More Related Content
Similar to บทที่ 12 การสังเคราะห์ด้วยแสง
Similar to บทที่ 12 การสังเคราะห์ด้วยแสง (20)
บทที่ 12 การสังเคราะห์ด้วยแสง
- 4. โครงสร้างของคลอโรพลาสต์
คลอโรพลาสต์ ประกอบด้วย เยื่อหุ้ม 2 ชั้น ภายในมี
ของเหลว เรียกว่า สโตรมา (stroma) มีไทลาคอยด์
(taylakoid)เยื่อที่พับเหมือนถุงทับซ้อนกันเป็ นชั้นๆแต่ละชั้น
เรียกว่า กรานุม (granum)เยื่อที่ไม่ทับซ้อนกันอยู่ระหว่างกรานุม
เรียกว่า สโตรมาลาเมลลา ในไทราคอยด์เป็ นถุงมีช่องเรียกว่า ลู
เมน (lumen)
- 6. สารสีในปฏิกิริยาแสง
คลอโรฟิลล์มี 2 ชนิด คือ คลอโรฟิลล์ เอ และคลอโรฟิลล์บี
คลอโรฟิลล์เอจะดูดกลืนแสง 2 ช่วง คือ 450 กับ 680 นา
โนเมตร แต่ไม่ดูดกลืนแสงในช่วง 500 – 600 นาโนเมตร
คลอโรฟิลล์บีและแคโรทีนอยด์ ดูดกลืนแสงในช่วงอื่นๆที่
แตกต่างกันไป
นอกจากคลอโรฟิลล์แล้วยังมีแคโรทีนอยด์ (carotenoid)
ไฟโคบิลิน (phycobilin) และ แบคเทอริโอคลอโรฟิลล์
- 8. ไฟโคบิลิน มีในสาหร่ายสีแดงและไซยาโนแบคทีเรีย
ประกอบด้วยสารสี 2 ชนิด คือไฟโคอีรีทริน เป็ นสารสีแดงแกม
น้าตาล และไฟโคไซยานิน สารสีเขียวแกมน้าเงิน เป็ นกลุ่มโปรตีนที่
ฝังตัวเองอยู่ในไทลาคอยด์ ทาหน้าที่รับพลังงานแสงแล้วส่งไปยัง
คลอโรฟิลล์เอชนิดพิเศษ ที่เป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยา หรือที่เรียกว่า
แอนเทนนา
***ข้อควรจา***
คลอโรฟิลล์จะดูดแสงสีน้าเงินได้ดีที่สุด รองลงมาคือแสงสีแดง
แต่สามารถดูดแสงสีเขียวได้น้อยที่สุด
- 9. แอนเทนนา
ประกอบด้วยสารสี 350 โมเลกุล ซึ่งจะมีตัวรับ
อิเล็กตรอนที่ เรียกว่า ระบบแสง (photosystem ; PS) ซึ่งในพืช
ชั้นสูงจะมีระบบแสง 2 ชนิด คือ ระบบแสง I ; (photosystem ;
PSI) และระบบแสง II (photosystem ; PSII)
ระบบแสง I รับพลังงานแสงขั้นต่าที่สุดที่ความยาวคลื่น
700 นาโนเมตร หรือ P 700 ส่วนระบบแสง II รับพลังงานแสง
ขั้นต่าที่สุดที่ความยาวคลื่น 680 นาโนเมตร หรือ P 680
- 11. การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็ นวัฏจักร
เป็ นกระบวนการที่ต้องการแสง ซึ่งอิเล็กตรอนจากน้าจะ
เคลื่อนที่ทาให้เกิด O2 และอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านตัวรับ
อิเล็กตรอนหลายตัว จนถึง NADP แล้วเกิด NADPH ขึ้น
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนชนิดนี้เกิดขึ้นเป็ นส่วนใหญ่
เป็ นการเคลื่อนที่ที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนไป จานวน ATP จะ
เกิดขึ้น 2 โมเลกุลต่อการเกิด NADPH 2 โมเลกุล ในขณะที่การ
รีดิวซ์ CO2 1 โมเลกุลต้องใช้ ATP 3 โมเลกุล และ NADPH 2
โมเลกุล
- 15. การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
ในปี พ.ศ.2493 เมลวิน คัลวิน กับแอนดรู เอ เบนสัน ทา
การทดลองคลอเรลลา พบว่า จะมีคาร์บอน 3 อะตอมเกิดขึ้น คือ
ฟอสโฟ กลีเซอเรต (phosphoglycerate) หรือ PGA ซึ่ง PGA เป็ น
น้าตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม คือ ไรบูโลส 1,5 –บิสฟอสเฟต
(RuBP) ซึ่งเมื่อรวมตัวกับคาร์บอนจะได้สารประกอบตัวใหม่ที่มี
คาร์บอน 6 อะตอม เรียกกระบวนการนี้ว่า การตรึง
คาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งต่อมาเรียกว่า วัฏจักรคัลวิน (calvin
cycle) ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ดังนี้
- 16. การสังเคราะห์แสง เป็นการนาเอา ATP และ NADPH ที่
ได้จากการไหลของอิเล็กตรอนมาใช้ในการรีดิวซ์ CO2
1. คาร์บอกซิเลชัน (carboxylation) ในระยะนี้เป็น
ที่ CO2 จะรวมกับRuBP (ribulose-1,5-bisphosphte)น้าตาลที่มี
คาร์บอน 5 อะตอมโดยมีเอนไซม์ rubisco เป็นตัวเร่ง
จะได้คาร์บอน 6 อะตอม แต่ไม่เสถียรจะสลายเป็นฟอสโฟกลี
เซอเรต (PGA) ซึ่งมีคาร์บอน 3 อะตอม จานวน 2 โมเลกุล
การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ 1โมเลกุล ซึ่งเป็นสารที่เสถียรตัว
แรกนั้นเอง
- 17. 2. รีดักชัน (reduction) PGA จะรับหมู่ฟอสเฟตจาก ATP
กลายเป็ น 1,3-bisphosphoglycerate จะถูกรีดิวซ์เป็ นน้าตาล
คาร์บอน 3 อะตอม เมื่อรับอิเล็กตรอนจาก NADPH คือ
glyceraldehyde 3-phosphate ; G3P จะได้น้าตาลชนิดแรกที่
เกิดขึ้นในวัฏจักรคัลวิน
- 18. 3. รีเจเนอเรชัน (regeneration) ในขั้นตอนนี้ RuBP จะ
เกิดขึ้นมาใหม่เพื่อใช้ในการรวมกับCO2ต่อไป โดย RuBP ซึ่ง
มีคาร์บอน 5 อะตอม จะต้องอาศัย G3P ที่มีคาร์บอน 3
อะตอม ซึ่งต้องอาศัย ATP จากปฏิกิริยาแสงช่วยด้วย
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการสังเคราะห์แสงคือ น้าตาลถูก
นาไปสังเคราะห์เป็ นไขมัน กรดอะมิโน และกรดอินทรีย์
- 24. ปฏิกิริยาการตรึง CO2 และ ตรึง O2 โดยเอนไซม์ Rubisco
RuBP
PGA (2 โมเลกุล)
PGA (1 โมเลกุล)
+ 2-phosphoglycolate
(1 โมเลกุล)
+ CO2
+ O2
CO2 และ O2 จะแก่งแย่งกันเพื่อทาปฏิกิริยากับ RuBP
บนตาแหน่งเร่ง (active sites) ของเอนไซม์ Rubisco
- 26. โครงสร้างของใบพืช C3
พืช C3 มีเซลล์ในมีโซฟิลล์ 2 ชนิด คือ แพลิเซดมีโซฟิลล์
และ
สปันจีมีโซฟิลล์ จะพบคลอโรพลาสต์ในมีโซฟิลล์ทั้ง 2 ชนิด
ชัดเจน อาจมีหรือไม่มีบันเดิลชีลก็ได้ และมักไม่พบคลอโรพลาสต์
ใน
บันเดิลชีท
- 27. โครงสร้างของใบพืช C4
พืช C4 พบว่ามีโซฟิลล์เป็ นเซลล์ที่มีลักษณะเหมือนกัน มี
คลอโรพลาสต์ในมีโซฟิลล์ และบันเดิลชีทชัดเจน
พืชส่วนใหญ่ในโลกจะเป็ นพืช C3 ส่วนพืช C4 มักพบในเขต
ร้อนหรือกึ่งร้อนมีประมาณ 1,500 ชนิด เช่น ข้าวโพด ข้าวฟ่าง อ้อย
หญ้าแพรก หญ้าแห้วหมู ผักโขมจีน และบานไม่รู้โรย เป็ นต้น
- 29. • C4 cycle หรือ C-4 Dicarboxylic Acid Pathway
• พืช C4 มีการสังเคราะห์แสงได้อย่างเร็ว และมีประสิทธิภาพ
มาก ใบของพืช C4 จะมีเมโซฟิลล์ (Mesophyll) และบันเดิล ชีท
(Bundle Sheath) รอบ ๆ ท่อน้าท่ออาหาร
• พืช C4 มีเซลล์พิเศษเรียกว่า Bundle Sheath
• การเกิดกรดมาลิกและกรดแอสพาติกจะเกิดในเมโซฟิลล์ ส่วน 3-
PGA น้าตาลซูโครสและแป้ งจะสังเคราะห์ใน Bundle Sheath
• Calvin Cycle ของพืช C4 เกิดอยู่ใน Bundle Sheath PEP
Carboxylase จะปรากฏอยู่ในเมโซฟิลล์ ดังนั้นพืช C4 จึงมีการจับ
CO2 2 แบบ
พืช C 4
- 30. ครั้งแรก เกิดขึ้นที่เซลล์มีโซฟิลล์ เป็ นการตรึงคาร์บอนใน
รูปของสารประกอบอนินทรีย์ของไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน
โดยฟอสโฟอีนอลไพรูเวต หรือกรดฟอสโฟอีนอลไพรูวิก (PEP)
ซึ่งเป็ นสารคาร์บอน 3 อะตอม ได้เป็ นออกซาโลแอซิเตต หรือ
กรดออกซาโลแอซิติก (OAA) ซึ่งมีคาร์บอน 4 อะตอม เป็ น
สารประกอบชนิดแรกที่เสถียร จึงเรียกว่าพืช C4 จากนั้น OAA
จะถูกเปลี่ยนเป็ นมาเลต (malate) หรือ กรดมาลิก (malic acid)
แล้วลาเลียงผ่านพลาสโมเดลมาตาเข้าสู่เซลล์บันเดิลชีท
การตรึงคาร์บอนของพืช C4
- 31. การตรึงคาร์บอนของพืช C4
ครั้งที่สอง เกิดขึ้นในเซลล์บันเดิลชีท โดยมาเลตที่ถูก
ลาเลียงจากเซลล์มีโซฟิลล์เข้ามาสู่เซลล์มาบันเดิลชีลจะถูก
สลายไปเป็ น ไพรูเวตและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งแก๊ส
คาร์บอนจะเข้าสู่
วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์ของเซลล์บันเดิลชีท ส่วนไพรูเว
ตจะถูกส่งผ่านพลาสโมเดลมาตาไปยังเซลล์มีโซฟิลล์เพื่อ
เปลี่ยนเป็ น PEP โดยใช้พลังงาน ATP
- 32. Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 10.18
- 33. Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 10.18
- 47. - การสืบพันธุ์ (reproduction) พืชหลายชนิดจะไม่มีการ
ออกดอก หากอยู่ในสภาพที่มีความเข้มแสงต่า
- การผลิตฮอร์โมน (production of growth hormone)
แสงมีผลทาให้ออกซินที่สร้างขึ้นในพืชเสื่อมสภาพ เรียก
กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้ว่า โฟโตออกซิเดชัน
และพบว่าพืชที่ขึ้นในที่มืดจึงมักมีการยืดยาวของลาต้น
ส่วนการเบนหาแสงของพืช เรียกว่า โฟโตโทรปิซึม
(phototropism)
ความเข้มของแสง
- 49. 3. อุณหภูมิ อุณหภูมิมีผลต่อการสังเคราะห์แสง เนื่องจาก
ปฏิกิริยาต่างๆ ของการสังเคราะห์แสงอาศัย
เอนไซม์ต่างๆ เป็ นคะตะลิสต์ ดังนั้นถ้าอุณหภูมิ
เหมาะสมต่อการทางานของเอนไซม์ต่างๆ จะทา
ให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นสูงสุด
โดยทั่วไปพืชแต่ละชนิดจะมีช่วงอุณหภูมิที่
เหมาะสมตามแต่เขตภูมิภาค ถ้าอุณหภูมิสูงหรือ
ต่าเกินไปจะมีผลให้การทางานเอนไซม์เปลี่ยนไป
อุณหภูมิ
อัตราการสังเคราะห์แสง
- 50. 4. ปริมาณน้าที่พืชได้รับ
5. อายุของใบพืช
น้า ถือเป็ นวัตถุดิบที่จาเป็ นต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วย
แสง (แต่ต้องการประมาณ 1% เท่านั้น จึงไม่สาคัญมากนักเพราะ
พืชมีน้าอยู่ภายในเซลล์อย่างเพียงพอ) อิทธิพลของน้ามีผลต่อ
กระบวน
การสังเคราะห์ด้วยแสงทางอ้อม คือ ช่วยกระตุ้นการทางานของ
เอนไซม์
ใบจะต้องไม่แก่หรืออ่อนจนเกินไป ทั้งนี้เพราะในใบอ่อน
คลอโรฟิลล์ยังเจริญไม่เต็มที่ ส่วนใบที่แก่มากๆ คลอโรฟิลล์จะ
สลายตัวไปเป็ นจานวนมาก