การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

การสังเคราะห์ด้วยแสง
(Photosynthesis)



การศึกษาทเ่ี กย่ี วข้องกบั การสังเคราะห์ด้วยแสง



การทดลองของคอร์เนเลยี ส แวน นีล

การทดลองของแซม รูแบน และมาร์ตนิ คาเมน

P 138

light energy

6CO2 + 12H2O + -----------> C6H12O6 + 6O2 +6H2O

chlorophyll

การสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง

ปฏกิ ริ ิยาแสง การตรึง CO2
(light reaction) (CO2 fixation)

สรุปความสัมพนั ธ์ของ 2 ข้นั ตอน

การสังเคราะห์ด้วยแสง

ปฏิกริ ิยาแสง ปฏกิ ริ ิยาตรึงCO2
คาร์โบไฮเดรต
ATP, NADPH



โครงสร้างของ chloroplast





การสังเคราะห์ด้วยแสง

ปฏิกริ ิยาแสง ปฏกิ ริ ิยาตรึงCO2

เกดิ ขนึ้ บริเวณเย่ือหุ้ม เกดิ ขนึ้ บริเวณ
thylakoids st r oma



การศึกษาทเ่ี กย่ี วข้องกบั การสังเคราะห์ด้วยแสง พลงั งานแสง





สารสีในปฏกิ ริ ิยาแสง

 สารสีที่ใชใ้ นการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง ไดแ้ ก่
 คลอโรฟิ ลล์ (Chlorophyll) ==> พบใน chloroplast

 มีสีเขียว
 พบในพืช สาหร่าย ไซยาโนแบคทีเรีย
 ไดแ้ ก่ คลอโรฟิ ลล์ เอ และคลอโรฟิ ลล์ บี



แคโรทนี อยด์ (Carotenoid) ==> พบใน chloroplast and chromoplast
 มีสีเหลือง สม้ แดง
 พบในส่ิงมีชีวติ ทุกชนิดท่ีสงั เคราะห์ดว้ ยแสงได้

 ประกอบดว้ ยสารสี 2 ชนิด คอื

 แคโรทีน (carotene) เป็ นสารสแี ดงหรอื สสี ม้
 แซนโทฟิ ลล์ (xanthophyll) เป็นสารสเี หลอื งหรอื สนี า้ํ ตาล
 ในพชื ชนั้ สงู สารสเี หล่าน้พี บอยู่ในคลอโรพลาส อยู่รวมกบั คลอโรฟี ลล์

แคโรทีนอยด์ (ต่อ)

แคโรทีนอยด์ทาํ หน้าที่รับพลังงานแสงแล้วส่งต่อให้ คลอโรฟี ลล์บี
คลอโรฟี ลล์เอ และ คลอโรฟี ลล์เอชนิดพิเศษ ท่ีเป็ นศูนย์กลางของระบบ
แสง (reaction center)

แคโรทนี อยด์ คลอโรฟี ลล์บี

คลอโรฟี ลล์เอชนิดพเิ ศษ คลอโรฟี ลล์เอ
(reaction center)

พชื ช้นั สูงและสาหร่ายสีเขียวมีคลอโรฟี ลล์ 2 ชนิดคือ คลอโรฟิ ลลเ์ อ และ
คลอโรฟี ลลบ์ ี และแคโรทีนอยด์ ซ่ึงจะรับพลงั งานแสงที่ความยาวคลื่น
ต่างกนั

แคโรทนี อยด์

พืชชนั้ สูง คลอโรฟิลลบ์ ี

คลอโรฟิลลเ์ อ

กลุ่มสารสีท่ีรับพลงั งานแสงแลว้ ส่งต่อใหค้ ลอโรฟี ลลเ์ อชนิด
พเิ ศษ เรียกวา่ แอนเทนนา (antenna)



การดดู กลืนแสงของสารสี

ภาพท่ี 12-15 กราฟเปรียบเทียบการดดู กลืนแสงของคลอโรฟิ ลลเอ คลอโรฟิ ลลบ์ ี และแคโรทีนอยด์

 จากภาพคลอโรฟิ ลล์เอ คลอโรฟิ ลล์บี และแคโรทีนอยด์ดูดกลืนพลงั งาน
แสงได้ดีท่ีความยาวคล่ืนประมาณเท่าใด

จากการท่ีได้มีผ้ทู าํ การทดลองวดั อตั ราการสงั เคราะห์ด้วยแสงของพืชในช่วง
ความยาวคล่ืนต่าง ๆ กนั แล้วนํามาเขียนกราฟจะได้กราฟ ดงั ภาพท่ี 12-16

ภาพท่ี12-16 กราฟแสดงอตั ราการสงั เคราะหด์ ้วยแสงของพืชในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ

จากภาพ พืชมีอตั ราการสงั เคราะหด์ ้วยแสงมากเมื่อพืชได้รบั แสงสีอะไรบ้าง และแสง
สีนัน้ มีสารสีชนิดใดบา้ งรบั พลงั งานแสงไว้

คาํ ถาม ?

จากภาพ พืชมีอัต ราการสังเค ราะห์ด้วยแสงม ากเมื่อ พืชได้รับแสงสี
อะไรบา้ ง และแสงสีนัน้ มีสารสีชนิดใดบา้ งรบั พลงั งานแสงไว้

ตอบ พืชมีอตั ราการสงั เคราะห์ด้วยแสงมาก เมื่อพืชได้รบั แสงสีน้ําเงินและ
แสงสีแดง และแสงสีนี้มีคลอโรฟิ ลล์เอ คลอโรฟิ ลล์บี และแคโรทีนอยด์รบั
พลงั งานแสงไว้

อตั ราการสงั เคราะห์ดว้ ยแสงเกิดข้ึนไดม้ ากในช่วงที่สารสีชนิดต่าง ๆ ดูดกลืนแสงไดม้ าก

การดูดกลืนแสงของสารสีต่าง ๆ น่าจะเกี่ยวขอ้ งกบั การสงั เคราะห์ดว้ ยแสง

12.2.2 สารสีในปฏิกิริยาแสง

ภาพที่12-19 การเปล่ียนระดบั ของอิเลก็ ตรอนเมื่อมีการเปล่ียนแปลงพลงั งาน

แสง

Excited state

ไม่เสถยี ร ไม่มตี วั รับอเิ ลก็ ตรอน กลบั ไปทสี่ ถานะพืน้

e-

แอนเทนนาและศูนย์กลางปฏกิ ริ ิยา
แสงอยู่ทส่ี ่วนใดของพืช





การสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง

ปฏกิ ริ ิยาแสง การตรึง CO2
(light reaction) (CO2 fixation)



ปฏกิ ริ ยิ าแสง

 เป็นปฏิกิริยาท่ีเก่ียวกบั การสร้าง ATP, NADPH และ O2

 มีการถ่ายทอด e- ไปเรอื่ ยๆ จนถึงตวั รบั e- ตวั สุดทา้ ย คอื NADP+
 อาศยั ปฏิกิรยิ า ออกซเิ ดชนั – รดี กั ชนั
 มีเอนไซมท์ าํ หนา้ ที่ในการสร้าง ATP คือเอนไซม์ ATP synthase
 เกิดข้ึนบรเิ วณเยอ่ื ไทลาคอยด์ บนบรเิ วณทเ่ี รยี กวา่ ระบบแสง (Photosystem)

โครงสร้างของระบบแสง

 ระบบแสงมีตาํ แหน่งอยบู่ นเยอื่ ไทลาคอยด์
 ระบบแสงประกอบดว้ ย โปรตีน กล่มุ สารสี (แอนเทนนา) และคลอโรฟิ ลล์เอชนิดพเิ ศษ

ประกอบดว้ ยระบบแสง 2 ระบบ

ระบบแสงท่ี 1 (Photosystem I) PS I = มีคลอโรฟี ลล์เอชนิดท่ดี ูดแสงที่ความยาว

คลื่นไม่เกนิ 700 nm เรียกระบบแสงนีว้ ่า P700

ระบบแสงท่ี 2 (Photosystem II) PS II = มีคลอโรฟี ลล์เอชนิดท่ีดูดแสงท่คี วามยาว

คล่ืนไม่เกนิ 680 nm เรียกระบบแสงนีว้ ่า P680



คาํ ถาม ?

ถ้าพืชไม่มีคลอโรฟิ ลล์เอ ที่เป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยา พืชจะสังเคราะห์ด้วยแสงได้
หรือไม่

ตอบ ไม่ได้ เพราะคลอโรฟิ ลล์เอ เป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง ทําหน้าที่รับ
พลงั งานแสงจากสารสีอ่ืน ๆและเป็ นแหล่งให้อเิ ลก็ ตรอนกบั เป็ นตวั รับอเิ ลก็ ตรอน
การที่สารสีของพืชดูดแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกนั เป็ นประโยชน์ต่อพืช

อย่างไร
ตอบ เป็ นประโยชน์ต่อพืช คือทําให้พืชสามารถรับพลังงานแสงได้ในช่วงคลื่นที่กว้าง
และมากซ่ึงมผี ลต่อการเพม่ิ ประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ด้วยแสง



แสง

ATP, NADPH

 ATP และ NADPH ในปฏกิ ริ ิยาแสงเกดิ ขนึ้ ได้อย่างไร

 เกิดจากการถ่ายทอดอิเลก็ ตรอนในปฏิกิริยาแสง



การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนในปฏกิ ริ ยิ าใชแ้ สง

แบ่งเป็น 2 ชนิดคือ

1. การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จกั ร

(noncyclic Photophosphorylation)

2. การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็ นวฏั จกั ร

(cyclic Photophosphorylation)

การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จกั ร

ใชร้ ะบบแสงทงั้ 2 ระบบ (PS I,PS II)

ต้องมีการสลายตัวของโมเลกุลน้ํา เรียกว่า กระบวนการโฟโตไลซิส

(Photolysis)

คน้ พบโดยโรบนิ ฮลิ (Robin hill) เรยี กว่า ปฏกิ ริ ยิ าฮลิ (hill reaction)
e- ท่ีหลดุ จากระบบแสง I ไม่กลบั เขา้ ส่คู ลอโรฟิ ลล์
มี NADP+ มารบั 2 e- จาก Fd ในระบบแสงท่ี 1 ไดเ้ ป็ น

NADPH + H+

ผลติ ภณั ฑท์ ี่ได้ ไดแ้ ก่ NADPH, ATP และ O2

การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็ นวฏั จกั ร