của thực vật C₃ khoảng 38 Pa.

Cường độ quang hợp (µmol CO₂/m²/s) được xác định bằng lượng CO₂ đồng hóa (µmol/m²/s).

Quá trình quang hợp không diễn ra khi nồng độ CO₂ thấp hơn 0.

Lượng CO₂ bằng 0 thì cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp.

Cường độ quang hợp đạt cực đại ở điểm bão hòa ánh sáng.

Cường độ quang hợp tiếp tục giảm khi vượt qua điểm bão hòa ánh sáng do quang ức chế.

25–30 °C

20–35 °C

20–25 °C

30–40 °C

Tổng hợp năng lượng, chất hữu cơ cung cấp cho thực vật.

Giải phóng năng lượng từ ATP cho các hoạt động sống của tế bào.

Chuyển hóa thành năng lượng nhiệt giúp thực vật chịu lạnh.

Tạo các chất trung gian, là nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp chất hữu cơ khác.

Chu trình Krebs.

Chuỗi truyền electron.

Đường phân.

Từ pyruvic acid đến acetyl coenzyme A.

Chuỗi truyền electron.

Chu trình Krebs.

Đường phân.

Tổng hợp acetyl coenzyme A.

Thể vằn sắc lạp.

Thể vi bào lạp.

Lục lạp và ti thể.

Sắc lạp và bạch lạp.

Sản phẩm C₆H₁₂O₆ của quang hợp là nguyên liệu của hô hấp.

Quang hợp giải phóng ra chất khí còn hô hấp thì không.

Quang hợp và hô hấp là hai quá trình ngược chiều nhau về dòng năng lượng.

Quang hợp là quá trình tổng hợp, thu năng lượng; hô hấp là quá trình phân giải và giải phóng năng lượng.

Tạo ra được nhiều năng lượng hơn.

Tạo sản phẩm là CO₂ và H₂O, cung cấp cho sinh vật khác.

Có thể xảy ra ở mọi loài sinh vật.

Chỉ xảy ra khi có O₂ nhưng không cần CO₂.

Nhiệt độ tăng, cường độ hô hấp tăng theo đến giới hạn tối ưu rồi ổn định.

Nồng độ O₂ trong không khí giảm xuống dưới 10% thì hô hấp bị ảnh hưởng rõ; dưới 5% cây chuyển sang phân giải kị khí.

Cường độ hô hấp tỉ lệ thuận với hàm lượng nước của cơ quan hô hấp.

Nồng độ CO₂ tăng trong môi trường sẽ làm cho phân ứng chuyển dịch theo chiều thuận và hô hấp tăng.

Đường phân.

Chuỗi truyền electron hô hấp.

Oxi hóa pyruvic acid.

Chu trình Krebs.

Dung dịch NaCl.

Dung dịch Ca(OH)₂.

Dung dịch KCl.

Dung dịch H₂SO₄.

Là nồng độ CO₂ mà tốc độ quang hợp vừa đủ bù lượng CO₂ sinh ra do hô hấp, nên lượng CO₂ ròng bằng 0.

Là nồng độ CO₂ mà cường độ quang hợp đạt cực đại.

Là nồng độ CO₂ khi cây bắt đầu xuất hiện quang ức chế.

Là nồng độ CO₂ cố định cho mọi loài thực vật.

Là cường độ ánh sáng tại đó quang hợp bắt đầu xảy ra.

Là cường độ ánh sáng tại đó quang hợp đạt cực đại; tăng thêm ánh sáng không làm tăng quang hợp.

Là mức ánh sáng thấp khiến quang hợp bị ức chế.

Là ngưỡng ánh sáng tại đó hô hấp tăng vượt quang hợp.

Quá trình quang hợp không diễn ra khi lượng CO2 thấp hơn 0.

Lượng CO2 bằng 0 thì cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp.

Cường độ quang hợp đạt cực đại ở điểm bão hoà ánh sáng.

Cường độ quang hợp có thể giảm khi vượt qua điểm bão hoà ánh sáng.

Thực vật C4 có điểm bù CO2 thấp hơn thực vật C3.

Khi tăng nồng độ CO2, cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận rồi chậm lại khi đến giá trị bão hoà.

Điểm bão hoà CO2 của thực vật C3 là 38 Pa.

Cường độ quang hợp (μmol CO2/m²/s) được xác định bằng lượng CO2 đồng hoá (μmol/m²·s).

Cường độ ánh sáng càng cao thì quang hợp luôn tăng không có điểm bão hoà.

Ở vùng điểm bù ánh sáng, quang hợp thấp hơn hô hấp nên lượng CO2 hấp thụ âm.

Vượt quá điểm bão hoà ánh sáng, tăng ánh sáng vẫn tăng hấp thụ CO2 như trước.

Hiệu quả quang hợp cực đại xuất hiện trước điểm bù ánh sáng.

Nước đi vào rễ chủ yếu nhờ khuếch tán đơn thuần theo nồng độ muối.

Nước và ion khoáng vào rễ qua đường apoplast và symplast, chịu ảnh hưởng của chênh lệch thế nước và vận chuyển chủ động.

Nước xâm nhập rễ nhờ áp suất không khí đẩy qua lớp cutin.

Khoáng chất chỉ đi vào bằng con đường mạch gỗ nhờ lực đẩy rễ.

Mạch gỗ, từ lá đến rễ.

Mạch rây, từ cơ quan nguồn (lá) đến cơ quan chứa/tiêu thụ (rễ, quả, hạt).

Mạch gỗ, từ rễ lên lá theo dòng khối.

Mạch rây, từ rễ lên lá theo lực hút của thoát hơi nước.