carbon fixation

1. 1
By Thanyamon Chaturavitkul

2. 2
By Thanyamon Chaturavitkul

3. stroma
สารตั้งต้นที่ใช้ คือ NADPH ATP CO2
ผลิตภัณฑ์ที่ได้ คือ Glucose
3
By Thanyamon Chaturavitkul

4. ปี พ.ศ. 2493 (ค.ศ. 1950) คัลวิน (Melvin Calvin) แอนดรู เอ เบนสัน
(Andrew A Benson) และคณะ ได้นาสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียว คลอเรลลา
(Chlorella) และน้าใส่ในขวดแก้ว
4
By Thanyamon Chaturavitkul

5. • ผ่านแสงและ CO2 ที่เป็น 14C ที่อยู่ในรูปของ H14CO-
3 เข้าไปในขวดเพื่อให้เกิด
การสังเคราะห์ด้วยแสง
• เมื่อผ่านไปได้ประมาณ 60 วินาที ตรวจสารประกอบแล้วพบ 14C ใน
สารประกอบของ ฟอสโฟกลีเซอริก (Phosphoglyceric acid) หรือ PGA
• PGA มีคาร์บอนอยู่ 3 อะตอมในโมเลกุล แต่มีอะตอมเดียวเท่านั้นที่เป็น 14C
ส่วนอีก 2 อะตอมเป็นอะตอมของคาร์บอนปกติ P
5
By Thanyamon Chaturavitkul

6.  เมื่อมีแสงปริมาณของ PGA และ RuBP จะ
อยู่ในระดับคงที่
 ขณะที่ไม่มีแสงสว่าง แต่มีคาร์บอนไดออกไซด์
ปริมาณ PGA เพิ่มขึ้น ส่วน RuBP ลดลง
 การที่ RuBP ลดลงขณะที่ไม่มีแสง เนื่องจาก
ไม่เกิดปฏิกิริยาแสง จึงไม่มี ATP และ
NADPH เพื่อใช้เปลี่ยน PGA ให้กลายเป็น
RuBP
 การเปลี่ยนแปลงของ PGA และ RuBP
ในช่วงที่ไม่มี CO2 เป็นการสนับสนุนว่า
RuBP เป็นตัวรับคาร์บอนไดออกไซด์ แล้ว
ทาให้เกิด PGA ขึ้นมา เนื่องจาก เมื่อไม่มี
CO2 ปริมาณ RuBP เพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่
PGA ลดลง แสดงว่า การขาด CO2 ทาให้
RuBP ไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็น PGA ได้
6
By Thanyamon Chaturavitkul

7. 7
By Thanyamon Chaturavitkul
• สารตัวแรกที่เสถียรที่เกิดจากการ
ตรึง CO2 ด้วยวัฏจักรคัลวิน
คือ PGA(3-Phosphoglycerate)
เป็นสารที่มี C 3 อะตอม จึง
เรียกพืชกลุ่มนี้ว่าพืช C3
• พืช C3 เช่น ข้าวเจ้า ข้าวสาลี
ข้าวบาร์เลย์ ข้าวเหนียว ถั่ว และ
พืชในเขตอบอุ่นทั่วไป จะมีการ
ตรึงคาร์บอนด้วยวัฏจักรคัลวิน
เพียงอย่างเดียว

8. คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่วัฏจักร
คัลวินด้วยการทาปฏิกริยากับ
RuBP โดยมีเอนไซม์
ribulose-1,5-bisphosphate
carboxylase oxygenase :
Rubisco เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
8
ทาให้ได้สารประกอบที่ไม่อยู่ตัว มีคาร์บอนอยู่ 6 อะตอม แล้วสลายให้
Phosphoglycerate : PGA (3C) หรือ 3-PG 2 โมเลกุล
1. Carboxylation /Carbon fixation
By Thanyamon Chaturavitkul

9. 1. PGA รับหมู่ฟอสเฟตจาก
ATP กลายเป็น 1,3-
bisphosphoglycerate
2. รับอิเล็กตรอนจาก NADPH
เพื่อรีดิวซ์ 1,3-
bisphosphoglycerate ให้
กลายเป็น PGAL
(phosphoglyceraldehyde)
หรือ G3P (glyceraldehyde
-3-phosphate)
9
2. Reduction
By Thanyamon Chaturavitkul

10. 3. Regeneration
10
• เป็นปฏิกิริยาที่สร้าง RuBP ขึ้นมาใหม่เพื่อกลับไปรับ CO2 อีกครั้ง
• มีการใช้ ATP เพื่อสร้าง RuBP จาก G3P
By Thanyamon Chaturavitkul

11. By Thanyamon Chaturavitkul 11

12.  น้าตาลที่ได้จากวัฏจักรคัลวินจะถูกนาไปสร้างเป็น glucose และ sucrose เพื่อลาเลียง
ไปสู่ส่วนต่าง ๆ ของพืช
 ในปัจจุบัน พบว่า แสงมีบทบาทสาคัญในกระบวนการตรึงคาร์บอน เนื่องจากแสงจะไป
กระตุ้นการทางานของเอนไซม์หลายชนิดในวัฏจักรคัลวิน เช่น Rubisco และแสงยังมี
อิทธิพลต่อการลาเลียง G3P ออกจาก chloroplast และมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของ
ไอออนต่าง ๆ
12
By Thanyamon Chaturavitkul

13.  หมายถึง กระบวนการตรึง O2 ในคลอโรพลาสต์ เมื่อได้รับแสง
 กระบวนการนี้มักเกิดขึ้นเมื่อพืชอยู่ในภาวะร้อน หรือแห้งแล้ง จึงมีการปิดรูปากใบ ซึ่งจะส่งผลต่อ
การแลกเปลี่ยนแก๊สของพืช พืชจึงได้รับ CO2 ลดลง ทาให้ RuBP ตรึง O2 แทนการตรึง CO2
13
By Thanyamon Chaturavitkul
• RuBP จะทาปฏิกริยากับ O2 แทนที่ CO2
• ได้ Phosphoglycolic acid (2C) และ PGA (3C)

14. 14
By Thanyamon Chaturavitkul
 PGA ยังคงอยู่ใน Calvin cycle แต่
Phosphoglycolate จะออกจาก
คลอโรพลาสต์เข้าสู่ Peroxisome และ
Mitochodria จนสลายเป็น CO2
 เรียกว่า Photorespiration เนื่องมาจาก
1. เกิดในที่มีแสง (Photo)
2.ใช้ O2 และได้ CO2 คล้ายการหายใจ
ระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน (cellular
respiration)
 ต่างจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจน คือ
ไม่มีการสร้าง ATP (แต่ใช้ ATP)
 ต่างจากการสังเคราะห์ด้วยแสง คือ ไม่มีการ
สร้างน้าตาล
 ช่วยป้องกันความเสียหายให้แก่ระบบการ
สังเคราะห์ด้วยแสง เมื่อใบพืชอยู่ในสภาพ
ได้รับแสงมากแต่มี CO2 น้อย เนื่องจากพืชได้
ใช้ ATP ที่เกิดจากปฏิกิริยาแสง เพื่อลด
อันตรายจากสารพลังงานสูงที่เหลือใช้

15.  ตามปกติ พืชมีการตรึง CO2 (calvin cycle) และมีการตรึง O2 (photorespiration)
เกิดขึ้นพร้อมกันอยู่แล้ว
 สัดส่วนการตรึง CO2 : O2 = 3 : 1 (แต่อาจเปลี่ยนแปลงตามความเข้มข้นของ CO2 และ
O2 ในเซลล์)
 สภาพแวดล้อมที่ทาให้เกิดโฟโตเรสไพเรชันได้ดี คือ แสงแดดจัด มีความร้อนและแห้งแล้ง ทาให้
ปากใบปิด
15
By Thanyamon Chaturavitkul

16. By Thanyamon Chaturavitkul 16
ลักษณะ Photorespiration Cellular respiration
การใช้ O2
การสลายสารอินทรีย์
การใช้พลังงาน(ATP)
ความต้องการแสงเพื่อดาเนิน
กิจกรรม