1. การสังเคราะหดวยแสง
Photosynthesis
Autotrophs สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้
PhotoAutotrophs สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้โดยใช้แสง
! รงควัตถุ(Pigment) สารที่ดูดกลืนแสง เราเห็นสีอะไรแสดงว่าสารนั้นไม่ดูดกลืนสีนั้นจึงสะท้อน
เข้าตาเรา บางชนิดใช้นําแสงที่ดูดกลืนมาสังเคราะห์ด้วยแสง
สิ่งมีชีวิต Chlorophyll Carotenoid Phycobillin Bacterio
chlorophyll
a b c d
พืช + + +
สาหรายเขียว + + +
Eukaryote
สาหรายสี
นำตาล + + +
สาหรายสีแดง + + + +
สาหรายสีเขียว
แกมนำเงิน + + +
แบคทีเรีย
Prokaryote
บางชนิด + +
Chlorophyll สีเขียว ดูดกลืน น้ําเงิน แดง มี Mg,N เป็นองค์ประกอบ
Carotenoid สมชว. ทุกชนิดที่สังเคราะห์แสงได้ต้องมี เป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระ และ ป้องกัน
อันตรายจากแสง ดูดกลืนแสงด้วย มี 2 ชนิดคือ Carotene สีแดง แะล Xanthophyll สีเหลือง
Phycobillin แบ่งเป็น Phycocyanin สีน้ําเงิน และ Phycoerythrin สีแดง
Bacteriochlorophyll พบในแบคทีเรียสังเคราะห์แสงได้ มีหลายสี

2. การดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นต่างกัน ทําให้ สมชว. แต่ละชนิดสังเคราะห์แสงได้ดีที่ช่วง
ความยาวคลื่นต่างกัน
Absorption Spectrum ของ Chlorophyll แต่ละชนิด
ACTION Spectrum ช่วงคลื่นที่พืชสังเคราะห์แสงได้มากที่สุดคือสีม่วง และ แดง

3. โครงสร้างในการสังเคราะห์แสง
ในเซลลพืชและ Eukaryote รงควัตถุจะอยูใน
organelle ที่มีเยื่อหุมสองชั้นเรียกวา chloroplast
เยื่อหุ้มสองชั้นคือ Inter,Outer membrane
Thylakoid
lumen
Thylakoid Stroma lamella
lumen
Thylakoid Granum
lumen
Thylakoid Stroma
lumen ของเหลวภายในประกอบด้วย
Enzyme,70s ribosome
RNA,DNA
Chloroplast

4. การสังเคราะห์แสง
6CO2+12H2O -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
H 2O CO2
ADP NADP+
+ Pi
Calvin
cycle
ATP NADPH
o2 Sugar
CO2 Fixation
Light Reaction (Dark Reaction)
เกิดที่เยื่อหุ้ม Thylakoid
เกิดที่ Stroma นํา NADPH และ ATP มา
นําแสงมาสร้าง NADPH และ ATP
เปลี่ยน CO2 ให้กลายเป็นน้ําตาลใน
เกิดการถ่ายทอด e-
กระบวนการ Calvin cycle ซึี่งมีสามขั้น
! เป็นวัฎจักร ได้ ATP
ตอนคือ
! ไม่เป็นวัฎจักร ได้ ATP และ NADPH ! Carboxylation
! Reduction
! Regeneration

5. Light Reaction
บนเยื่อ Thylakoid ประกอบด้วย
๏ระบบแสง PSII ,PSI ซึ่งประกอบด้วยรงควัตถุอยู่บนโปรตีน กลุ่มรงควัตถุเรียกว่า antenna
โดยตรงกลางของ Reaction center คือ Chlorophyll a โดย Chlorophyll a ที่ PSI จะรับพลังงานได้
ดีที่ 700nm. เรียก P700 และ Chlorophyll a ที่ PSII รับพลังงานได้ดีที่ 680nm. เรียก P680
๏Cytochrome(Cyt b6 และ Cyt f)
๏ATP Synthase,
๏Plastoquinone(PQ),PLASTOCYNIN(PC) และFerridoxin(FD)
! การครั้งหนึ่ง ณ เยื่อหุ้ม Thylakoid เมื่อมีแสงส่องลงมาพลังงานแสงจะถูกรงควัตถุดูดกลืนและ
ส่งไปให้ Reaction center(Chlorophyll A)เมื่อถึงค่าหนึ่งจะเกิดการกระตุ้น e-ให้เปลี่ยนจาก ground
stateไปเป็น Excited state เรียกว่า Photo-oxidation
การถ่ายทอด e- แบบเป็นวัฎจักร เกิดอะไรขึ้นเติมเอาเอง :P
Fd
Cyt PS I
Pq ATP
PS II
SYNT
HASE
Pc
NADPH
REDUC
TASE
การเดินทางของ e-
เริ่มที่ PSII -> Pq -> Cyt -> Pc -> Pq ->PSI
ระหว่งถ่ายทอดพลังงานจะนําไปปั้ม H+ จาก stromaเข้ามาใน Lumen(ช่องว่างใน Thylakoid) เมื่อมี
H+ มากจึงเกิดการแพร่ออก(Proton gradient หรือ Proton motive force) ผ่าน ATP synthaseเริ่มที่
เกิดการสร้าง ATP แบบ Photophosphorylation (ADP+Pi->ATP)
*น้ําใน Lumen จะแตกตัวดังสมการ H2O -> 1/2 O2 + 2H+ + 2e- เพื่อนํา e- ไปแทนที่ e- ที่หลุดมาจาก
PSII โดยมี Mn และ Cl เข้าช่วย เรียกว่า Photolysis
PSI -> Fd -> NADPH Reductase ได้ NADPH ตามสมการ NADP+ + H+ +2e- -> NADPH

6. การถ่ายทอด e- แบบเป็นวัฎจักร
เนื่องจากใน Calvin cycle ต้องการ ATP มากกว่า NADPH จึงเกิดอะไรขึ้นเติมเอาเอง
Fd
Cyt PS I
Pq ATP
PS II
SYNT
HASE
Pc
NADPH
REDUC
TASE
การเดินทางของ e-
PSI -> Fd -> Cyt -> Pc กลับมาที่-> PSI
ระหว่างนั้นจะเกิดการดึง H+ จาก stromaเข้ามาใน Lumen เช่นเคย และเมื่อ H+ มากจึงเกิดการแพร่
ออกผ่าน ATP synthaseเริ่มที่ เกิดการสร้าง ATP แบบ Photophosphorylation (ADP+Pi->ATP)
สรุป
Content Non-cyclic Cyclic
ระบบแสงที่เกี่ยวข้อง PSII , PSI PSI
ที่มาของ e- ที่มาแทนที่ H 2O PSII
เมื่อเกิดPhoto-oxidation
Photolysis เกิด ได้ O2 ไม่เกิด
สารพลังงานสูงที่ได้ ATP และ NADPH ATP
ตัวรับ e- ตัวสุดท้าย NADP+ ไม่มี

7. Carbon fixation / Dark Reaction
การนํา ATP และ NADPH มา reduce(ให ้ e-)กับ CO2 ให้กลายเป็นน้ําตาล
3CO2 6 (3 -PGA) 6 ATP
c o (C3)
bis
Ru 6 ADP
3RuBP
3 ADP
(C5)
6 (1,3 -PGA)
3 ATP (C3)
5 (PGAL)
(C3)
6 NADPH
6 (PGAL)
(C3)
6 NADP+
(PGAL) 6 Pi
(C3)
Starch, Sucrose, Glucose

8. Carboxylation
นํา RuBP(Ribulose bisphosphate) มาทําปฏิกริยากับ CO2 โดยใช้ Rubisco เป็น enzyme เร่ง
ปฏิกริยา ได้ 3 -PGA(Phosphoglycerate)
Reductase
นํา 3 -PGA(Phosphoglycerate) มาทําปฏิกริยากับ ATP ได้ 1,3 -PGA (Phosphoglycerate)
และนํามา reduce ด้วย NADPH ได้ G3P(Glyceraldehyde-3-phosphate) หรือ
PGAL(Phosphoglyceroldehyde)
*PGAL 1 โมเลกุลจะออกจาก Calvin cycle ไปรวมกับ PGAL ตัวอื่นกลายเป็นคาร์โบไฮเดรตขนาก
ใหญ่เช่น แป้ง เก็บไว้ใน Vacuole
Regeneration
PGAL ที่เหลือจะทําปฏิกริยากับ ATP ได้เป็น RuBP
ข้อสังเกต
➡ Calvin cycle 1 รอบสมบูรณ์ได้ 1 PGAL(C3) ออกมา ใช้ 9 ATP และ 6 NADPH
** ดังนั้นถ้าต้องการน้ําตาล 1 โมเลกุล (C6) ต้องหมุนวัฏจักรสองรอบใช้สารเป็นสองเท่า
➡ จากสมการ 6CO2+12H2O -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
! O ในน้ําตาล(C6H12O6)มาจาก CO2 ตอน Calvin cycle
! O ในออกซิเจน (O2) แตกตัวมาจากน้ํา
Photorespiration
•การหายใจแสง หมายถึง การใช้แก๊สออกซิเจนและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
•ใช้ RuBP เป็นสารตั้งต้น
•ไม่มีการสร้าง ATP
•เป็นปฏิกิริยายับยั้งการสังเคราะห์แสง โดยที่มี O2 เป็น inhibitor ทําให้ไม่สามารถเกิด calvin cycle
ได้เมื่ออุณหภูมิสูง
•มีประโยชน์เมื่อพืชมี ATP สูงและต้องการใช้ให้หมด
•Organelle ที่เกี่ยวข้อง Chloroplast, Peroxisome และ Mitochondria

9. Photorespiration Pathway เติมเอง :P
Chloroplast
Peroxisome
Mitochondria

10. ปัญหาของพืช C3 คือ
1.ในกรณีอากาศร้อน แก๊สจะละลายในอากาศได้น้อยลง จึงตรึง CO2 ได้น้อย
2.ต้องปิดปากใบลดการคายน้ําถ้าอุณหภูมิสูงมากๆเช่นในทะเลทราย
3.เกิด Photorespiration เมื่ออุณหภูมิอากาศสูง
วิธีแก้ปัญหา
1.ตรึง CO2 2ครั้ง => พืช C4 , CAM
2.ปิดปากใบกลางวันเปิดกลางคืนที่อุณหภูมิเย็นลง => CAM
3.ใช้ PEP Carboxylase แทน Rubisco เพราะจะจับ CO2 อย่างเดียว และจับได้มีประสิทธิภาพ จึงไม่
เกิด Photorespiration และทํางานได้ดีแม้อากาศจะร้อน => พืช C4 , CAM
พืช C4
❖ พืช C4 มักเป็นพืชที่มีถิ่นกําเนิดในเขตศูนย์สูตร เช่น ข้าวโพด อ้อย และบานไม่รู้โรย
❖ มี bundle sheath cells ที่มีคลอโรพลาสต์ล้อมรอบกลุ่มท่อลําเลียง
❖ พืชพวกนี้จะมีการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ 2 ครั้ง โดยครั้งแรกตรึงที่ mesophyll cell โดยมีตัวมารับ
CO2 คือ phosphoenol pyruvate (PEP) ได้เป็นสารประกอบคาร์บอน 4 อะตอม (อันเป็นที่มาของชื่อ
ว่า พืช C4) คือ กรดออกซาโลเอซิติก (oxaloacetic acid) (OAA) แล้วถูกเปลี่ยนเป็น malic acid ก่อน
จะเคลื่อนที่เข้าสู่ bundle sheath cell เมื่อถึง bundle sheath cell สาร C4 จะถูกเปลี่ยนเป็นสาร C3 +
CO2 ในคลอโรพลาสต์ที่ bundle sheath cell ซึ่ง CO2 ก็จะเข้าสู่ Calvin Cycle ต่อไป ส่วนสาร C3 ก็
จะถูกนํากลับมายัง mesophyll cell เพื่อเปลี่ยนเป็น PEP สําหรับการตรึง CO2 ครั้งต่อไป ด้วยระบบ
เช่นนี้ จึงทําให้ความเข้มข้นของ CO2 บริเวณ bundle sheath cell มีความเข้มข้นสูงขึ้นกว่าบริเวณ
mesophyll ของพืช C3

11. พืช CAM(Crassulacean Acid Metabolism) =>กล้วยไม้ สับปะรด ว่านหางจระเข้ และ ศร
นารายณ์
✴เป็นพืชในที่แห้งแล้งจึงมีลักษณะอวบน้ํา
✴ปิดปากใบตอนกลางวัน จึงต้องตรึง CO2 กลางคืนได้ OAA เก็บในรูป Malic acid ใน Vacuole
พอกลางวันจึงเปลี่ยนกับ CO2 เข้าCalvin cycle
Pathway ของพืช C4(Hatch-slack pathway) และ CAM เติมเอาเอง :P
Mesophyll cell Night
Bundle-sheath cell Day

12. สรุป
ลักษณะ C3 plant C4 plant CAM plant
Bundle-sheath cell มีหรือไม่มี มี มีหรือไม่มี
Chloroplast ใน ไม่มี มี ไม่มี
Bundle-sheath cell
ช่วงเวลาสังเคราะห์ กลางวัน กลางวัน กลางวัน
ด้วยแสง
จํานวนการตรึง CO2 1 2 2
enzyme ที่ใช้ตรึง Rubisco PEP Carboxylase PEP Carboxylase
CO2
สารตั้งต้น RuBP PEP PEP
ผลิตภัณฑ์ที่เกิด PGA(3C) OAA(4C) OAA(4C)
ช่วงการตรึง กลางวัน กลางวัน กลางคืน
Calvin cycle cell Mesophyll Bundle-sheath Mesophyll
Photorespiration สูง ต่ํา ต่ํา