Quang hợp

Trong video này chúng ta sẽ có một cái nhìn tổng quát nhất về một trong những quá trình quan trọng nhất của sự sống - quá trình quang hợp.

Hãy nói về một trong những

quy trình sinh học quan trọng nhất!!

Nói thẳng ra thì nếu quá trình
này không diễn ra, có lẽ

sự sống sẽ không tồn tại

và tôi cũng không thể làm
video này cho bạn được.

Bởi vì không có nơi nào
cho tôi để có thể có thức ăn.

Và quy trình này được gọi là "Quang hợp".

Và bạn có lẽ cũng đã quen thuộc
với khái niệm này.

Toàn bộ khái niệm là thực vật,

và cả vi khuẩn, tảo
và các sinh vật khác...

Nhưng chúng ta thường nghĩ đến thực vật...

Tôi sẽ giải thích với
các khái niệm đơn giản.

Ta thường nghĩ đến thực vật
khi nhắc đến quang hợp.

Và nó là một quá trình
thực vật sử dụng,

mà có lẽ đã học được
khi còn nhỏ xíu.

Nó là quá trình thực vật sử dụng
để lấy vào cacbon điôxit,

cộng với nước, cộng với ánh sáng,
tôi sẽ viết bằng màu vàng...

và biến nó thành đường,
và một chút, cõ lẽ là, cacbohydrat

Cacbohydrat hay là đường, cộng với ôxi.

Thật rõ ràng, quá trình này hỗ trợ cho con
người cũng như là các sinh vật sống khác

với hai gạch đầu dòng.

Một, chúng ta cần cacbohydrat và đường để

"sạc pin" cho cơ thể.

Bạn thấy trong video hô hấp tế bào,

chúng ta tạo ra tất cả ATP
bằng cách thực hiện hô hấp tế bào,

sử dụng glucôzơ, về cơ bản
là một sản phẩm,

hoặc một loại carbohydrate bị chia nhỏ.

Đây là quá trình đơn giản nhất để
xử lý trong quá trình hô hấp tế bào.

Và thứ hai, cực kì quan trọng,

là để có khí ôxi.

Một lần nữa, chúng ta cần khí ôxi để

phân hủy glucôzơ, để thở, và để

thực hiện hô hấp tế bào.

Vì thế, hai điều này rất
cần thiết cho sự sống,

đặc biệt là cho
những [dạng] sống thở khí ôxi.

Vì thế, quá trình này...
thực tế nó rất thú vị

rằng có những sinh vật sống
xung quanh chúng ta -

phần lớn là thực vật -
có khả năng khai thác ánh sáng thực sự.

Bạn có những phản ứng nhiệt hạch
diễn ra bên trong Mặt Trời

cách 93 triệu dặm (~150 triệu km),
giải phóng hạt photon, và

một phần nhỏ số photon đó đến được

bề mặt của Trái Đất.

Chúng đi xuyên qua những đám mây
cùng những thứ khác.

Và rồi những cái cây này,
vi khuẩn, và tảo có thể

sử dụng photon một cách nào đó
và biến chúng thành đường do đó chúng ta

có thể ăn, hoặc bò có thể ăn (cỏ),
và rồi chúng ta ăn bò

nếu chúng ta không phải người ăn chay, và
ta dùng chúng để cung cấp năng lượng.

Bò không phải là carbohydrat,
nhưng đây

cơ bản là những gì chúng ta dùng
như là 1 nguồn cung cấp năng lượng

cho các thực phẩm
mà chúng ta ăn.

Đây là nơi chúng ta lấy
tất cả nhiên liệu của mình.

Vì vậy, đây là
nhiên liệu cho động vật...

hoặc nếu bạn ăn khoai tây trực tiếp, bạn

sử dụng trực tiếp carbohydrat đó.

Nhưng dù sao, đây là một khái niệm
rất đơn giản về quá trình quang hợp.

Nhưng không đúng

Ý tôi là, nếu bạn đã biết quang hợp

nó đấy.

Nhưng chúng ta hãy đi sâu hơn vào

quang hợp và xem liệu ta
hiểu rõ hơn không về

cách nó diễn ra.

Tôi thật ngạc nhiên khi bằng cách nào đó
photon ánh sáng mặt trời được sử dụng

để tạo ra các phân tử đường
hoặc những phân tử cacbohydrat này.

Hãy cùng nhau đi vào tìm hiểu nhé!

Chúng ta có thể viết phương trình
tổng quát cho quá trình quang hợp.

Tôi viết nó gần như đã đầy đủ ở đây.

Nhưng tôi sẽ viết cụ thể và khoa học hơn.

Bạn bắt đầu bằng một vài
phân tử cacbon đioxit

Bạn thêm vào một ít nước, mà bạn
thêm vào đó, thay vì

là ánh sáng, tôi sẽ nói đó là photon
vì chúng là những gì

thật sự kích động electron trong diệp lục

và bạn sẽ thấy quá trình này trong video

và chúng ta sẽ đi vào sâu hơn
trong các video tiếp theo.

Những electron bị kích động đó
chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn

chúng chuyển sang trạng thái
năng lượng thấp hơn, và chúng ta

có thể dùng năng lượng đó để
tạo ra ATP, bạn sẽ thấy NADPH, và

chúng được dùng để
sản xuất cacbohydrat.

Chúng ta sẽ thấy điều đó sau.

Tổng quan về quang hợp, bạn bắt đầu

từ những thành phần này, và rồi
bạn kết thúc với một

cacbohydrat.

Và cacbohydrat có thể là glucôzơ

nhưng không nhất thiết.

Cách tổng quát để ta ghi
một cacbohydrat là CH2O.

Và chúng ta sẽ đặt một n ở đây,
vì ta có thể có n cái CH2O

và thường thì n sẽ lớn hơn hoặc bằng 3.

Trong trường hợp glucôzơ, n bằng 6.

Bạn có 6 cacbon, 12 hiđrô và 6 ôxi.

Đây là công thức tổng quát
của cacbohydrat.

Nhưng bạn có thể có nhiều thứ.

Bạn có thể có những carbohydrat
chuỗi dài này.

Bạn kết thúc với
một cacbohydrat và

sau đó là vài phân tử khí ôxi.

Điều này ngay đây không quá khác
so với những gì tôi đã viết

trên đây trong tổng quan đầu tiên của tôi
về cách ta luôn tưởng tượng

quá trình quang hợp trong đầu.

Để cân bằng phương trình...
để coi, ta có n cacbon

nên tôi sẽ cần n cacbon ở đây,

để coi, tôi có 2n hiđrô ở đây.

2 hiđrô và tôi có n ở đây, nên tôi cần 2n

hiđrô ở đây.

Nên tôi sẽ đặt n ở đây.

Và thử xem có bao nhiêu ôxi rồi...

Tôi có 2n ôxi, cộng với 1n nữa, nên tôi

có 3n ôxi.

Và, tôi có 1n, và bạn đặt 1n ở đây, và

rồi tôi có 2n, và tôi nghĩ
phương trình đã cân bằng.

Đây là tầm nhìn 30.000 ft (tổng quan
nhất) về những gì đang diễn ra bên trong

quang hợp.

Nhưng khi bạn đào sâu hơn,
bạn sẽ thấy

điều này không diễn ra trực tiếp,
mà diễn ra thông qua rất nhiều

giai đoạn để đi đến được cacbohydrat đó.

Vì vậy, nói chung, chúng ta
có thể phân tích quang hợp,

để tôi viết lại

chúng ta có thể phân tích quang hợp,
và chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn trong

những video tiếp theo,
tôi muốn đưa cho bạn

một cái nhìn tổng quát rằng
quang hợp diễn ra trong 2 pha

Chúng ta gọi pha đầu là pha sáng.

Đôi khi người ta gọi nó là
"pha cần ánh sáng",

và điều đó thực sự có thể sẽ tốt hơn

để viết nó.

Tôi sẽ viết nó như vậy.

Nghĩa là nó cần ánh sáng để diễn ra.

"Pha cần ánh sáng"

Và khi bạn đến với pha tối,

đó thực sự là một cái tên
xấu, vì pha đó cũng

diễn ra trong ánh sáng.

Pha tối... tôi sẽ viết nó
với màu mực tối hơn một chút.

Và lý do tại sao tôi nói đó là một
cái tên xấu, là bởi vì

nó vẫn diễn ra bên trong ánh sáng.

Nhưng lý do tại sao họ gọi nó là pha tối

là vì nó là "pha không cần ánh sáng",
hay là pha của quang hợp

mà không cần photon để diễn ra.

Do đó cái tên tốt hơn đáng lẽ ra nên là

"pha không cần ánh sáng".

Để cho rõ ràng, pha sáng

thực sự cần ánh sáng mặt trời.

Chúng cần photon để tiến hành.

Pha tối không cần photon để tiến hành,

mặc dù chúng diễn ra
dưới ánh sáng mặt trời.

Pha tối không cần photon,
nhưng nó cần sản phẩm

từ pha sáng để diễn ra,
đó là lý do

nó được gọi là "pha không cần ánh sáng".

Bởi vì chúng diễn ra
dưới ánh nắng, chúng

không cần Mặt Trời.

Pha này cần Mặt Trời,
hãy để tôi làm mọi thứ rõ ràng hơn.

Pha này cần ánh sáng Mặt Trời.

Pha này cần photon.

Và hãy để tôi làm một cái nhìn
tổng quan và ngắn gọn về điều này.

Điều này có thể cho phép chúng ta bắt đầu
xây dựng một dàn ý từ đó

chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn.

Ừ thì pha sáng sẽ cần photon, và

và nó sẽ cần nước.

Nước đi vào pha sáng và đi ra ở

phía bên kia của pha:

chúng ta sẽ có một vài phân tử ôxi.

Đó là những gì diễn ra ở pha sáng,
và tôi

sẽ đi vào sâu hơn về những gì
thực sự diễn ra.

Và những gì pha sáng tạo ra
là ATP, như chúng ta đã biết chúng là

tiền tệ năng lượng sinh học
của các tế bào.

Pha sáng tạo ra ATP và NADPH.

Bây giờ, khi ta học về
hô hấp tế bào, ta đã thấy

phân tử NADH.

NADPH thì rất tương tự.

Bạn chỉ có thêm một "P" ở đây,

có thêm một nhóm photphat ở đây,
nhưng chúng thật sự

có những nhiệm vụ và
cơ chế giống nhau. Chất này...

phân tử này có khả năng cho đi -

hãy nghĩ về điều này -
nó có khả năng cho đi

hiđrô này và electron
liên kết với hiđrô đó.

Nếu bạn cho đi một electron
cho ai đó hoặc là

ai đó nhận thêm một electron,
một cái gì đó

đã bị khử. Phải không?

Để tôi viết nó...

Đây là một câu thần chú hữu ích.

"OIL RIG" (Na ná "Khử cho o nhận"
trong tiếng Việt: chất khử thì cho e- )

Quá trình ôxi hóa là mất đi 1 electron
(Chất khử bị oxi hóa)

Quá trình khử là nhận thêm 1 electron
(Chất oxi hóa bị khử)

Điện tích bị giảm
khi nhận thêm 1 electron.

Nó có một điện tích âm.

Do đó đây là chất khử.

Nó bị oxi hóa bằng cách cho đi
1 hiđrô và electron

của hiđrô đó.

Bạn có cả một chủ đề bàn luận
nói về cách nhìn của

sinh học và hóa học về sự ôxi hóa,
nhưng nó vẫn là một ý tưởng như nhau.

Khi tôi mất 1 hiđrô, tôi cũng
mất luôn khả năng ôm

electron của hiđrô đó.

Và vì thế, khi nó phản ứng với
những hợp chất khác, nó là

một chất khử.

Nó cho đi một hiđrô và
một electron của hiđrô.

và chất phản ứng còn lại
sẽ bị khử.

Đây là chất khử.

Và điều hữu ích là khi hiđrô này

và đặc biệt là electron của hiđrô đó

di chuyển từ NADPH đến
một phân tử khác, và đi vào

trạng thái năng lượng thấp hơn, số
năng lượng đó có thể được dùng trong

pha tối.

Và chúng ta đã thấy trong
hô hấp tế bào,

NADH, một phân tử tương tự,
thông qua chu trình Kreb, hoặc thật ra là

quan trọng hơn,
thông qua chuỗi chuyền electron

NADH mới có thể tạo ra ATP khi
nó cho đi 1 electron

và chuyển sang trạng thái
năng lượng thấp hơn.

Nhưng tôi không muốn
làm bạn bối rối.

Vì vậy, trong pha sáng,
bạn thu nhận các photon và nước

nó được xẻ ra thành
ôxi, và thành ATP và NADPH

những thứ được dùng
trong pha tối.

Và trong pha tối, với phần lớn
các loại thực vật chúng ta đang nhắc tới

còn được gọi là chu trình Calvin
(chu trình Canvin)

Và sau này ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn
về những gì diễn ra bên trong

chu trình Calvin, nhưng chu trình
sử dụng ATP và NADPH

và nó tạo ra... nó không trực tiếp
tạo ra glucôzơ.

Nó tạo ra... bạn có lẽ đã thấy nó.

Bạn có thể gọi nó là PGAL.

Bạn có thể gọi nó là G3P.

Tất cả những cái tên này đại diện cho...
hãy để tôi viết ra... đây là

phosphoglyceraldehyde.

Tay tôi sắp rụng ra rồi!

Bạn có thể gọi là
glyceraldehyde 3-phosphate.

Để tôi viết luôn!
Glyceraldehyde 3-phosphate.

Cùng là một chất thôi!

Bạn có thể tưởng tượng nó như là...
- mặc dù hơi quá đơn giản -

nó là một chất có 3 cacbon
với một nhóm photphat

đi kèm.

Chất này sau đó sẽ được dùng để sản xuất
cacbohydrat khác

Bao gồm glucôzơ.

Nếu bạn có 2 G3P, bạn có thể

dùng 2 G3P để tạo ra glucôzơ.

Hãy để tôi nhấn mạnh lại
vì điều này là

vô cùng quan trọng.

Tôi sẽ làm những video về pha sáng và

pha tối.

Đó sẽ là 2 video tiếp theo tôi làm.

Kết luận, trong quang hợp
bắt đầu từ những hạt photon,

Tất cả những thứ này đều diễn ra
dưới ánh sáng mặt trời, nhưng

chỉ có pha sáng là thực sự
cần photon mà thôi.

Pha sáng lấy photon,

(chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn)

và sử dụng nước.

Khí ôxi được tạo ra.

ATP và NADPH cũng được tạo ra, sau đó
chúng bị sử dụng trong

pha tối, hay chu trình Calvin, hay

pha-không-cần-ánh-sáng
- pha này mặc dù vẫn

diễn ra dưới ánh sáng.

Chỉ là không cần photon.

Do đó đây là pha không cần ánh sáng.

Và nó sử dụng trong một sự kết hợp
- chúng ta sẽ nói

thêm về các phân tử khác
dùng trong sự kết hợp đó.

Ồ, tôi quên mất một thành phần
cực kì quan trọng của

pha tối.

Nó cần cacbon điôxit.

Đó là nơi bạn nhận được cacbon
để tiếp tục sản xuất

ra những phân tử phosphoglyceraldehydes,
hay là glyceraldehyde 3-phosphate này.

Điều đó là cực kì quan trọng.

Chúng sử dụng cacbon điôxit và
các sản phẩm từ

pha sáng trong chu trình Calvin để

tạo ra những cấu trúc đơn phân,
cấu trúc sơ cấp hay là

các cacbohydrat khác.

Và bạn sẽ nhớ trong
quá trình đường phân rằng

phân tử PGAL hay là G3P - như nhau -

nó thật ra là sản phẩm đầu tiền khi
chúng ta chia đôi glucôzơ

trong khi đường phân diễn ra.

Quang hợp thì ngược lại,

chúng ta tạo ra glucôzơ
để sau này sử dụng

như một nguồn
năng lượng.

Và đây là 1 cái nhìn bao quát
về quá trình quang hợp

trong 1-2 video sắp tới, tôi sẽ đi

sâu hơn về pha sáng và

pha tối, cũng như cách chúng
diễn ra.