กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พ ร ร ณิ ภ า พิ ม พ์ ท อ ง

แผนผังหัวข้อหน่วยการเรียนรู้ 1. กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง - สมการกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง 2. สารอินทรีย์ในพืช - สารอินทรีย์ที่จ าเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยตรง - สารอินทรีย์ที่ไม่จ าเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยตรง 3. ปัจจัยบางประการที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช - ปัจจัยภายนอก - ปัจจัยภายใน 4. การตอบสนองของพืชต่อสิ่งเร้า - โฟโตโทรพิซึม (phototropism) - จีโอโทรพิซึม (geotropism) - ไฮโดโทรพิซึม (hydrotropism)

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง Plants need Energy for life

พืช PLANT สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารได้เอง (Autotroph) โดยใช้ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) เปลี่ยน พลังงานแสง พลังงานเคมี

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) เป็นการสร้าง อาหารประเภทคาร์โบไฮเดรต ของพืช สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช น ้า แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สออกซิเจน + น ้า น ้าตาล แสงจาก ดวงอาทิตย์

ออร์แกเนลล์ที่ส้าคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสง คลอโรพลาสต์ คลอโรฟิลล์ ภายในมี Chloroplast Chlorophyll

คลอโรพลาสต์สามารถพบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิดได้ ยูกลีนา Euglena สังเคราะห์ด้วยแสงได้

1. แสง 2. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 4. น ้า H2 O 3. คลอโรฟิลล์ - ดูดกลืนพลังงานแสง (ยกเว้นสีเขียวและสีเหลีอง)

เมื่อความเข้มข้นของแสงสูงขึ น พืชจะ สังเคราะห์ด้วยแสงได้ดีมากขึ น แต่ถ้ามากเกินไปท้า ให้อุณหภูมิสูง พืชปิดปากใบเพื่อลดการสูญเสียน ้า - การปิดปากใบท้าให้ได้รับแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง พืชสังเคราะห์ด้วย แสงได้น้อยลง แสง

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อความเข้มข้นของ CO2 สูงขึ น อัตรา สังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ น - ถ้าได้รับ CO2 เข้มข้นสูงเกินไป พืชจะ ปิดปากใบ ท้าให้ได้รับ CO2 ลดลง อัตราการ สังเคราะห์แสงลดลง

คลอโรฟิลล์ สารที่ช่วยดูดพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อน้าไปใช้ ในการเปลี่ยน CO2 และน ้า ให้เป็นน ้าตาลและ O2 - พืชยังมีสารสีอื่น คือ แคโรทีนอยด์ ช่วย ดูดซับรับพลังงงานแสงด้วย โดยร่วมกันท้างานเป็น ระบบ เพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี

กราฟแสดงการดูดกลืน แสงของคลอโรฟิลล์

น ้า H2 O น ้าเป็นปัจจัยส้าคัญ เบื องต้นท้าให้เกิดการ ถ่ายทอดอิเล็กตรอน เมื่อสารสีได้รับพลังงานแสง แสงมีผลท้าให้เกิด O2 ขึ น - เมื่อพืชขาดน ้าท้าให้ปากใบปิด อัตราการ สังเคราะห์ด้วยแสงลดลง เนื่องจาก CO2 ไม่ สามารถแพร่ไปยังเซลล์ที่ท้าหน้าที่สังเคราะห์แสงได้

ผลผลิตจากการสังเคราะห์ด้วยแสง 1. น ้าตาลกลูโคส C6 H12O6 2. แก๊สออกซิเจน O2

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น ้า น ้าตาล แก๊สออกซิเจน แสง คลอโรฟิลล์ CO2 H2 O C6 H12 O6 O2 กลูโคส ท้าหน้าที่ดูดกลืนพลังงาน แสงมาใช้ตรึง CO2 เป็นแหล่งพลังงาน เป็นแหล่งคาร์บอนส้าหรับ สังเคราะห์สารอินทรีย์อื่น

พืชล้าเลียงน ้าและแร่ธาตุผ่าน ท่อไซเล็ม (Xylem) พืชล้าเลียงอาหารผ่าน ท่อโฟลเอ็ม (Phloem)

พืชส่วนใหญ่สะสมอาหารไว้ในรูปแป้ง แต่พืชบางชนิดเก็บสะสมอาหารในรูป น ้าตาล และ น ้ามัน

1. สารอินทรีย์ในพืช สารอินทรีย์ (Organic substance) คือ สารประกอบที่มีธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็น องค์ประกอบส่วนใหญ่ โดยสามารถเกิดขึ นได้ตาม ธรรมชาติหรือเกิดจากการสังเคราะห์ สารอินทรีย์ที่พบได้ในธรรมชาติ เช่น - คาร์โบไฮเดรต - ลิพิด - โปรตีน - วิตามิน - กรดนิวคลีอิก (สารพันธุกรรม DAN และ RNA) สิ่งมีชีวิตประกอบไปด้วยสารอินทรีย์เป็นส่วนใหญ่

ตัวอย่างสารอินทรีย์ภายในเซลล์พืช ภายในเซลล์มีสารอินทรีย์หลายชนิดบางชนิดท้าหน้าที่เป็นโครงสร้างของเซลล์ บางชนิดท้าหน้าที่เกี่ยวกับกิจกรรมต่าง ๆ ภายในเซลล์

1. สารอินทรีย์ต่าง ๆ ภายในเซลล์ของพืช 1.1 สารอินทรีย์ที่จ้าเป็นต่อการเจริญเติบโต ของพืชโดยตรง 1.2 สารอินทรีย์ที่ไม่จ้าเป็นต่อการเจริญเติบโต ของพืชโดยตรง

1.1 สารอินทรีย์ที่จ้าเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยตรง ใช้ในการเจริญเติบโตและกิจกรรมต่าง ๆ ของพืช o การแบ่งเซลล์ o การขยายขนาดของเซลล์ o การสังเคราะห์ด้วยแสง o การควบคุมการเจริญเติบโต o การตอบสนองต่อสิ่งเร้า พืชแต่ละชนิดสร้างและสะสมคาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด แตกต่างกันในแต่ละอวัยวะ สารอินทรีย์ที่จ้าเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช โดยตรง เช่น o คาร์โบไฮเดรต o โปรตีน o ลิพิด o กรดนิวคลีอิก o กรดแอมิโน o วิตามิน o คลอโรฟิลล์ o ฮอร์โมนพืช พบได้ในพืชทุก ชนิดจ้าเป็นต่อ การเจริญเติบโต ของพืชโดยตรง

คาร์โบไฮเดรต สะสมในรูปของน ้าตาล อ้อย ผลไม้ต่าง ๆ สะสมในรูปของแป้ง ข้าว มันเทศ ข้าวโพด

โปรตีน สะสมมากในเมล็ด ถั่วเหลือง ถั่วลิสง

ลิพิด สะสมมากในเมล็ด ถั่วเหลือง ถั่วลิสง มะพร้าว เมล็ดทานตะวัน

กรดนิวคลีอิก สะสมมากในนิวเคลียส พบมากในบริเวณที่มีการแบ่งเซลล์อยู่ = DNA RNA ปลายยอด ปลายราก

1.2 สารอินทรีย์ที่ ไม่จ้าเป็น ต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยตรง “ เป็นสารอินทรีย์ที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของ พืชโดยตรง แต่มีความส้าคัญต่อการด้ารงชีวิตของพืช ” ประโยชน์ของสารพวกนี เช่น - เพิ่มโอกาสในการมีชีวิตรอด - ท้าให้มีการแพร่กระจายพันธุ์ได้ดี

สีหรือกลิ่นของดอกไม้ มีประโยชน์ในการล่อแมลงเพื่อช่วยผสมเกสร

น ้ายาของมะละกอ ช่วยป้องกันอัตรายจากแมลงศัตรูพืชและ จุลินทรีย์ก่อโรค สารคาเฟอีนในกาแฟ ยับยั งการเจริญของจุลินทรีย์บางชนิด

น ้ามันหอมระเหยในยูคาลิปตัส ยับยั งการเจริญของพืชบางชนิดที่อยู่บริเวณใกล้เคียง น ้ายางพาราจากต้นยางพารา ช่วยปิดแผลของต้นยาง กระตุ้นการสร้าง เนื อเยื่อของเปลือกเมื่อถูกกรีดและยับยั ง จุลินทรีย์ที่อาจเข้ามาทางบาดแผล

สารสังเคราะห์จากพืช อาจแบ่งเป็น 2 กลุ่ม - สารประกอบปฐมภูมิ - สารประกอบทุติยภูมิ

สารประกอบปฐมภูมิ (primary metabolites) คือ สารที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสง รวมทั งสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน

สารประกอบทุติยภูมิ (secondary metabolites) คือ ส่วนประกอบที่เกิดจากการน้าสารประกอบ ปฐมภูมิต่าง ๆ มาผ่านกระบวนการชีวสังเคราะห์ ของพืช อัลคาลอยด์ เทอร์พีนอยด์และสเตียรอยด์ สารกลุ่มฟีนอลิก

ประโยชน์ที่ได้จากสารต่าง ๆ ที่พืชบางชนิดสร้างขึ น 1. น ้าตาล - เป็นสารอินทรีย์ ได้จากกระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสง ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานใน การด้ารงชีวิตของพืช - น ้าตาลถูกล้าเลียงไปส่วนต่าง ๆ ของพืช - มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์จากน ้าตาลที่ ได้จากพืช น ้าตาลที่ถูกบีบจากต้นอ้อยถูกน้ามา ผลิตเป็นน ้าตาลทราย

มันฝรั่ง เผือก ขิง มันส้าปะหลัง กระชาย แคร์รอต ล้าต้น ราก ส่วนของพืชที่ท้าหน้าที่ สะสมอาหาร พืชสร้างน ้าตาล และน้าไปสะสมที่ส่วนต่าง ๆ ของพืช ซึ่งบางส่วนถูกน้าไปสังเคราะห์เปลี่ยนเป็น แป้ง เก็บเป็นอาหารสะสมของพืช มนุษย์น้าส่วนของพืชที่ท้าหน้าที่สะสมแป้งมาประกอบอาหาร

2. แก๊สออกซิเจน (O2 ) เป็นแก๊สที่มีความส้าคัญต่อการด้ารงชีวิตของ สิ่งมีชีวิตอย่างยิ่ง สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้ O2 ใน การเผาผลาญอาหาร เพื่อให้ได้พลังงานไปใช้ใน การท้ากิจกรรมต่าง ๆ หลังจากเผาผลาญอาหารจะ ได้เป็น CO2 ปล่อยคืนสู่บรรยากาศ พืชน้า CO2 ไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง แล้วปล่อย O2 ออกมาหมุนเวียนกันไป แก๊สออกซิเจน สิ่งมีชีวิต (หายใจ) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ พืช (สังเคราะห์ด้วยแสง) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงกับการหายใจ ประโยชน์ที่ได้จากสารต่าง ๆ ที่พืชบางชนิดสร้างขึ น

3. น ้า กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะถูก ปลดปล่อยออกสู่บรรยากาศในรูปของไอน ้า กระบวนการ นี เรียก การคายน ้า เกิดบริเวณปากใบของพืช ไอน ้าที่คายสู่บรรยากาศ จะช่วยเพิ่มความชื นให้กับ อากาศและสภาพแวดล้อมเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรของน ้า ประโยชน์ที่ได้จากสารต่าง ๆ ที่พืชบางชนิดสร้างขึ น

การเจริญเติบโตของพืช ปัจจัยที่มีผลต่อการ เจริญเติบโตของพืช ปัจจัยภายนอก -แสง -อุณหภูมิ -แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ - น ้า -ธาตุอาหาร -แก๊สออกซิเจน - ศัตรูพืช ปัจจัยภายใน ฮอร์โมนพืช -ออกซิน -จิบเบอเรลลิน -ไซโทไคนิน -เอทิลีน - กรดแอบไซซิก

การเจริญเติบโตของพืช การเจริญเติบโตของพืชเริ่มจากการแบ่งเซลล์ ส่วนใหญ่เกิดบริเวณปลายยอด และปลายราก สังเกตการเจริญเติบโต ของต้นไม้

การเจริญเติบโตของพืช ต้นไม้ที่ปลูกไว้มีการ เจริญเติบโต โดยพิจารณาจากความ สูงเพิ่มขึ น มีกิ่งก้านสาขามากขึ น และขนาดล้าต้นใหญ่ขึ น การเจริญเติบโตของพืชเป็นผล มาจากการแบ่งเซลล์ของเนื อเยื่อพืช ซึ่งการเจริญเติบโตของพืชจะถูก ควบคุมด้วยปัจจัยหลายประการ

การเจริญเติบโตของพืช การวัดการเจริญเติบโตของพืช - การวัดความสูง - จ้านวนใบ - ขนาดของใบ - เส้นรอบวงของล้าต้น - มวลของพืช นิยมที่สุด คือ การวัดมวลหรือ น ้าหนักของพืช **โดยมักวัดเป็นน ้าหนักแห้ง (dry weight)

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช การเจริญเติบโตของพืชเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่าง ๆ มากมาย ซึ่งถ้าขาดปัจจัยใด ปัจจัยหนึ่งจะท้าให้พืชเจริญเติบโตอย่างผิดปกติ ปัจจัยที่มีผล มีดังนี 1. แสง (Light) เป็นปัจจัยที่จ้าเป็นต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เพื่อสร้างอาหารของพืชโดยพลังงานส่วนใหญ่ที่พืชได้รับจาก ดวงอาทิตย์ พืชเปลี่ยนรูปพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมีใน สารอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ น แสงที่มีผลต่อการสังเคราะห์ด้วย แสงของพืชมาก คือ แสงสีแดง แสงสีน ้าเงิน และแสงสีม่วง ความเข้มแสงก็มีความสัมพันธ์กับการเจริญเติบโตของพืช

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช 1. แสง (Light) ส้าคัญต่อ -การสังเคราะห์โปรตีน -การคายน ้า & การแลกเปลี่ยนแก๊ส -การควบคุมทิศทางการเจริญเติบโต -การออกดอกของพืชบางชนิด

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช 2. อุณหภูมิ (Temperature) พืชต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสม เนื่องจาก มีผลต่อการท้างานของเอนไซม์ที่จ้าเป็นต่อ กระบวนการต่าง ๆ ของพืช - กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ถ้าต่้า หรือสูงเกินไปจะท้าให้โปรตีนที่เป็น องค์ประกอบของเอนไซม์เสียสภาพ ไม่สามารถ ท้างานได้ ส่งผลต่อการเจริญเติบโต 3. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) พืชดึงดูด CO2 เข้ามาทางปากใบ เพื่อน้ามาเป็นวัตถุดิบในการสร้างน ้าตาล เนื่องจากพืชต้องการธาตุ C และ O จาก CO2 ถ้าพืชไม่ได้รับแก๊สนี ก็ไม่สามารถสร้าง อาหารได้

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช 4. น ้า (Water) เป็นวัตถุดิบส้าคัญที่พืชจ้าเป็นต้องใช้ ในส่วนที่เกิดปฏิกิริยา สังเคราะห์ด้วยแสง น ้าไปช่วยกระตุ้นการท้างานของเอนไซม์ น ้าเป็นองค์ประกอบของไซโทพลาซึมของเซลล์พืช ช่วยในการ ระบายความร้อนให้กับใบพืชเมื่อมีการระเหยของน ้าจากปากใบ และ ปริมาณน ้าในเซลล์คุม ควบคุมการเปิด-ปิดของปากใบ ซึ่งช่วยรักษา ระดับน ้าภายในต้นพืช การหายใจระดับเซลล์ การงอกของเมล็ด การล้าเลียงอาหารไปส่วนต่าง ๆ และการละลายธาตุอาหารในดิน

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช 5. ธาตุอาหาร (Mineral) องค์ประกอบหลักในโครงสร้างพืช C (ธาตุคาร์บอน) H (ธาตุไฮโดรเจน) O (ธาตุออกซิเจน) ได้จากน ้าและอากาศเพียงพอ 1. ธาตุอาหารหลัก (Macronutrient) 2. ธาตุอาหารรอง (Micronutrient)

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ธาตุอาหารหลัก (Macronutrient) ธาตุอาหารรอง (Micronutrient) ธาตุอาหารที่พืชต้องการในปริมาณมาก N P Ca S K Mg ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส แคลเซียม แมกนีเซียม ซัลเฟอร์ (ก้ามะถัน) ธาตุอาหารที่พืชต้องการในปริมาณน้อย Zn Cu Fe Cl Mn Mo B โพแทสเซียม เหล็ก ทองแดง สังกะสี คลอรีน แมงกานีส โมลิบดิบนัม โบรอน