Quang hợp và tổng hợp chất

Amino acid được nối thành chuỗi polypeptide; nucleotide được nối thành nucleic acid; các đơn vị đường được dùng tạo nhiều carbohydrate. Triglyceride được tạo từ glycerol và acid béo, nhưng không dùng cấu trúc này để mô tả mọi lipid. Sản phẩm tổng hợp góp phần tạo cấu trúc, thực hiện hoạt động và dự trữ. Nguyên liệu, năng lượng và khả năng xúc tác phải phù hợp; chỉ có nhiều nguyên liệu chưa bảo đảm tế bào tạo sản phẩm nhanh hơn nếu yếu tố khác đang giới hạn.

Ở thực vật, quang hợp dùng năng lượng ánh sáng để tạo chất hữu cơ từ CO₂ và nước, đồng thời giải phóng O₂. Carbon của chất hữu cơ đến từ CO₂; oxygen được giải phóng có nguồn từ nước. Ánh sáng là nguồn năng lượng, không phải nguyên tử carbon để xây dựng đường. Có thể viết gọn quan hệ tổng quát: CO₂ + nước + năng lượng ánh sáng → carbohydrate + O₂. Phương trình tổng quát không mô tả một phản ứng duy nhất; thực tế gồm nhiều bước liên hệ chặt chẽ.

**Pha sáng** diễn ra trên hệ màng thylakoid. Sắc tố tiếp nhận ánh sáng; quá trình truyền electron, phân li nước và tạo gradient H⁺ gắn với hình thành ATP, NADPH và giải phóng O₂. **Chu trình Calvin**, thường gọi thuộc pha tối, diễn ra ở chất nền lục lạp. CO₂ được cố định và chuyển hóa nhờ ATP, NADPH từ pha sáng, tạo sản phẩm hữu cơ có thể dùng tổng hợp đường và chất khác. Chu trình đồng thời tái tạo chất nhận CO₂. “Pha tối” nghĩa là không trực tiếp dùng ánh sáng ở các phản ứng này, **không có nghĩa chỉ diễn ra ban đêm**. Khi thiếu sản phẩm của pha sáng, chu trình không thể duy trì như lúc được cung cấp đầy đủ. Hai pha không phải hai ca làm việc tách biệt ngày và đêm.

Một số vi khuẩn dùng ánh sáng nhưng không dùng nước làm chất cho electron; con đường quang hợp này không giải phóng O₂, trong SGK được gọi là **quang khử**. Điều đó không có nghĩa vi khuẩn sống mà không cần nước cho mọi hoạt động. **Hóa tổng hợp** sử dụng năng lượng từ oxy hóa chất vô cơ để cố định CO₂ thành chất hữu cơ. Ví dụ một số vi khuẩn oxy hóa các hợp chất nitrogen tham gia chu trình nitrogen. Ta tách hai câu hỏi: carbon lấy từ đâu, và năng lượng lấy từ đâu. Dùng CO₂ không đồng nghĩa bắt buộc dùng ánh sáng.