พ.ศ. 2191 ฌอง แบบตสิ ท์ แวน เฮลมองท์ (Jean Baptiste Van Helmont) : ได้ทดลองปลูกต้นหลวิ แวน เฮลมองท์ สรุปว่า นา้ เท่าน้ันทที่ าให้นา้ หนักต้นหลวิ เพม่ิ ขนึ้
นักวทิ ยาศาสตร์ ข้อสรุป/องคค์ วามรู้ทไี่ ด้ 1. แวน เฮลมองท์ นา้ เทา่ นั้นทที่ าใหน้ า้ หนักต้นหลวิ เพม่ิ ขนึ้
พ.ศ. 2315 โจเซฟ พริสต์ลยี ์ (Joseph Priestley)
พริสต์ลยี ์ สรุปว่า แก๊สทที่ าให้เทยี นไขดบั เป็ นแก๊สทท่ี าให้หนูตาย และแก๊สทท่ี าให้เทยี นลุกไหม้เป็ นแก๊สทจ่ี าเป็ นต่อชีวติ ของหนู
นักวทิ ยาศาสตร์ ข้อสรุป/องคค์ วามรู้ทไ่ี ด้ 1. แวน เฮลมองท์ นา้ เทา่ นั้นทท่ี าใหน้ า้ หนักตน้ หลวิ เพม่ิ ขนึ้ 2. โจเซฟ พริสตล์ ยี ์ แกส๊ ทที่ าใหเ้ ทยี นไขดบั เป็ นแกส๊ ทที่ าใหห้ นูตาย และแก๊สทที่ าใหเ้ ทยี นลุกไหม้เป็ นแก๊สทจ่ี าเป็ น ตอ่ ชวี ติ ของหนู
โจเซฟ พริสต์ลยี ์ ไดท้ ำกำร ทดลองเพม่ิ เติม การทดลองท่ี 2
โจเซฟ พริสต์ลยี ์ ไดท้ ำกำรทดลองเพ่ิมเติม การทดลองท่ี 2 จากผลการทดลองพริสต์ลยี ์ พบว่า อากาศเสีย พืช อากาศดี
พ.ศ. 2322 แจน อนิ เกน็ ฮูซ (Jan Ingen Housz) ไดท้ ดลองใหเ้ ห็นวำ่ การทดลองของพริสต์ลยี ์จะได้ผลกต็ ่อเม่ือมแี สง
พ.ศ. 2325 ฌอง ซีนีบิเยร์ (Jean Senebier) พบวำ่ * แก๊สท่ีเกิดจำกกำรไหม้ และแก๊สท่ีเกิดจำกกำรหำยใจของสตั ว์ คือ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ * แก๊สที่ช่วยในกำรลกุ ไหม้ และแกส๊ ที่ใชใ้ นกำรหำยใจของสตั ว์ คือ แก๊สออกซิเจน
พ.ศ. 2322 แจน อนิ เกน็ ฮูซ (Jan Ingen Housz) ได้เสนอว่า พืชเกบ็ ธาตุคาร์บอน ทมี่ าจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ไว้ในรูปของ “สารอนิ ทรีย์”
พ.ศ. 2347 นิโคลาส ธีโอดอร์ เดอโซซูร์ (Nicolas Theodore de Soussure) สนั นิษฐำน นา้ หนักของพืชทเ่ี พมิ่ ขนึ้ บางส่วนเป็ นนา้ หนักของ CO2 ทีพ่ ืชได้รับ
พ.ศ. 2405 จูเลยี ส ซาซ (Julius Sachs) พบวำ่ สำรอินทรียท์ ่ีพืชสร้ำง คือ นา้ ตาล ซ่ึงเป็ นสำรคำร์โบไฮเดรต
นกั วิทยำศำสตร์เรียก กระบวนการสร้างคาร์โบไฮเดรต ของพืชทอ่ี าศัยแสง วำ่ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis)
พ.ศ. 2438 เองเกลมัน (T.W. Engelmann) ทดลองพบวำ่ แบคทีเรียจะมำรวมกลุ่มกนั ท่ีบริเวณ สำหร่ำยสไปโรไจรำไดร้ ับแสงสีแดงและสีนา้ เงนิ เพรำะบริเวณน้ีสำหร่ำยจะใหอ้ อกซิเจนมากกว่าบริเวณอ่ืน
พ.ศ. 2473 แวน นีล (Van Niel) ทดลองพบวำ่ แบคทีเรียท่ีใชไ้ ฮโดรเจนซัลไฟด์ แทนน้ำในกำรสงั เครำะห์ดว้ ยแสง จะเกิดซัลเฟอร์แทนออกซิเจน
แวน นีล ไดต้ ้งั สมมติฐำนวำ่ การสังเคราะห์ด้วยแสงของแบคทีเรีย น่าจะคล้ายคลงึ กบั ของพืชแล้ว นน่ั คือ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โมเลกลุ ของนา้ จะแยกสลายให้เป็ นออกซิเจนอสิ ระ
พ.ศ. 2484 แซม รูเบน และมาร์ตนิ คาเมน (Sam Ruben และ Martin Kamen) ไดท้ ำกำรทดลองโดยใชน้ า้ ที่ประกอบดว้ ย 18O ดงั ภำพ แก๊สออกซิเจนทเี่ กดิ ขนึ้ จากการสังเคราะห์ด้วยแสง มาจากการแตกตวั ของนา้
พ.ศ. 2475 โรบิน ฮิลล์ (Robin Hill) ไดท้ ำกำรทดลอง ดงั ภำพ
2H2O → 4H+ + 4e- + O2 Fe3+ Fe2+
พ.ศ. 2494 แดเนียล อาร์นอน (Daniel Arnon) ไดท้ ำกำรทดลองต่อจำกฮีลล์ ดงั น้ี
แบง่ เป็ น 2 ขนั้ ตอน 1) ปฏกิ ิริยาแสง (light reaction) 2) การตรึงคารบ์ อนไดออกไซด์ (Cabondioxide fixation)
รูปร่างกลมรี เยื่อหุ้มช้ันนอก ยาว 5 µm เย่ือหุ้มช้ันใน กว้าง 2 µm หนา 1-2 µm : มีสำรสีต่ำงๆ ไทลาคอยด์ สโตรมา ลเู มน : ของเหลวไม่มีสี สโตรมาลาเมลลา มี enzyme กรานุม
1. ปฏิกริ ิยาแสง 2. ปฏกิ ริ ิยาการตรึง CO2 เกิดท่ี เยอ่ื ไทลำคอยด์ เกิดที่ สโตรมำ
Chl.A 650 – 700 nm 400 – 500 nm Chl.B 450 – 500 nm 630 – 670 nm
พืชมอี ตั ราการสังเคราะห์ด้วยแสงมาก เม่ือได้รับแสงสีนา้ เงนิ และแสงสีแดง คลอโรฟิ ลล์ A และ คลอโรฟิ ลล์ B
สำรสีท่ีพบในสิ่งมีชีวติ ที่สงั เครำะห์แสงมีไดห้ ลำยชนิด พืชและสำหร่ำย สำรสีต่ำงๆจะอยใู่ นคลอโรพลาสต์ ไซยำโนแบคทีเรียและกรีนแบคทีเรีย จะพบสำรสีต่ำงๆ อยใู่ นเย่ือหุ้มเซลล์
1. คลอโรฟิ ลล์ 4 ชนิด คือ คลอโรฟิ ลล์ เอ บี ซี ดี 2. แคโรทนี อยด์ ประกอบไปดว้ ยสำร 2 ชนิด คือ - แคโรทนี : สำรสีแดง หรือสีส้ม - แซนโทฟิ ลล์ : สำรสีเหลือง หรือสีน้ำตำล 3. ไฟโคบลิ นิ มีในสำหร่ำยสีแดงและไซยำโนแบคทีเรีย ประกอบดว้ ย - ไฟโคอรี ีทริน ดูดแสงสีเหลืองและเขียว - ไฟโคไซยานิน ดูดแสงสีเหลืองและสีสม้
คลอโรฟิ ลลล์ เอ เป็น ศูนย์กลางปฏกิ ริ ิยาของระบบแสง กล่มุ สารสีต่างๆ ท่ีทำหนำ้ ที่รับพลงั งำนแลว้ ส่งต่ออีกทีใหค้ ลอโรฟิ ลล์ เอ เรียกวำ่ แอนเทนนา แอนเทนนา
พลงั งานแสง → พลงั งานเคมี ATP และ NADPH *เกิดบนเยอ่ื ไทลำคอยด์
บริเวณที่เกิดปฏิกิริยำแสง คือ บนเยื่อไทลาคอยด์ จะมีระบบแสง I ระบบแสง II และโปรตีนที่ทำหนำ้ ที่รับและถำ่ ยทอดอิเลก็ ตรอนอยู่
ประกอบดว้ ย ➢ ตวั รบั อเิ ลก็ ตรอน ตวั ถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอน และ แอนเทนนา 1) ระบบแสง I หรือ PSI : มีคลอโรฟิ ลล์ เอ เป็นศูนยก์ ลำงปฏิกิริยำ รับพลงั งำนแสงท่ีควำมยำวคลื่น 700 nm เรียกวำ่ ระบบแสง P700 2) ระบบแสง II หรือ PS II : มีคลอโรฟิ ลล์ เอ ท่ีเป็นศนู ยก์ ลำงปฏิกิริยำ รับพลงั งำนแสงท่ีควำมยำวคล่ืน 680 nm เรียกวำ่ ระบบแสง P680
การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอน เกิดข้ึนได้ 2 ลกั ษณะ คือ 1) การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จกั ร (non-cycle electron transfer) 2) การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็ นวฏั จกั ร (cycle electron transfer)
การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จกั ร ➢ กำรถ่ำยทอดอิเลก็ ตรอน ➢ กำรสะสมโปรตอนใน ลูเมน ➢ กำรสงั เครำะห์ ATP ข้ึน ใน สโตรมา
สรุปแผนภาพการถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จักร ATP e- e- e- *ตัวรับ e- ตัวสุดท้าย e- ATP e- ผลลพั ธ์ synthase • NADPH e- • ATP e- • O2 *ตัวให้ e- e-
การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จักร ➢แสง : ทาให้ e- ใน chlorophyll A หลดุ ออก และเกิดการถ่ายทอด e- ➢คลอโรฟิ ลล์ : เป็นตวั รบั พลงั งานแสง ➢นา้ : เป็นตวั ใหอ้ ิเลก็ ตรอน และให้ O2 อสิ ระออกมา ➢NADP+ : เป็นตวั รับอเิ ลก็ ตรอนเป็นตวั สดุ ทา้ ย ผลลพั ธ์ • NADPH • ATP • O2
การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็ นวฏั จักร ผลลพั ธ์ - เกิดกำรสงั เครำะห์ ATP เพยี งอยำ่ งเดียว - ไม่มี NADPH และ O2
13.2.4 ปฏกิ ริ ิยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 fixation) CO2 ใชพ้ ลงั งำนที่ได้ จำกปฏิกิริยำแสง ในรูป ATP และ NADPH สร้างคาร์โบไฮเดรต (นา้ ตาล)
การทดลองของ เมลวนิ คลั วนิ และแอนดรู เอ เบสัน เลยี้ งสาหร่ายเซลล์เดยี ว (คลอเรลล่า) ในขวด เตมิ CO2 ในรูปของไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน คลอเรลล่า สังเคราะห์ด้วยแสง 1 นำที พบ 14C ใน สปก.หลำยชนิด 2 วนิ ำที พบ 14C ใน สปก. ที่มี C 3 อะตอม (กรดฟอสโฟกลเี ซอริก : PGA)
คลั วนิ และคณะ สันนิษฐานว่า ผลการตรวจสอบ สปก. ท่ีมี C 2 อะตอม + CO2 -ไม่พบสำรประกอบ ท่ีมี C 2 อะตอม - แต่ตรวจพบ สำรประกอบ สปก. ท่ีมี ท่ีมี C 5 อะตอม C 3 อะตอม (PGA) คือ ไรบูโรสบสิ ฟอสเฟต (RuBP) RuBP + CO2 → สำรใหม่ 2 PGA (C=3) (C=5) (C=1) (C=6)ไม่อยตู่ วั ปฏกิ ริ ิยาเหล่านีเ้ กดิ เป็ นวฏั จกั ร จงึ เรียกว่า
วฏั จักรคลั วิน ใช้เอนไซม์ rubisco CO2 RuBP 1. คาร์บอกซิเลชัน 2 PGA ( c=5) (c = 3) 3. รีเจเนอเรชัน 2. รีดักชัน 2 PGAL / G3P กลโู คส
วฏั จักรคลั วนิ ใช้เอนไซม์ rubisco
1. คาร์บอกซิเลชัน ตรึง CO2 + RuBP → 2 PGA 2. รีดกั ชัน PGA + Pi → 1,3 บิสฟอสโฟกลีเซอเรต → กลีเซอรัลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟต G3P (PGAL) 3. รีเจเนอเรชัน เป็ นกำรสร้ำง RuBP ข้ึนมำใหม่ โดยใช้ G3P/ (PGAL) → RuBP นา้ ตาล
พพชื ทืช่สี งั Cเค3ราะหด์ ว้ ยแสง ท่มี ีสารประกอบคงตวั ชนิดแรก ท่ไี ดจ้ ากปฏิกิรยิ าการตรงึ CO2 เป็นสารท่มี ี C 3 อะตอม (PGA)
1. ปฏิกริ ิยาแสง 2. ปฏกิ ริ ิยาการตรึง CO2 เกิดท่ี เยอ่ื ไทลำคอยด์ เกิดที่ สโตรมำ
RuBP กระบวนการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง ลดลง O2 แย่งจับ
เป็น การตรึง O2 และ การคาย CO2 ของพชื ขณะท่ไี ดร้ บั แสง ทาใหต้ รงึ CO2 ไดน้ อ้ ย → อตั ราการสงั เคราะหแ์ สงลดลง เกิดขนึ้ กบั เซลลท์ ่มี คี ลอโรพลาสตเ์ ทา่ นนั้ ถำ้ เกิดกบั เซลลท์ วั่ ไปจะเรียกวำ่ การหายใจ (respiration)
Search
