1. กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง Photosynthesis

2. The location and structure of chloroplasts LEAF CROSS SECTION MESOPHYLL CELL LEAF Chloroplast Mesophyll CHLOROPLAST Intermembrane space Outer membrane Inner membrane Thylakoid compartment Thylakoid Stroma Granum Stroma Grana

3. The location and structure of chloroplasts แหล่งที่เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช ใบของพืชจะเป็นแหล่งที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุดในพืช สีเขียวของใบได้จากสีของคลอโรฟิลล์แล้วทำให้เกิดการสร้างโมเลกุลอาหารในคลอโรพลาสต์

4. Structure of chloroplasts ลักษณะกลมรี Double unit membrane เยื่อหุ้มชั้นใน ( Inner membrane ) เรียกว่า Lamella Lamella เรียงตัวพับไปมา ลักษณะคล้ายถุง เรียกว่า Thylakoid membrane และส่วนที่ไม่ทับซ้อนกันอยู่เรียกว่า Stroma lamella Thylakoid เรียงซ้อนกันเป็นตั้ง เรียกว่า Granum ( Grana ) ภายใน Thylakoid มีช่องว่าง เรียกว่า Lumen

5. Structure of chloroplasts ภายในคลอโรพลาสต์มีของเหลว ( gelatinous matrix ) เรียกว่า Stroma มีเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับ CO 2 fixation ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

6. สารสีในปฏิกิริยาแสง Photosynthetic pigment สารสีที่ทำหน้าที่ในการรับพลังงานแสง โดยดึงพลังงานแสงและให้ e - เป็นผู้นำพลังงานนั้นเข้าสู่กระบวนการทางเคมี

7. Photosynthetic pigment พืชและสาหร่ายสีเขียวมีคลอโรฟิลล์ 2 ชนิด คลอโรฟิลล์ เอ และคลอโรฟิลล์ บี นอกจากคลอโรฟิลล์แล้วยังมีแคโรทีนอยด์ และพบว่าสาหร่ายบางชนิดมี ไฟโคบิลิน

8. คลอโรฟีลล์ เป็นรงควัตถุสี เขียว มีธาตุ C H O N Mg เป็นองค์ประกอบ มี 4 ชนิด คือ คลอโรฟีลล์ a, คลอโรฟีลล์ b, คลอโรฟีลล์ c, คลอโรฟีลล์ d

9. รงควัตถุประกอบ Accessory pigments เป็นรงควัตถุที่รับพลังงานแสงได้แต่สังเคราะห์พลังงานแสงไม่ได้ ทำหน้าที่รับพลังงานแสงแล้วส่งต่อให้คลอโรฟีลล์ a นำไปสังเคราะห์ด้วยแสง เรียกว่า แอนเทนนา ( antenna ) ได้แก่ แคโรทีนอยด์ และไฟโคบิลิน

10. แคโรทีนอยด์ ประกอบด้วยรงควัตถุ 2 ชนิด คือ แคโรทีน เป็นรงควัตถุสีแดงส้ม พบในพืชและสาหร่ายทุกชนิด แซนโทฟีลล์ เป็นรงควัตถุสีเหลือง พบในพืชและสาหร่ายเกือบทุกชนิด

11. ไฟโคบิลิน เป็นรงควัตถุที่ไม่พบในพืชชั้นสูง แต่พบในเฉพาะสาหร่ายสีแดง และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ประกอบด้วยรงควัตถุ 2 ชนิด คือ - ไฟโคอีรีทริน เป็นรงควัตถุสีแดง พบในสาหร่ายสีแดง รับแสงสีเขียวได้ดี - ไฟโคไซยานิน เป็นรงควัตถุสีน้ำเงิน พบในสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

12. PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS embedded in thylakoid membranes chlorophyll a and b accessory pigments ( รงควัตถุประกอบ ) carotenoids phycobilins

13. ตำแหน่งที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงใน Chloroplast

14. ปฏิกิริยาแสง : Light reaction เกิดขึ้นบนเยื่อไทลาคอยด์ ต้องมีแสง เปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็นพลังงานเคมี

15. ระบบแสง 1. กลุ่มที่รับพลังงานแสงที่ช่วงความยาวคลื่น 700 nm เรียกกลุ่มนี้ว่า ระบบแสง I [Photosystem I : PSI, P 700 ] 2. กลุ่มที่รับพลังงานแสงที่ช่วงความยาวคลื่น 680 nm เรียกกลุ่มนี้ว่า ระบบแสง II [Photosystem II : PSII, P 680 ]

16. สารที่ทำหน้าที่รับและถ่ายอิเล็กตรอน ( electron acceptors ) NADP + ( Nicotinamine adenine dinucleotide phosphate ) Cytochrome Plastoquinone : Pq Plastocyanin : Pc Ferredoxin : Fd

17. การถ่ายทอด อิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร Non-cyclic or linear electron flow เกิดขึ้นโดย e - หลุดออกไปจากคลอโรฟิลล์ใน PS I ไม่ย้อนกลับเข้า PS I อีกโดยมี NADP + มารับ e - ไป แต่คลอโรฟิลล์ใน PS I ก็รับ e - จาก PS II ส่วน PS II ก็เอา e - ทดแทนอีกจากการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำเป็นลำดับสุดท้าย

18. Non-cyclic or linear electron flow การที่โมเลกุลของน้ำจะแตกตัวให้ e - ได้จะต้องได้รับพลังงานแสง เกิดปฏิกิริยาโฟโตลิซิส (Photolysis) ทำให้ได้ e - ไปทดแทนใน PS II และยังเกิด O 2 และเกิดโปรตอน ( 2H + ) เพื่อส่งไปให้ NADP + ที่รับ e - มาจาก PS I ทำให้ได้สารพลังงานสูงในรูป NADPH + H +

19. Non-cyclic or linear electron flow ในระหว่างที่มีการถ่ายทอด e - จาก PS II ไปยัง PS I จะมีพลังงานที่ถ่ายทอดมาจาก e - ซึ่งพลังงานนี้นำไปสร้าง ATP ได้ 2 ATP ต่อ e - 1 คู่

20. การถ่ายทอดอิเลคตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร

21. การถ่ายทอด อิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร Cyclic or linear electron flow เกิดที่ PSI โดยพลังงานแสงที่กลุ่มรงควัตถุดูดซับไว้ ถูกส่งผ่านไปยัง P700 ซึ่งเป็นศูนย์กลางปฏิกิริยา ทำให้โมเลกุลของ P700 ถูกกระตุ้นจึงปล่อย e - ให้กับโมเลกุลของสารที่เป็นตัวรับ e - ตัวแรก จากนั้น e - จะถูกถ่ายทอดต่อไปยังตัวรับ e - ลำดับถัดไป

22. การถ่ายทอด อิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร Cyclic or linear electron flow จากนั้น e - จะย้อนกลับคืนสู่ PSI อีกครั้งจนเป็นวัฏจักร ในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบนี้จะไม่เกิดการสลายโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นจึงไม่เกิดก๊าซออกซิเจนอิสระขึ้นเหมือนกับการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร

24. ข้อแตกต่าง Non-cyclic & Cyclic

25. Chloroplast Light Stack of thylakoids ADP + P NADP  Stroma Light reactions Calvin cycle Sugar used for  Cellular respiration  Cellulose  Starch  Other organic compounds

26. ปฏิกิริยาตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ : CO 2 Fixation เป็นปฏิกิริยาที่นำพลังงานจาก ATP และ NADPH ที่ได้จาก Light reaction มาใช้ในการสร้างโมเลกุลของสารอินทรีย์ เกิดขึ้นใน Stroma ของ Chloroplast ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน

27. คำศัพท์ที่ควรรู้ rubisco : R ibulose bisphosphate carboxylate oxygenase RuBP : R ibulose 1,5 bisphosphate PGA : Phosphoglyceric acid หรือ Phosphoglycerate PGAL : Phosphoglyceraldehyde G3P : Glyceraldehyde 3-phosphate ตัวเดียวกัน

28. 1. Carboxylation RuBP เข้ารวมกับ CO 2 เกิดเป็น PGA 2 โมเลกุล โดยมีเอนไซม์ rubisco เป็น catalyst 6RuBP + 6CO 2 + 6H 2 O 12 PGA ........(1) PGA เป็นสารเสถียรตัวแรกของ CO 2 Fixation

30. 2. Reduction PGA แต่ละโมเลกุลจะรับหมู่ฟอสเฟตจาก ATP กลายเป็น 1,3 bisphosph oglycerate 1,3 bisphosph oglycerate รับโปรตอนจาก NADPH และถูกเปลี่ยนเป็น G3P 12 PGA +12ATP +12 NADPH +12 H + 12 G3P +12ADP +12NADP + +12Pi + 12 H 2 O … (2) G3P เป็นน้ำตาลชนิดแรกของ CO 2 Fixation

32. 3. Regeneration เป็นการสร้าง RuBP ขึ้นมาใหม่ เพื่อกลับไปรับ CO 2 ในรอบต่อไป โดย G3P จะเปลี่ยนไปเป็น RuBP โดยใช้พลังงานจาก ATP 10 G3P +6ATP 6 RuBP + 6 ADP +4Pi …. (3) G3P อีก 2 โมเลกุล อาจรวมตัวกันเป็น glucose 1 โมเลกุล

34. สรุปสมการรวม 6 CO 2 +18 ATP + 12 NADPH +12 H + 2 G3P + 12 NADP + +18 ADP +16 Pi + 6 H 2 O

35. ข้อสังเกต โดยปกติวัฏจักรคาลวินจะต้องเกิด 2 รอบจึงจะได้ PGAL 2 โมเลกุลซึ่งเพียงพอต่อการสร้างกลูโคส (6C) 1 โมเลกุล ( เนื่องจากในความเป็นจริงการเกิด 1 รอบจะให้ PGAL อิสระออกมา 1 โมเลกุลเท่านั้น ) ในพืชทั่วๆไป สารชนิดแรกที่คงตัวที่ได้จากการตรึง CO 2 คือ PGA ซึ่งมี 3C จึงเรียกการตรึง CO 2 แบบนี้ว่า C3-pathway และเรียกพืชที่มีการตรึง CO 2 แบบ C3-pathway ว่า พืช C-3 ซึ่งก็คือพืชใบเลี้ยงคู่และใบเลี้ยงเดี่ยวทั่วๆ ไป