รายวชิ าชวี วทิ ยา ม.5 BY BIOLOGY KRU’OPOR ตามหลกั สูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพ้นื ฐาน พุทธศกั ราช 2551 (ฉบับปรับปรงุ พทุ ธศักราช 2560) P hกoารtสoงั เsครyาnะหtด์ hว้ eยแsสiงs
ผลการเรยี นรู้ รายวิชาเพมิ่ เตมิ ชวี วทิ ยา 3 ชั้น ม. 5 1. สืบค้นข้อมูล และสรปุ การศกึ ษาทีไ่ ดจ้ ากการทดลองของนักวทิ ยาศาสตร์ในอดตี เกย่ี วกับ กระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง 2. อธิบายข้ันตอนทเ่ี กิดข้ึนในกระบวนการสังเคราะหด์ ว้ ยแสงของพืช C3 3. เปรยี บเทียบกลไกการตรึงคารบ์ อนไดออกไซดใ์ นพืช C3 พชื C4 และพืช CAM 4. สบื ค้นข้อมูล อภิปราย และสรปุ ปจั จยั ความเขม้ ของแสง ความเขม้ ข้นของคารบ์ อนไดออกไซด์ และอุณหภมู ิ ที่มีผลตอ่ การสงั เคราะหด์ ว้ ยแสงของพชื
การสงั เคราะห์แสง ดว้ ยแสง (Photosynthesis) คาถามสาคญั 1. ฟองแกส๊ ในภาพเกิดจากอะไร เปน็ แก๊สอะไร 2. อวยั วะใดของพืชท่ที ำหน้าที่หลกั ในการสงั เคราะหด์ ้วยแสง 3 การสังเคราะห์ดว้ ยแสงของพืชจำเปน็ ตอ้ งมปี ัจจัยใดบา้ ง 4 ผลผลิตทีไ่ ด้จากการสังเคราะห์ดว้ ยแสงคืออะไร **ใบพชื เป็นอวัยวะทสี่ าคญั ท่ที าหน้าที่ในกระบวนการ สังเคราะห์ ดว้ ยแสง เนอื่ งจากใบพืชมีสารสตี ่าง ๆ โดยเฉพาะคลอโรฟิลล์ ซึง่ จาเปน็ ต่อกระบวนการ สังเคราะหด์ ว้ ยแสง โดยกระบวนการ สังเคราะห์ดว้ ยแสงเกดิ ขึน้ ในคลอโรพลาสต์ จาเป็นต้องใชแ้ สง นา้ และ CO2 และได้น้าตาลและ O2 เปน็ ผลผลิต สมการเคมี แสดงกระบวนการ สงั เคราะหด์ ้วยแสงของพชื ดงั นี้
ฌอง แบบติสท์ แวน เฮลมองท์ (Jean Babtiste Van Helmomt) 1 การทดลองของ Helmomt ดูการเจรญิ เตบิ โตของต้นหลวิ ระยะเวลา 5 ปี ในกระถางทีม่ ีฝาปิด สรุปผลวา่ “น้าหนักของตน้ หลวิ ที่เพมิ่ ข้นึ จากนา้ เท่าน้นั ” เนอ่ื งจากน้าหนกั ของดินลดลงเพียงเลก็ น้อย ต้นหลิวที่มีน้าหนัก 5 ปอนด์มาปลูกในกระถางท่ีมีดิน 200 ปอนด์ แล้วปิดฝากระถางตลอดระยะเวลาท่ีทาการทดลอง รดน้าต้นไมเ้ พียง อย่างเดียวเท่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป 5 ปี พบว่าน้าหนักของต้นหลิวเพิ่มมาก ขึน้ ในขณะทน่ี า้ หนักของดนิ ลดลงเพียงเล็กน้อย
1.ฌอง แบบตสิ ท์ แวน เฮลมองท์ (Jean Babtiste Van Helmomt) 1 คาถามสาคัญ 1.เพราะเหตุใดจะต้องปดิ ฝาถงั ตลอดเวลาและเปิดเฉพาะตอนรดน้าเท่าน้ัน ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 2.จากการศกึ ษาทาให้เราทราบวา่ น้าหนกั ของต้นหลิวทีเ่ พม่ิ ข้นึ จากเดมิ คือ 5 ปอนค์ มาเป็น 169 ปอนด์ 3 ออนซ์ นั้นมาจาก .........................................................................................
โจเซฟ พรสิ ต์ลีย์ (Joseph Priestley) 2 การทดลองของ Joseph Priestley ทดสอบการมีชีวิตรอดของหนูและการติดไฟของเทียนในพื้นที่จากัด และต้นไม้ช่วยให้เทียนที่ดับไป แล้วจุดไฟติดอกี คร้ัง และหนูสามารถมีชีวิตรอดได้ระยะเวลาหน่ึง สรุปผลการทดลองว่า “การลกุ ไหมเ้ ป็นการ ทาให้อากาศดี กลายเป็นอากาศเสีย เช่นเดียวกับการหายใจของสัตว์ และพืชสีเขียวสามารถเปลยี่ นอากาศเสีย นี้กลับมาเป็นอากาศดไี ด”้ อากาศเสีย ---- พืชสีเขยี ว ---- อากาศดี
โจเซฟ พรสิ ต์ลีย์ (Joseph Priestley) 1 คาถามสาคัญ 1. ถา้ อากาศทท่ี าให้หนูตาย และอากาศทที่ าใหเ้ ทียนไขดบั เรียกว่าอากาศเสยี พริสตล์ ีย์ น่าจะต้งั สมมตฐิ านว่าอย่างไร ......................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 2. สมมตฐิ านการทดลองของพริสต์ลยี ์เมอื่ มพี ชื เขา้ มาเกี่ยวข้องด้วยน่าจะเป็นอย่างไร และสรุปผลการทคลองนี้ว่าอยา่ งไร ............................................................................................................................................
แจน อินเกน็ ฮูซ (Jan Ingen Housz) 3 อากาศเสีย ---- พืชสีเขยี ว + แสงสวา่ ง ----> อากาศดี ความรทู้ างเคมีท่ีพฒั นา ทาให้ทราบวา่ อากาศเสียซง่ึ เปน็ แก๊สทเ่ี กดิ จากการลกุ ไหม้และการหายใจของสตั ว์ เปน็ แก๊สชนดิ เดยี วกนั คอื แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) และพบว่า อากาศดี คือ แกส๊ ออกซิเจน (O2) ซึ่งเปน็ แก๊สท่ชี ว่ ยในการลุกไหม้ และใชใ้ นการหายใจของสตั ว์ CO2 ---- สเี ขยี ว + แสงสวา่ ง ----> O2 ตอ่ มา อินเก็น ฮูซ ค้นพบเพิม่ เติมวา่ พืชเกบ็ คาร์บอนไว้ในรูปของสารอินทรียด์ ้วย CO2 ---- พชื สเี ขียว + แสงสวา่ ง ----> O2 + สารอนิ ทรีย์ แสงสว่าง การทดลองของ Jan Ingen Housz
แจน อนิ เกน็ ฮูซ (Jan Ingen Housz) 1 คาถามสาคญั 1.คารบ์ อนที่อยู่ในรปู ของสารอนิ ทรยี ์มาจากไหน ..............................................................
ฌอง ซีนบี ิเยร์ (Jean Senebier) 4 แก๊สท่ที าใหเ้ กิดการเผาไหม้ และแก๊สที่สัตว์ใช้ในการหายใจเป็นแกส๊ ชนิดเดียวกัน คือ แกส๊ ออกซเิ จน (O2) ส่วนแกส๊ ท่ีเกดิ จากการเผาไหม้กบั แกส๊ ที่เกิดจากการหายใจของสัตว์คือแกส๊ ชนิดเดียวกัน คือ แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) นโิ คลาส ธี โอดอร์ เดอโซซรู ์ (Nicolas Theodore de Saussure) ค้นพบว่า CO2 + H2O ---- พืชสีเขียว+แสงสว่าง ----> O2 + สารอินทรีย์ จากการวิเคราะห์ทางเคมีพบว่า สารอินทรีย์คือ สารประเภทคาร์โบไฮเดรต พวกน้าตาลเฮกโซส (Hexose-C6H12O6) ที่สาคัญได้แก่ กลูโคส และฟรักโตส 6CO2 + 6H2O --- พืชสีเขียว + แสงสว่าง ---> C6H12O6 + 6O2
ฌอง ซีนีบเิ ยร์ (Jean Senebier) /นิโคลาส ธี โอดอร์ เดอโซซรู ์ (Nicolas Theodore de Saussure) 1 คาถามสาคญั 1.จากข้อสนั นิษฐานของเดอโซซูร์ นักเรยี นจะสรุปการสร้างอาหารของพืชเมื่อไดร้ ับแสงได้ว่าอยา่ งไร ..........................................................................................................................
ซาชส์ (Sachs) 5 นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ทาการทดลองวัดปริมาณแป้งที่พืชสร้างขึ้นเมื่อพืชได้รับแสงสีที่แตกต่างกันโดย ซาชส์ได้ใช้พืชชนิดเดียวกันในการทดลองครั้งนี้ ต้นหนึ่งได้รับแสงสีแดง แต่อีกต้นหนึ่งได้รับแสงสีน้าเงิน แล้วทดสอบ หาปริมาณแป้งจากใบของพืชทั้ง 2 ต้น พบว่า ต้นพืชท่ีได้รับแสงสีแดงมีปริมาณแป้งมากกว่าพืชท่ีได้รับแสงสีนา้ เงิน ซาชจึงได้สรุปว่า \"พืชสามารถสร้าง แป้งซึ่งเป็นสารอินทรีย์จาพวกคาร์โบไฮเดรต\" ซึ่งต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เรียกกระบนการสร้างคาร์โบไฮเดรตนี้ว่า.... “ กระบวนการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง ”
6 ธีโอดอร์ วิลเฮล์ม เองเกลมัน (Theodor Wilhelm Engelmann) ศึกษาช่วงความยาวคลื่นที่พืชสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุดโดย แยกแสงเป็นสเปกตรัมสีต่าง ๆ ส่องไปในน้าที่เลี้ยงสาหร่ายสไปโรไจรา และแบคทีเรีย โดยช่วงแสงท่ีพืชสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุดคือแสงสีแดง และสีนา้ เงิน จึงทาให้ในบริเวณน้ันมีแก๊สออกชิเจนเกิดข้ึนมาก ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า \"แสงสีแดง และแสงสีนา้ เงิน เหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุด\"
ซี.บี.แวน นีล (C.B. Van Niel) 7 พบว่าแบคทีเรียบางชนิดสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ CO2 + 2H2S ---- แบคทีเรีย + แสงสว่าง ----> CH2O + 2S + H2O นักสรีรวิทยาชาวตัตช์ ได้ทาการทดลองเพื่อศึกษาการใช้ Purple sulfur bacteria ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) แทนน้าในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) พบว่าแบคทีเรียสีม่วงและแบคที่เรียสีเขียว สามารถ สังเคราะห์ด้วยแสงได้ โดยไม่ใช้น้า แต่ใช้ไฮโดรเจนซัลไฟต์แทนจึงเกิด ซัลเฟอร์(S) เป็นผลิตภัณฑ์แทนแก๊สออกซิเจน จากผลการทดลองดังกล่าว แวน นีล จึงตั้งสมมติฐานไว้ว่า \"แก๊สออกชิเจนที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช นั้นเกิดจากการแยกสลายโมเลกุลของนา้ (photolysis)\"
ซี.บี.แวน นีล (C.B. Van Niel) 1 คาถามสาคญั 1. สมมตฐิ านของการทดลองของแวน นีล น่าจะเปน็ อย่างไร ..(.ส..ม..ม..ต..ฐิ..า.น..อ..า..จ..จ.ะ..ต..ง้ั.ไ..ด.ว้..่า...ถ..า้ ..O...2..ท..่เี.ก..ดิ ..ข..้นึ ..ใ.น..ก..า.ร..ส..ัง.เ.ค..ร..า.ะ..ห..์ด..้ว..ย.แ..ส..ง.ข..อ..ง..พ..ชื ..ม..า.จ..า.ก..น..า้...ด..งั .น..ัน้..ก..า..ร..ส..งั.เ.ค..ร..า.ะ..ห..์ด..ว้..ย ..แ..ส..ง..ใ.น..แ..บ..ค..ท..เี .ร.ยี..ท..่สี..งั..เค..ร..า..ะ.ห..์ด..้ว..ย..แ..ส.ง..ไ.ด..ซ้ ..่งึ .ใ.ช..้ไ.ฮ..โ.ด..ร..เ.จ..น..ซ..ัล.ไ..ฟ..ด..์แ.ท...น..น..้า.น..า่..จ..ะ.ม..ีซ..ลั..เ.ฟ..อ..ร..์ .เ.ก.ดิ..ข..้นึ..เ.ช..่น..ก..ัน..)................ 2.ซัลเฟอร์ทเี่ กดิ ขนึ้ ในการทดลองของแวน นลี มาจากการสลายตวั ของสารใด ...(.ซ..ลั .เ.ฟ...อ..ร.์ท..ีเ่.ก..ดิ..ข..น้ึ ..ม..า.จ..า..ก..ก.า..ร.ส..ล..า..ย..ต..วั .ข..อ..ง.ไ.ฮ..โ.ด..ร..เ.จ..น..ซ..ัล.ไ..ฟ..ด..์)................................................................ 3.จากการทดลองของแวน นลี จะสรปุ ผลการทดลองไดว้ ่าอย่างไร ...(.O...2..ท..เ่ี .ก..ดิ ..ข..้ึน..ใ.น..ก..า.ร..ส..งั .เ.ค..ร..า.ะ..ห..์ด..้ว.ย..แ..ส..ง.ข..อ..ง..พ..ืช..ไ.ม..ไ่ .ด..้ม..า.จ..า..ก...C..O..2...แ.ต..่น..า่..จ..ะ.ม..า..จ..า.ก..น..้า..).................................
ซามวล รูเบน (Samuel Ruben) และมาร์ติน คาร์เมน (Martin Kamen) 9 ใช้สาหร่าย Chlorella และออกซิเจน 16O และ 18O ทาการทดลองโดย ขวด ก 6 C16O2+ H218O ----พืชสีเขียว+แสงสว่าง----> C6H12O6+ 618O2 ขวด ข 6 C18O2+ H216O ----พืชสีเขียว+แสงสว่าง----> C6H12O6+ 616O2 การทดลองท่ี 1 การทดลองท่ี 2 • ต่อมามีการค้นพบว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดนา้ ข้ึนด้วย 6CO2+ 12H2O ---- พืชสีเขียว+แสงสว่าง ----> C6H12O6+ 6H2O + 6O2
ซามวล รูเบน (Samuel Ruben) และมาร์ติน คาร์เมน (Martin Kamen) 1 คาถามสาคัญ 1.จากการทดลองของรเู บนและคาเมน จะสรปุ ผลการทดลองได้วา่ อยา่ งไร ........(.O..2..ท..เี่.ก..ดิ ..ข..ึน้ ..ใ.น..ก..า.ร..ส..ัง.เ.ค..ร..า.ะ..ห..์ด..ว้ .ย..แ..ส..ง.ไ..ม..่ไ.ด..้ม..า.จ..า.ก...C...O..2..แ..ต..่ไ.ด..้ม..า..จ..า.ก..น..้า..).................
โรบิน ฮิลล์ (Robin Hill) 8 Fe3+ Fe2++ O2 พ.ศ. 2475 รอบิน ฮิลล์ เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ทาการแยก คลอโรพลาสต์ออกจากเซลล์เพื่อศึกษาการตอบสนองของคลอโรพลาสต์ต่อแสง โดย Chloroplast + H2O แสง ฮิลล์ได้ทาการสกัดคลอโรพลาสต์ของผักโขมแล้วนามาผสมกับน้า แบ่งสารที่ได้ ออกเป็น 2 ชุด ไม่เกิด O2 โดย ชุดที่ 1 ฮิลล์เติมเกลือเฟอริก(Fe3+) และให้แสง แสง ชุดที่ 2 ไม่เติมเกลือเฟอริก(Fe3+) แต่ให้แสงเช่นเดียวกับการทดลองชุดที่ 1 การทดลองที่ 1 ฮิล ล์พ บ ว่า ก า ร ท ด ล อ ง ชุด ที่ 1 เ ก ลือ เ ฟ อ ริก (Fe3+) Chloroplast + H2O + Fe3+--แสงสว่าง----> Fe2++ O2 ถูกเปลี่ยนเป็นเกลือเฟอรัส(Fe2+) และมีแก๊สออกชิเจนเกิดขึ้นด้วย ฮิลล์จึงสรุปว่า \"คลอโรพลาสต์สามารถสร้างแก๊สออกชิเจนได้\" การทดลองที่ 2 Chloroplast + H2O --แสงสว่าง ----> ไม่เกิด O2 ต่อมาได้ค้นพบว่า เกลือเฟอริกเปลี่ยนเป็นเกลือเฟอรัสได้ เพราะเกลือเฟอริกได้รับอิเล็กตรอนที่เกิดจากการแยกสลายโมเลกุล ของน้า ขณะเดียวกันน้าก็ปล่อยแก๊สออกชิเจนออกมาด้วย จึงเรียก ปฏิกิริยาการสลายโมเลกุลของน้าเมื่อได้รับแสงว่า ปฏิกิริยาของฮิลล์ (Hill’s reaction) เพื่อเป็นเกียรติแก่ฮิลล์ที่เป็นผู้คันพบ
โรบิน ฮิลล์ (Robin Hill) คาถามสาคญั 1. ถา้ ไมม่ ตี ัวรับอเิ ลก็ ตรอน นา้ จะแตกตัวได้แกส๊ ออกซิเจนหรือไม่ ........................................................................................
เมลวิล คลั วนิ และแอนดรู เอ เบนสนั (Melvin Calvin และ Andrew A. Benson) 10 เทอรโ์ มมิเตอร์ สารละลาย หลอดเติม พ.ศ. 2493 เมลวิน คัลวิน และแอนดรู เอ เบนสันและคณะวิจัย NaHCO3 H14CO3- แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียท่ีเบิร์กเลย์ ได้ทาการทดลองและค้นพบว่า ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง แสง สาหรา่ ย นั้นเป็นปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนหลายข้ันตอนต่อเน่ืองกันเป็นวัฏจักร จึงเรียก Chlorella ปฏิกิรยิ านวี้ ่า วัฏจักรคัลวิน-เบนสัน (Calvin-Benson cycle) หรอื เรียกว่า วฏั จักรคัลวิล (Calvin’s cycle) ลน้ิ สาหรับควบคมุ การปดิ เปิด บีกเกอรส์ าหรับเกบ็ สาหรา่ ยคอเรลลา ภายในบรรจุเอทานอลทีร่ อ้ น นอกจากนี้คัลวินและเบนสันยังคันพบว่า สารที่คงตัวชนิดแรกของปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสารท่ีมี คาร์บอน 3 อะตอมเป็นองคป์ ระกอบ คือ กรดฟอสโฟกลเี ซอรกิ (Phosphoglyceric acid) หรอื เรยี กโดยย่อวา่ สาร PGA(3C)
แดเนียล อาร์นอน (Daniel Arnon) 11 ทดลองตามแนวความคิดดังนี้ ADP + Pi+ NADP++ H2O+ Chloroplast --แสงสว่าง--> ATP + NADPH +H+ + O2 ADP + Pi + H2O + Chloroplast --- แสงสว่าง ---> ATP จากการทดลองโดยการควบคุมปัจจัยบางอย่างของอาร์นอน แสดงให้เห็นว่าในขณะท่ีมีแสง Chloroplast สามารถสร้าง ATP, NADPH + H+ และ O2 หรือสร้าง ATP เพียงอย่างเดียว ขึ้นอยู่กับว่าจะให้ปัจจัยอะไรบ้างแก่ Chloroplast จึงกล่าวได้ว่าปฏิกิริยาทั้งสองน้ีเป็น “ปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง (Light reaction)” ผลการทดลองทั้งหมดของอาร์นอนสรุปได้ว่า บทบาทของปฏิกิริยาที่ต้อง นา้ ตาล + ใช้แสง คือ การสร้าง ATP และ NADPH+H+ ที่จะนาไปใช้ในการรีดิวซ์ CO2 ให้เป็นคาร์โบไฮเดรตโดยไม่ต้องใช้แสงสว่าง ก า ร ส ร้า ง น้ า ต า ล ข อ ง Chloroplast ไม่จาเป็นต้องใช้แสง แต่ต้องมี CO2, NADPH + H+ และ ATP ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่ไม่ ต้องใช้แสง
แดเนียล อาร์นอน (Daniel Arnon) คาถามสาคญั 1. ไมว่ ่าจะใส่ NADP' ลงไปหรือไม่ ถา้ มี ADP + Pi พืชสามารถสรา้ งสารใดได้ ....................................................................................................................
ตรวจสอบความร้กู อ่ นเรยี น
แผนผังความคิด
แนวเขียนแผนผังความคิด
การสโงัคเรคงรสาะรห้าด์งข้วอยงแคสลงอโ(รPพhoลtาoสsyตn์ th(eCshislo)roplast structure) 15 คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) เป็นพลาสติด (Plastid) ชนิดหนึ่งที่มีรงควตั ถุ คือ Chlorophyll -- เปน็ ออร์แกเนลล์ ทม่ี เี ยื่อหุ้ม 2 ชนั้ -- เยอ่ื หุม้ ชน้ั นอก (Outer membrane) เป็นเยือ่ เลือกผา่ นไมม่ สี ี -- เย่อื ห้มุ ชน้ั ใน (Inner membrane) มีการพับเวา้ เขา้ มาเรยี กวา่ ลาเมลลา (Lamella) Inner and Outer membrane-เย่อื หุม้ - Lamella มกี ารพบั เป็นถุงๆ เรียกวา่ ไทลาคอยด์(Thylakoid membrane) DNA สโตรมา กรานมุ - เหรียญ Thylakoid เรียงซอ้ นเป็นตัง้ ๆ เรยี กว่า กรานมุ (Granum) - (Granum) หลายๆตงั้ คือ กรานา (Grana) เชอ่ื มกันด้วย สโตรมาลา ไรโซโซม (Stroma lamella) เมลลา สโตรมา (Stroma) ประกอบไปด้วย -- เอนไซม์ enzyme ท่ีเกยี่ วข้องกับปฏิกิริยา การตรงึ CO2 เช่น RubisCO Granum - มี Circular DNA ลอยอยู่ (คลอโรพลาสตส์ ามารถจาลองตัวเองได้) - มไี รโบโซม (Ribosome) ไทลาคอยด์ membrane
การสงั เคกราาะรหสด์ งั ว้ เยคแรสางะห(P์ดhว้ oยtoแsสynงthe(sPish)otosynthesis) 12 การสังเคราะห์ดว้ ยแสง (Photosynthesis) เป็นกระบวนการเปล่ยี น O2 พลังงานแสง (Light energy) เปน็ พลงั งานเคมี (Chemical energy) โดยเก็บไวใ้ นรูปของสารอนิ ทรีย์ (น้าตาล) ---- นา้ ตาลชนิดแรกทสี่ รา้ งได้ คือ Phosphoglyceraldehyde (PGAL หรือ G3p) ---- เปลย่ี น PGAL(3C) เป็น Glucose (6C) --- เปล่ยี นเปน็ นา้ ตาล Sucrose ลาเลยี งในทอ่ ลาเลยี งอาหาร (Phloem) --- เปลยี่ นเป็นแป้ง เก็บสะสมไว้ตามโครงสร้างต่าง ๆ เพอื่ เป็นแหล่งพลังงาน --- การสงั เคราะหด์ ้วยแสง (Photosynthesis) -- เป็น Anabolism (ปฏกิ ริ ิยาการสร้างสาร) -- เป็น Endergonic reaction (ดดู พลงั งานแสง)
สมการปฏิกริ ิยาการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง 13 โ ด ย อ า ศั ย พ ลั ง ง า น แ ส ง ที่ พื ช ไ ด้ รั บ ก ร ะ ตุ้ น ใ ห้ O2 เกิดปฏิกิริยาและเปล่ียนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี โดยมีน้า และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เปน็ สารตงั้ ต้น
สิง่ มีชวี ติ ทสี่ ามารถเกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง 14 กระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสงเป็นคณุ สมบัตขิ อง Autotrophic organism พวก Eukaryote มี Chloroplast ได้แก่ (สิ่งมชี วี ติ ที่สามารถสรา้ งอาหารได้เอง) Euglena Algae (สาหร่ายทกุ ส)ี พวก Prokaryote ไดแ้ ก่ Bacteria เช่น Purple sulfur bacteria (ใช้ S แทน CO2) Green sulfur bacteria Purple sulfur bacteria Plant (ในเซลลพ์ ืชทที ่ีมีคลอโรพลาสต์) - Mesophyll cell Cyanobacteria (สาหรา่ ยสีเขยี วแกมน้าเงนิ ) - Guard cell มีรงควตั ถุท่ีจาเปน็ ในกระบวนการสงั เคราะห์ - Bundle sheath cell ของพชื C4 ด้วยแสงอยูใ่ น - ราก ลาต้น ผล ดอก ใบเลย้ี งที่มสี เี ขียว ซึง่ เปน็ เยอื่ หุม้ เซลลท์ พี่ ับเว้าเข้ามา (ไม่เรียกว่า Chloroplast)
การสโังคเรคงรสาะรหา้ ด์งข้วอยงแคสลงอโ(รPพhoลtาoสsyตn์ th(eCshislo)roplast structure) 15 คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) เป็นพลาสติด (Plastid) ชนิดหนง่ึ ท่มี ีรงควัตถุ คอื Chlorophyll -- เปน็ ออร์แกเนลล์ ท่ีมีเย่ือหุ้ม 2 ชนั้ -- เยื่อหมุ้ ชัน้ นอก (Outer membrane) เป็นเยื่อเลอื กผา่ นไมม่ ีสี -- เย่อื ห้มุ ช้ันใน (Inner membrane) มกี ารพบั เวา้ เขา้ มาเรียกว่า Lamella Inner and Outer membrane - Lamella มกี ารพบั เปน็ ถงุ ๆ เรยี กวา่ Thylakoid membrane Stroma Granum - เหรยี ญ Thylakoid เรียงซ้อนเป็นต้ังๆ เรยี กว่า Granum DNA Ribosome - Granum หลายๆตัง้ คอื Grana เชอ่ื มกันด้วย Stroma lamella Granum Stroma ประกอบไปดว้ ย -- enzyme ท่ีเก่ียวข้องกับปฏกิ ิริยา การตรงึ CO2 เช่น RubisCO - มี Circular DNA ลอยอยู่ (คลอโรพลาสต์สามารถจาลองตัวเองได้) - มีไรโบโซม (Ribosome) Thylakoid membrane
การสโคงั เรคงรสาระห้าง์ดขว้ อยงแคสลงอโ(รPพhลoาtoสsตyn์ t(hCehsilso)roplast structure) 16 Thylakoid membrane และ Stroma lamella มรี ะบบแสง (Photosystem) -- Photosystem ประกอบดว้ ย - Reaction center เปน็ ศูนยก์ ลางการถา่ ยทอด e- ในปฏิกิรยิ าแสง - Antenna เป็นกลุม่ ของสารสตี า่ ง ๆ - โดยมี Chlorophyll a 2 โมเลกลุ เป็นศูนยก์ ลาง -- ตวั รบั e- ชนิดต่าง ๆ ในปฏกิ ริ ยิ าแสงท่เี รียงตวั กัน อยบู่ นเย่อื Thylakoid membrane -- เอนไซม์ NADP+ Reductase สร้าง NADPH -- ATP synthase สร้าง ATP ของเหลวใน Chloroplast เรียกว่า Stroma - มี 70s ribosome - มี Circular DNA - มี Enzyme ในกระบวนการตรงึ CO2 ทัง้ หมด
การสรังะเบคบราแะสหง์ดแว้ลยะแรสงงควัต(Pถhุใoนtoกsรyะnบthวeนsกisา)รสงั เคราะห์ดว้ ยแสง 17 รงควัตถทุ ใ่ี ชใ้ นการรับพลงั งานแสง เป็น Photoreceptor มี 2 กลมุ่ หลกั 1. Primary pigment ได้แก่ Chlorophyll a, b, c, d และ Bacteriochlorophyll ใน Bacteria เป็นรงควัตถุหลกั ในการสังเคราะหด์ ว้ ยแสง 2. Accessory pigment ชว่ ยดดู กลนื พลังงานแสง เชน่ Carotenoid - แคโรทีน (Carotene) เปน็ สารสแี ดงส้ม - แซนโทฟิลล์ (Xanthophyll) เปน็ สารสีเหลอื งหรือสีนา้ ตาล Phycobilin - ไฟโคอรี ทิ ริน (Phycoerythrin) เปน็ สารสแี ดงแกมนา้ ตาล มอี ยใู นสาหร่ายสีแดง - ไฟโคไซยานนิ (Phycocyanin) เป็นรงควัตถสุ นี ้าเงนิ มอี ยู่ในสาหรา่ ยสเี ขียวแกมนา้ เงนิ
18 คลอโรฟลิ ล์ (Chlorophyll) เปน็ Pigment ที่พบไดท้ ั่วไปในสง่ิ มชี วี ิตที่สามารถเกดิ กระบวนการสังเคราะห์ดว้ ยแสงได้ (Photoautotroph) มี Mg+ + N เป็นองค์ประกอบของโครงสร้าง Chlorophyll มี 4 ชนดิ ได้แก่ Chlorophyll a, b, c, d *** Chlorophyll a เปน็ Reaction center ของการถา่ ยทอด e- Chlorophyl Structure
19 แคโรทนี อยด์ (Carotenoids) Carotenoid - แคโรทนี (Carotene) เป็นสารสแี ดงส้ม - แซนโทฟลิ ล์ (Xanthophyll) เป็นสารสีเหลือง หรือสนี ้าตาล Carotenoid Structure Phycobilin ไมพ่ บในพชื เปน็ Pigment ทีช่ ว่ ยสนบั สนุนกระบวนการสงั เคราะหด์ ้วยแสง พบมากใน Cyanobacteria (สาหรา่ ยสีเขยี วแกมน้าเงิน) และสาหรา่ ยสีแดง - ไฟโคอรี ิทริน (Phycoerythrin) เปน็ สารสแี ดงแกมน้าตาล มีอยใู นสาหรา่ ยสแี ดง - ไฟโคไซยานนิ (Phycocyanin) เปน็ รงควตั ถสุ นี ้าเงิน มอี ยใู นสาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงนิ
20 ระบบแสง (Photosystem) ระบบแสง(PS) พบใน Thylakoid membrane ประกอบดว้ ย Integral protein Antenna complex (Chlorophyll a, b, Carotenoid) Reaction center (Special chlorophyll a) ขอ้ เปรยี บเทียบ Antenna Complex Reaction Center หนา้ ท่ี ตวั ให้ + ตวั รบั e- โครงสรา้ งของ Chlorophyll ถ่ายทอดพลังงานใหส้ าร สว่ นประกอบ สีชนดิ อื่น transfer โครงสรา้ งของ จานวน Chloroplast (ปรับสญั ญาณแสง) Special chlorophyll (ปรับความยามคล่นื แสง) Primary e- Accepter Granum Chlorophyll a Special chlorophyll 2 Chlorophyll b โมเลกลุ Carotenoid Primary e- Accepter 1 มจี านวนมาก โมเลกุล โครงสรา้ งของ Photo system บนเยื่อไทลาคอยด์ Reaction center ของ Antenna
การสงั รเคะรบาบะหแ์ดสว้ งยแสมงี 2(Phรotะoบsyบnตthาeมsis)Reaction Center 21 สารสีท่ีเย่ือไทลาคอยด์มีการจัดเรียงตัวกันเป็นกลุ่มเพื่อทาหน้าท่ีรับพลังงานแสงและเป็นศูนย์กลางของปฏิกิริยา เรยี กวา่ ระบบแสง (Photosystem : PS) องคป์ ระกอบของระบบแสงจึงประกอบไปด้วยโปรตีนตัวรับอเิ ลก็ ตรอนตัวส่งทอด อิเล็กตรอน แอนเทนนา และคลอโรฟิลล์เอท่ีเป็นศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง ระบบแสงจาแนกออกเป็น 2 ระบบ คอื Photosystem I (P700) Photosystem II (P680) Chlorophyll a ดูดแสงไดด้ ที ี่ 700 nm ข้ึนไป Chlorophyll a ดูดแสงได้ดที ี่ 680 nm ขนึ้ ไป (Chlorophyll a โมเลกลุ คู่ 1 โมเลกลุ ) (Chlorophyll a โมเลกลุ คู่ 4 โมเลกลุ ) มี Antenna ท่ีประกอบไปด้วย e- Acceptor มี Antenna ทปี่ ระกอบไปดว้ ย e- Acceptor เกย่ี วกบั Non-cyclic electron transfer เกย่ี วกบั Non-cyclic electron transfer Cyclic electron transfer ผลิตภณั ฑ์ : NADPH ผลติ ภณั ฑ์ : O2
การสังรเคะรบาบะหแ์ดสว้ งยแสมงี 2(Phรotะoบsyบnตthาeมsis)Reaction Center 22 1. ระบบแสง I (photosystem I : PSI) เป็นระบบแสงที่มี 2. ระบบแสง II (photosystem II : PSII) เป็นระบบแสงที่มี คลอโรฟิลล์เอท่ีเป็นศูนย์กลางปฏิกิริยาของ ระบบแสงสามารถดูดกลืนพลังงานได้ดี คลอโรฟิลล์เอท่ีเป็นศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง สามารถดูดกลืนพลังงานได้ดี ท่สี ดุ ทค่ี วามยาวคล่นื 700 นาโนเมตร จึงเรียกวา่ P700 และสารแอนเทนนา คอื ท่ีสุดท่ีความยาวคลื่น 680 นาโนเมตร จึงเรียกว่า P680 ส่วนสารแอนเทนนา คือ แคโรทนิ อยด์(Carotenoid) แคโรทนิ อยด์ (Carotenoid) และไฟโคบิลิน()
กลไกการสังเคราะห์ด้วยแสง Plant cell 23 พืชเปน็ ส่ิงมีชวี ิตทีส่ ามารถ ดารงชวี ิตแบบ Photoautotroph คือ การใชพ้ ลงั งานแสงสรา้ งอาหารไดเ้ อง เกิดท่ี Thylakoid membrane เกดิ ที่ Stroma จากกระบวนการ “Photosynthesis” (Granum, Grana) (ของเหลวในคลอโรพลาสต์) Light Stroma lamella ตรึง CO2 มาสรา้ งนา้ ตาล PGAL เปล่ียนพลังงานแสงใหเ้ ป็นสาร (3C) พลงั งานสงู คือ ATP และ NADPH มีปฏกิ ิรยิ าการแตกตวั ของนา้ มีการใช้สารพลังงานสูง NADPH ในเซลล์พชื มีโครงสร้างของ (Photolysis) กับ ATP คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) จาก Light reaction ซง่ึ เกิดกระบวนการสังเคราะหด์ ้วยแสงในออรแ์ กเนลลน์ ้ี Chloroplast O2 CH2O ปฏกิ ริ ิยายาแสงเกิดทเ่ี ยื่อไทลาคอยด์ (Sugar) ปฏิกิริยาการตรงึ CO2 เกิดท่ี Stroma
ปฏิกริ ยิ าแสง (Light reaction/ Light dependent reaction) 24 ปฏกิ ริ ยิ าแสง (light reaction) เปน็ กระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลงั งานเคมที ี่พชื สามารถนาไปใชไ้ ด้ ในรปู ของ ATP และ NADPH โดยปฏกิ ิริยานจี้ ะเกดิ ขึ้นบนเยื่อไทลาคอยด์ (Thylakoid membrane) พลังงานแสงที่สารสีต่าง ๆ ดูดกลืน ไว้จะทาให้อิเล็กตรอนของสารสีมีระดับพลังงาน สูงข้ึน และสามารถถ่ายทอดไปได้หลายรูปแบบ สารสีในแอนเทนนาจะมีการถ่ายทอดพลังงานที่ ดูดกลืนไว้จากสารสีโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุล หนึ่ง จนกระทั่งถึงโมเลกุลของคลอโรฟิลล์เอท่ี เป็นศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสงพลังงาน ดังกลา่ ว ซึ่งจะกระตุ้นให้อิเล็กตรอนของคลอโรฟิลล์เอมีพลังงานสูงขึ้น และถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปยังตัวรับอิเล็กตรอนเป็นการ เปล่ียน พลังงานแสงใหม้ าอยใู่ นรูปของพลังงานเคมี นอกจากน้พี ลังงานทถ่ี ูกดดู กลนื ไวอ้ าจเปล่ียนไปอยู่ในรปู ของพลังงานความรอ้ นไดอ้ กี ดว้ ย
ปฏิกิริยาแสง (Light reaction/ Light dependent reaction) 25 สารสที ีท่ าหน้าที่เปน็ ตวั รับอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสง ไดแ้ ก่ ไซโทโครมบี (cytochrome b : cyt b) พลาสโทควโิ นน (plastoquinone : PQ) ไซโทโครมเอฟ (cytochrome f : cyt f พลาสโทไซยานนิ (plastocynanin : PC) เฟอรดิ อกชนิ (ferredoxin : Fd) ท่ปี ระกอบด้วยธาตเุ หลก็ และกามะถัน ฟลาโวโปรตีน (favoprotein) ทม่ี ี FAD เปน็ องค์ประกอบ และ NADP* (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) การถ่ายทอดอิเลก็ ตรอนเกดิ ขนึ้ ได้ 2 ลกั ษณะ คือ 1. การถ่ายทอดอิเลก็ ตรอนแบบไมเ่ ป็นวัฏจักร (non-cyclic electron transfer) 2. การถา่ ยทอดอิเล็กตรอนแบบเปน็ วฏั จกั ร (cyclic electron transfer)
ปฏกิ ิริยาแสง (Light reaction/ Light dependent reaction) 26 Non- cyclic เป็นปฏกิ ิริยาดดู กลนื พลงั งานแสง แลว้ เปล่ยี นเป็นพลงั งาน electron transfer เคมีสะสมอยู่ในรปู ของสารพลงั งานสูง ได้แก่ ATP และ NADPH Cyclic เกดิ ขึ้นในสภาวะท่ีมแี สงเท่าน้ัน เน่อื งจากแสงจะกระตุ้นให้ electron transfer Chlorophyll ทางานเกิดขึน้ ท่ี Thylakoid membrane (Granum, Grana) Stroma lamella เปน็ การถ่ายทอด e- เพือ่ สร้างสารพลงั งานสูง Adenosine triphosphate (ATP) โดยวิธกี าร Phosphorylation เกดิ ขน้ึ ได้ 2 รปู แบบ ไดแ้ ก่ 1. การถา่ ยทอดอิเลก็ ตรอนแบบไมเ่ ป็นวฏั จกั ร 2. การถ่ายทอดอิเลก็ ตรอนแบบเปน็ วัฏจักร (Cyclic electron transfer) (Non-cyclic electron transfer) PSI(700) e- ---> Ferredoxin ---> Cytochrome complex ---> e- จากการแตกตัวของนา้ ---> PSII(P680) ---> PQ ---> Cytochrome PC ---> วนกลบั มา PSI(P700) complex ---> PCPSI(P700) ---> Ferredoxin ---> NADP+
การถา่ ยทอดอิเล็กตรอนแบบไมเ่ ป็นวัฏจกั ร Non-cyclic electron transfer 27 ตัวให้ e- คอื น้า (H2O) ตวั รับ e- ตัวสดุ ทา้ ย คอื NADP+ ได้เป็น NADPH มีลาดบั การถา่ ยทอด e- ดังน้ี e- ---> PSII(P680) ---> PQ ---> Cytochrome complex ---> PC ---> PCPSI(P700) ---> Ferredoxin ---> NADP+
การถา่ ยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร Non-cyclic electron transfer 28 มกี ารแตกตัวของนา้ (จากการที่แสงกระตุน้ ) ปฏกิ ริ ยิ า Photolysis (Hill’s reaction) 1. PSII(P680) และ PSI(P700) รับพลงั งานแสง 2 photon เกดิ Photo-oxidation พรอ้ มกนั e- ถกู กระตนุ้ ให้อยู่ในสภาวะ excited state 2. ทงั้ PSII และ PSI ถ่ายทอด excited e- ใหต้ ัวรับ e- 3. PSII(P680) ขาด e- ถูกชดเชยดว้ ย e- จากการแตกตัวของนา้ 4. PSI(P700) ขาด e- ถูกชดเชยด้วย e- จาก PSII(P680) 5. H2O เกดิ การแตกตัวโดยใชแ้ สงกระต้นุ Photolysis (Hill’s reaction) 6. ระหวา่ งการถา่ ยทอด e- จะมกี ารปม๊ั H+ จาก Stroma เข้ามาสู่ Thylakoid lumen --- ทาให้มีการสะสมของ H+ ใน Lumen มากขึ้น ตัวให้ e- คอื น้า (H2O) --- เกดิ ภาวะความแตกตา่ งของ H+ ใน Lumen กับ Stroma ตัวรบั e- ตวั สดุ ทา้ ย คือ NADP+ ไดเ้ ปน็ NADPH --- จึงมกี ารไหลของ H+ กลบั ไปที่ Stroma ด้วยกระบวนการ Chemiosmosis --- H+ ท่ีไหลกลับมพี ลงั งาน ATP synthase นาพลงั งานมาสรา้ ง ATP --- เรียกว่ากระบวนการ Photophosphorylation
การถา่ ยทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวฏั จกั ร (Cyclic electron transfer) 29 กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจกั ร ขน้ั ตอน 1. PSI(P700) รบั พลังงานแสง 2 photon เกิด Photo-oxidation พรอ้ มกัน e- ถกู กระตนุ้ ใหอ้ ยู่ในสภาวะ excited state 2. ทั้ง PSI ถ่ายทอด excited e- ใหต้ ัวรับ e- 3. e- มกี ารถ่ายทอดดังนี้ PSI(700) e- ---> Ferredoxin ---> Cytochrome complex ---> PC ---> วนกลับมา PSI(P700) ---> ระหว่างทีถ่ ่ายทอด e- จะมกี ารส่ง H+ จาก Stroma เขา้ สู่ Thylakoid Lumen ---> ทาให้ Lumen มี H+ มาก เกดิ ความแตกต่าง H+ ใน Stroma กบั Lumen ---> e- ทีห่ ลุดจาก PSI(700) จะกลับสู่ที่เดมิ ---> H+ จึงเกิดการไหลกลับจาก Lumen ไปที่ Stroma ด้วยวธิ กี าร Facilitated diffusion เป็นกระบวนการ Chemiosmosis ---> ไมม่ ี NADPH และ O2 เพราะไมม่ กี ารแตกตวั ของน้า ---> H+ ทไี่ หลกลับมพี ลงั งาน ATP synthase นาพลงั งานมาสร้าง ---> สร้าง ATP สะสมไว้ใช้ใน Calvin’s cycle ATP (Adenosine Triphosphate) เรยี กวา่ กระบวนการ ในข้นั ตอน Regeneration “Photophosphorylation” ---> เวลาทพ่ี ืชขาดนา้ จะลดการแตกตัวของน้า (ลด Photolysis) ลดการสรา้ ง NADPH
ขอ้ เปรยี บเทยี บระหว่างการถา่ ยทอดอิเลก็ ตรอนแบบไมเ่ ป็นวฏั จักร และแบบเป็นวัฏจกั ร 30 PSII PSI PSI 680 และ 700 nm 700 nm เกิดใน Thylakoid lumen ไมเ่ กดิ นา้ (H2O) ไมม่ ีเพราะ PSI เกิดการเสยี e- และ วนกลับ H2O PSII PSI NADP+ PSI วันเปน็ วฏั จกั ร เกิดที่ Lumen **ไม่เกดิ เกิดท่ี Stroma เกดิ ท่ี Stroma เกิดท่ี Stroma ** ไมเ่ กดิ
ขอ้ เปรียบเทยี บระหวา่ งการถ่ายทอดอเิ ล็กตรอนแบบไม่เป็นวฏั จักร และแบบเปน็ วัฏจกั ร 31 เกิดท่ี Thylakoid membrane (Granum, Grana, Stroma lamella) O2 ATP NADPH ATP สภาวะปกติ เกดิ ในสภาวะทตี่ ้องใช้ ATP> NADPH สาเหตุทเ่ี กิดการถา่ ยทอดอิเล็กตรอนแบบเปน็ วฏั จกั ร : อาจเกดิ จากหลายสาเหตุ ดงั นี้ 1) พลังงานแสงท่พี ชื ไดร้ บั อยใู่ นช่วงความยาวคลืน่ 700 กm ข้ึนไป ทาให้ระบบแสง PS I ไมท่ างาน 2) พืชมี NADP+ หมุนเวยี นมาใช้งานไม่เพียงพอ ทาใหไ้ มม่ ีสารมารบั อเิ ลก็ ตรอนตัวสดุ ทา้ ย 3) พชื ต้องการสรา้ งสาร ATP เพ่มิ ข้นึ เพียงอย่างเดยี ว เพราะในปฏิกริ ยิ าการตรงึ คาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นครง่ึ หลงั ของการสังเคราะห์ดว้ ยแสง ต้องการใช้ ATP จานวนมากกวา่ NADPH
32 สารยับยั้ง Light reaction ผลของยากาจัดวัชพืช มผี ลตอ่ การถ่ายทอด e- ใน Light Reaction ผลท่ีเกิดจากยากาจัดวชั พชื ---> Diuron (DCMU) ยับยงั้ การถา่ ยทอดอเิ ล็กตรอนจาก PSII ไปยัง PSI การสงั เคราะห์ดว้ ยแสงจึงไม่เกดิ ขึ้น เมื่อ e- ไมส่ ามารถสง่ ไปได้ e- ทรี่ อ้ นจะเผาทาลายเนอ้ื เยื่อ Chloroplast ทาใหพ้ ืชตาย/ใบไหม้ตาย ---> Paraquat แย่งรับอิเล็กตรอนจาก PSI แทนที่จะส่งให้ NADP ทาใหเ้ กิดการรีดิวซ์ O กลายเป็น Superoxide (สารอนมุ ูลอสิ ระ) ทาลายกระบวนการสังเคราะหด์ ว้ ยแสง
33 ปฏกิ ริ ยิ าการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 fixation) เทอรโ์ มมิเตอร์ หลอดเตมิ พ.ศ. 2493 เมลวิน คัลวิน (Melvin Calvin) H14CO3- แอนดรู เอ เบนสัน (Andrew A. Benson) และคณะ สารละลาย นักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กเลย์ ได้ทาการ NaHCO3 สาหร่าย ทดลองนาคลอเรลลาซึ่งเป็นสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียวใส่ลง Chlorella ในขวดแก้วชนิดพิเศษ แสง ลิน้ สาหรบั ควบคมุ จากการทดลองนี้คัลวินและคณะสันนิษฐานว่า การปิดเปิด น่าจะมีสารประกอบท่ีมีคาร์บอน 2 อะตอม ซึ่งเม่ือ ร ว ม ตั ว กั บ ค า ร์ บ อ น ไ ด อ อ ก ไ ซ ด์ จ ะ ไ ด้ PGA (Phosphoglycerate) บกี เกอรส์ าหรับเกบ็ สาหร่ายคอเรลลา ภายในบรรจเุ อทานอลท่รี ้อน
34 ปฏิกริ ยิ าการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 fixation) ปฏกิ ริ ยิ าการตรึง CO2 (Calvin’s cycle) มาเปลี่ยน ----- นาเอา ATP และ NADPH ท่ีไดจ้ าก Light reaction CO2 ให้เปน็ นา้ ตาล (PGAL(3C)) ----- ตรึง CO2 จากบรรยากาศโดยสาร RuBP ( Ribulose bisphosphate (5C)) : ใหเ้ ปน็ น้าตาล 5C โดยใชเ้ อนไซม์ : RubisCO (Ribulose bisphosphate Carboxylase Oxygenase) : ตรึงได้ทงั้ CO2 และ O2 ----- ไมไ่ ด้อาศัยพลังงานแสงโดยตรง แตใ่ ช้พลังงานแสงในการกระตนุ้ ให้ enzyme (RubisCO : Ribulose 1-5 bisphosphate carboxylase oxygenase) ให้ Active พรอ้ มทางาน กระบวนการเกิดที่ Stroma มี 3 รูปแบบ ได้แก่ Calvin’s cycle เกดิ ตอนกลางวัน จาเปน็ ตอ้ งใช้แสงเพราะ.... 1) C3 pathway (Calvin’s cycle) 1. มี enzyme ในกระบวนการ Calvin cycle ทต่ี ้องใชแ้ สงกระตุ้น 2) C4 pathway (Hatch and Slack pathway) 3) CAM pathway (Crassulacean acid metabolism) เช่น Rubisco 2. ATP และ NADPH มาจาก Light reaction (ต้องใชแ้ สง)
1) C3 pathway (Calvin’s cycle) 35 C3 pathway (Calvin’s cycle) ใช้กระบวนการตรงึ : Calvin’s cycle ผลติ ภัณฑ์แรกที่เสถียร คือ สาร C 3 อะตอม = PGA (Phosphoglyceric acid) จาก Calvin cycle พบใน --- พืชใบเลี้ยงคู่ --- พชื ใบเลย้ี งเดย่ี วบางชนิด : ขา้ วสาลี ขา้ วเจ้า ขา้ วบารเ์ ลย์ เกดิ ที่ Stroma ในเซลล์ท่ีมี Chloroplast : Mesophyll + Guard cell และเซลล์อ่ืนๆ 1. Carboxylation : 6RuBP (5C) ตรงึ 6CO2 (1C) ใชเ้ อนไซม์ RubisCO (ชนิด Carboxylase) : ได้สาร 6C ที่ไม่สเถยี รจะสลายตัว ได้สารสเถยี รตัวแรก = 12 PGA(3C) (Phosphoglyceric acid)
Search
