เอกสารประกอบการเรียน ประกอบการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (PjBL) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 หน่วยการเรียนรู้ที่ 2 เรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง เล่มที่ 2 : กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โรงเรียนเบ็ตตี้ดูเมน 2 ช่องเม็ก อำเภอสิรินธร จังหวัดอุบลราชธานี สังกัดองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุบลราชธานี นางบุญล้อม แก้วดอน ตำแหน่ง ครูวิทยฐานะ ครูชำนาญการพิเศษ สำหรับครู
ก โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สำหรับครู คำนำ เอกสารประกอบการเรียน รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ประกอบด้วยเอกสาร ประกอบการเรียนทั้งหมด 5 เล่ม ผู้สอนจัดทำขึ้นเพื่อให้ผู้เรียนใช้ประกอบกิจกรรมการเรียนการสอน และสามารถเรียนรู้ด้วยตนเอง หรือนำไปใช้ในการเรียนการสอนซ่อมเสริมได้ หรือใช้ในการสอนแทน ได้เป็นอย่างดี เพื่อให้ผู้เรียนมีความรู้ ความเข้าใจในเรื่องกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง อย่างคงทน และนำผลไปสู่การยกระดับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนได้ดียิ่งขึ้น ภายในเล่มประกอบด้วย คำชี้แจงในการใช้เอกสารประกอบการเรียนสำหรับครู แผนภูมิลำดับขั้นการใช้เอกสารประกอบการเรียน มาตรฐานการเรียนรู้แบบทดสอบก่อนเรียน ใบความรู้ แบบฝึกหัด ใบงาน แบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบฝึกหัด เฉลยใบงาน เฉลยแบบทดสอบ ก่อนเรียนและหลังเรียน นักเรียนจึงสามารถใช้เอกสารประกอบการเรียน เล่มนี้ได้ด้วยตนเอง ซึ่งก่อนใช้นักเรียนจะต้องศึกษาคำชี้แจงการใช้ให้เข้าใจ หากมีข้อสงสัยให้สอบถามครูผู้สอนจนเกิด ความเข้าใจก่อนลงมือปฏิบัติกิจกรรมเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเอกสารประกอบการเรียน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสง นี้จะทำให้ผู้เรียนมีความรู้ ความเข้าใจในเรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้เป็น อย่างดี และมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนสูงขึ้น สามารถใช้เพื่อศึกษาค้นคว้าด้วยตนเอง เป็นสื่อที่มี ประสิทธิภาพ สามารถอำนวยประโยชน์ต่อการเรียนการสอนให้บรรลุวัตถุประสงค์ของหลักสูตรได้ บุญล้อม แก้วดอน
ข โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สำหรับครู สารบัญ เรื่อง หน้า คำนำ ก สารบัญ ข คำชี้แจงเกี่ยวกับเอกสารระกอบการเรียน ค คำแนะนำในการใช้เอกสารประกอบการเรียนสำหรับครู ง แผนภูมิลำดับขั้นการใช้เอกสารประกอบการเรียน จ สาระการเรียนรู้และผลการเรียนรู้ 1 ใบความรู้ เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 3 ใบงาน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 28 แบบฝึกหัด เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 33 แบบทดสอบย่อยหลังเรียน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 35 กระดาษคำตอบแบบทดสอบย่อยหลังเรียน 38 บรรณานุกรม 39 ภาคผนวก 40 เฉลยใบงาน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 41 เฉลยแบบฝึกหัด เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 47 เฉลยแบบทดสอบย่อยหลังเรียน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 49 ประวัติย่อเจ้าของผลงาน 50
ค โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สำหรับครู คำชี้แจงเกี่ยวกับเอกสารประกอบการเรียน 1. เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ประกอบด้วยเอกสารประกอบการเรียน ทั้งหมด 5 เล่ม ดังนี้ เล่มที่ 1 การศึกษาที่เกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง เวลา 4 ชั่วโมง เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช เวลา 4 ชั่วโมง เล่มที่ 3 โฟโตเรสไพเรชัน เวลา 4 ชั่วโมง เล่มที่ 4 การเพิ่มความเข้มของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เวลา 4 ชั่วโมง เล่มที่ 5 ปัจจัยบางประการที่มีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง เวลา 4 ชั่วโมง 2. เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง ความหลากหลายทางชีวภาพ รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ประกอบด้วย - คำชี้แจงเกี่ยวกับเอกสารประกอบการเรียน - คำแนะนำสำหรับครู - หน่วยการเรียนรู้ / สาระการเรียนรู้ / ผลการเรียนรู้ - จุดประสงค์การเรียนรู้ / สาระสำคัญ - ใบความรู้ / ใบงาน / แบบฝึกหัด - แบบทดสอบย่อยหลังเรียน - เฉลยใบงาน / แบบฝึกหัด - เฉลยแบบทดสอบย่อยหลังเรียน
ง โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สำหรับครู คำแนะนำในการใช้เอกสารประกอบการเรียนสำหรับครู เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ครูผู้สอนเป็นผู้มีบทบาทสำคัญในการดำเนินการจัดการ เรียนรู้ของนักเรียนให้บรรลุวัตถุประสงค์ ครูผู้สอนควรปฏิบัติ ดังนี้ 1. จัดเตรียมเอกสารประกอบการเรียนให้พร้อมและเพียงพอสำหรับนักเรียน 2. ให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน เพื่อประเมินความรู้เดิมของนักเรียน 3. แจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้สู่ตัวชี้วัดให้นักเรียนทราบ 4. แจกเอกสารประกอบการเรียน เรื่อง ความหลากหลายทางชีวภาพ ให้นักเรียน ศึกษาและแนะนำวิธีใช้เอกสารประกอบการเรียนเพื่อนักเรียนจะได้ปฏิบัติได้อย่างถูกต้อง 5. ดำเนินการสอนตามกิจกรรมการเรียนรู้ที่กำหนดไว้ในแผนการจัดการเรียนรู้ 6. หากมีนักเรียนบางคนเรียนไม่ทัน ครูควรให้คำแนะนำ หรืออาจมอบหมายงาน หรือเอกสารให้ศึกษาเพิ่มเติมในเวลาว่าง 7. หลังจากนักเรียนศึกษาเอกสารประกอบการเรียน เรื่อง ความหลากหลายทาง ชีวภาพ เรียบร้อยแล้ว ครูและนักเรียนควรช่วยกันสรุป พร้อมทั้งให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดและทำ แบบทดสอบหลังเรียน 8. ครูเฉลยแบบฝึกหัด แบบทดสอบก่อนเรียน - หลังเรียน และบันทึกคะแนนของ นักเรียนแต่ละคนไว้ เพื่อประเมินการพัฒนาและความก้าวหน้า หากมีนักเรียนไม่ผ่านเกณฑ์ครูควร จัดสอนซ่อมเสริม 9. ครูสังเกตความตั้งใจของนักเรียน ความสนใจในการเรียน การทำงานร่วมกันเป็น กลุ่มของนักเรียนทุกกลุ่มอย่างใกล้ชิด ถ้ากลุ่มใดมีปัญหาครูทำหน้าที่ให้คำแนะนำ 10.การตรวจนับคะแนนแบบทดสอบหลังเรียน ตอบถูกได้คะแนนข้อละ 1 คะแนน โดยใช้เกณฑ์การผ่านร้อยละ 80 ถ้านักเรียนทำคะแนนได้น้อยกว่าร้อยละ 80 ควรจัดให้มีการสอน ซ่อมเสริม
จ โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สำหรับครู แผนภูมิลำดับขั้นการใช้เอกสารประกอบการเรียน เล่มที่2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช อ่านคำชี้แจงและคำแนะนำในการใช้เอกสารประกอบการเรียน ศึกษาบทเรียนและฝึกปฏิบัติตามขั้นตอน ผ่านการทดสอบ ศึกษาเอกสารประกอบการเรียนเรื่องต่อไป ประเมินผลการทำเอกสารประกอบการเรียน ไม่ผ่าน การทดสอบ ศึกษาจุดประสงค์การเรียนรู้สู่ตัวชี้วัด เสริมพื้นฐาน ผู้มีพื้นฐาน ต่ำ ทดสอบหลังเรียน
1 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู สาระชีววิทยา 3. เข้าใจส่วนประกอบของพืช การแลกเปลี่ยนแก๊สและคายน้ำของพืช การลำเลียงของ พืช การสังเคราะห์ด้วยแสง การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต และการตอบสนองของพืช รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ 2. อธิบายขั้นตอนที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช C3 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สาระการเรียนรู้และผลการเรียนรู้
2 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธิบายความสำคัญของแสง สารสี และความสามารถในการดูดกลืนแสงของสารสีใน กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (K) 2. อธิบาย และสรุปขั้นตอนที่สำคัญของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช C3 (K) 3. อธิบายขั้นตอนที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชได้ (K) 4. วิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่ได้ในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ (P) 5. สามารถสร้างนวัตกรรมที่ใช้ในการแก้ปัญหาการจัดการเรียนการสอนด้วยกิจกรรมการ เรียนรู้แบบโครงงานเป็นฐานไปสู่การปฏิบัติจริง พัฒนาสมรรถนะสำคัญของผู้เรียน และทักษะใน ศตรวรรษที่ 21 ได้ (P) 6. รับผิดชอบต่อหน้าที่และงานที่ได้รับมอบหมาย (A) สาระสำคัญ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาแสงและการตรึง คาร์บอนโดยปฏิกิริยาแสงจะเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมีในรูปของโมเลกุล ATP และ NADPH เพื่อนำไปใช้ในการตรึงคาร์บอน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำาตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม คือ G3P - กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงมี 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาแสง และการตรึง คาร์บอนไดออกไซด์ - ปฏิกิริยาแสงเป็นปฏิกิริยาที่เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี โดยแสงออกซิไดซ์ โมเลกุลสารสีที่ไทลาคอยด์ของคลอโรพลาสต์ ทำให้เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอน ได้ผลิตภัณฑ์เป็น ATP และ NADPH+ H + ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ - การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ เกิดในสโตรมา โดยใช้ RuBP และเอนไซม์รูบิสโก ได้สารที่ ประกอบด้วยคาร์บอน 3 อะตอม คือ PGA โดยใช้ ATP และ NADPH ที่ได้จากปฏิกิริยาแสงไปรีดิวซ์ สารประกอบคาร์บอน 3 อะตอม ได้เป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม คือ PGAL ซึ่งส่วนหนึ่งจะถูก นำไปสร้าง RuBP กลับคืนเป็นวัฏจักรโดยพืช C3 จะมีการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวัฏจักร คัลวินเพียงอย่างเดียว
3 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากทำให้ปัจจุบันทราบว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการเดียวในธรรมชาติที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปของ พลังงานเคมีซึ่งอยู่มนโมเลกุลของสารอินทรีย์และเก็บสะสมในโครงสร้างต่าง ๆ ของพืช 2.1 พลังงานแสง แสงเป็นรังสีในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) และมีสมบัติเป็น อนุภาค (particle) เรียกว่า โฟตอน (photon) โดยระดับพลังงานของโฟตอนจะแปรผกผันกับ ความยาวคลื่นของแสง ซึ่งแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ (visible light) เป็นแสงที่มีความยาวคลื่นช่วง 400-700 นาโนเมตร ในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด ดังรูป 2.1 รูป 2.1 สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 142) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ ใบความรู้ เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
4 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รังสีจากดวงอาทิตย์ประกอบด้วยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นต่างๆ กัน ขณะที่โฟตอน เคลื่อนที่มายังโลกโฟตอนบางช่วงความยาวคลื่นจะถูกดูดซับไว้ในชั้นบรรยากาศ โดยโฟตอนที่มาถึง โลกนั้นจะอยู่ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีอินฟราเรด รวมทั้งช่วงแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ซึ่ง ประกอบไปด้วยแสงสีต่างๆ แสงในช่วงที่ตามนุษย์มองเห็นได้เป็นแสงที่พืชนำไปใช้ในกระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสงโดยเฉพาะในช่วงแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดง 2.2 สารสี พืชนำพลังงานแสงมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้โดยใช้สารสี (pigment) เป็นตัวรับพลังงานแสง สารสีที่พบในพืชมีหลายชนิด เช่น คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) พบใน คลอโรพลาสต์แคโรที่นอยด์ (carotenoid พบในคลอโรพลาสต์และโครโมพลาสต์ คลอโรฟิลล์เป็นสารสีที่มีสีเขียว พบในพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย จำแนกได้ หลายชนิดโดยชนิดที่พบในพืชและสาหร่ายสีเขียว คือ คลอโรฟิลล์เอ และคลอโรฟิลล์บีคลอโรฟิลล์มี โครงสร้างดังรูป 2.2 ก. เป็นวงที่มีMg2+ อยู่ตรงส่วนกลาง และมีส่วนที่เป็นสายยาว ของไฮโดรคาร์บอนที่สามารถช่วยยึดโมเลกุลไว้ในบริเวณที่ไม่มีขั้วของเยื่อไทลาคอยดได้ แคโรทีนอยด์เป็นสารสีที่มีสีเหลือง ส้มจนถึงส้มแดง พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ สังเคราะห์ด้วยแสงได้ จำแนกได้เป็น 2 ชนิด คือ แคโรทีน (carotene) และแซนโทฟิลล์ (xanthophyll) โดยโครงสร้างของแคโรทีนอยด์มีลักษณะเป็นสายยาวของไฮโดรคาร์บอนเชื่อมอยู่ ระหว่างวงคาร์บอน ดังรูป 2.2 ข. รูป 2.2 (ก) คลอโรฟิลล์ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 143) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
5 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูป 2.2 (ข) แคโรทีนอยด์ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 143) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ นอกจากคลอโรฟิลล์ และแคโรทีนอยด์แล้ว ในสิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจพบสารสีชนิดอื่นอีก เช่น แบคทีริโอคลอโรฟิลล์ (bacterioch lorophy I1) ซึ่งพบในกลุ่มแบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยแสง ได้หรือ ไฟโคบิลิน (phycobilin) ซึ่งพบในสาหร่ายสีแดงและไซยาโนแบคทีเรีย การดูดกลืนแสงของสารสี ในการศึกษาความสามารถในการดูดกลืนแสงของสารสีชนิดต่างๆ โดยทดลองให้แสงที่ความ ยาวคลื่นต่างๆ กับสารละลายสารสีแต่ละชนิดที่สกัดจากใบพืชชนิดหนึ่ง แล้ววัดความเข้มแสงที่ส่อง ผ่านสารละลายสารสี ได้ผลการดูดกลืนแสง ดังรูปที่2.3 รูปที่2.3 กราฟเปรียบเทียบการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี และแคโรทีน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 144) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
6 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู วิธีการวัดการดูดกลืนแสง การวัดการดูดกลืนแสงของสารสีทำได้โดยใช้เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ (spectrophotometer) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถวัดค่าความเข้มแสงที่ทะลุผ่นหรือถูกดูดกลืน โดยสารสีได้ เมื่อสกัดสารสีใสในหลอดคิวเวตต์แล้วนำไปใส่ในเครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ซึ่งมี แหล่งกำเนิดแสงอยู่ภายใน ค่าที่อ่านได้จากเครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์จะเป็นค่าการดูดกลืนแสงของ สารสีที่ความยาวคลื่นต่างๆ กราฟแสดงค่าการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์เอที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ คิวเวตต์ รูปที่2.4 เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 144) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ โดยทั่วไปสีของวัตถุที่ตามองเห็นมาจากแสงสีที่สะท้อนหรือส่องผ่านวัตถุมายังตาได้ แต่หากวัตถุนั้นดูดกลืนแสงสีใดสีหนึ่งไว้ แสงสีนั้นจะไม่มีการสะท้อนหรือส่องผ่านมายังตาได้ ซึ่งเมื่อ พิจารณากราฟในรูปที่ 2.3 จะพบว่าคลอโรฟิลล์ดูดกลืนแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงได้ดีที่สุด ในขณะที่ ดูดกลืนแสงสีเขียวได้น้อย ดังนั้นการที่ตามนุษย์เห็นสีเขียวของใบไม้จึงมาจากการสะท้อนของแสงสี เขียวมาเข้าตามากกว่าแสงสีอื่น หากวัดอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อให้แสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ แก่พืช จะได้ผล ดังรูปที่ 2.5 โดยจากกราฟจะเห็นว่าอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเกิดขึ้นได้มากเมื่อได้รับแสงสี น้ำเงินหรือแสงสีแดง ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับกราฟในรูปที่ 2.3 จะพบว่ามีความสอดคล้องกับการ ดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์ที่จะดูดกลืนแสงในช่วงแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงได้มากเช่นกัน
7 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่2.5 กราฟแสดงอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเมื่อให้แสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 145) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ โดยปกติอิเล็กตรอนในโมเลกุลสารสีจะเคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียสที่ระดับสถานะพื้น (ground state) เมื่อสารสีได้รับพลังงานแสงอิเล็กตรอนของสารสีจะถูกกระตุ้นให้เปลี่ยนไปอยู่ที่ ระดับพลังงานสูงขึ้นซึ่งเป็นสถานะกระตุ้น (excited state) และอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น ดังรูปที่2.6 รูปที่2.6 การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเมื่อได้รับพลังงานแสง ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 145) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
8 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู อิเล็กตรอนในสถานะกระตุ้นนี้ไม่เสถียร หากไม่มีตัวรับอิเล็กตรอน ในที่สุดอิเล็กตรอน จะกลับไปที่สถานะพื้นเช่นเดิมพร้อมทั้งคายพลังงานในรูปความร้อนหรือแสงซึ่งล้วนแต่ยังไม่เกิดการ ส่งต่อพลังงานเข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่เมื่อมีตัวรับอิเล็กตรอนที่เหมาะสมจะทำให้ เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนขึ้น ซึ่งนับเป็นจุดเริ่มของปฏิกิริยาแสงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง 2.3 ปฏิกิริยาแสง เมื่อสารสีได้รับพลังงานแสงและเกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนขึ้นจะส่งอิเล็กตรอนไปยัง ตัวรับอิเล็กตรอนต่าง ๆ ต่อเนื่องกันจนถึง NADP* ซึ่งเป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายและได้เป็น NADPH โดยในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนนี้จะมีการสร้าง ATP เกิดขึ้นด้วย ซึ่งเห็นได้ว่าการสร้าง NADPH และ ATP ที่เป็นสารพลังงานสูงนี้เป็นการเปลี่ยนรูปจากพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี โดยการถ่ายทอดอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นนั้นเป็นปฏิกิริยารีดักชัน-ออกซิเดชันโดยเกิดขึ้นที่บริเวณ เยื่อไทลาคอยด์ ซึ่งมีสารสีฝังตัวอยู่รวมกันเป็นกลุ่มเรียกว่า ระบบแสง (photosystem; PS) เพื่อ ช่วยกันรับพลังงานแสง ดังรูปที่ 2.7 รูปที่2.7 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสง ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 146) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ เชื่อมโยงกับเคมี ปฏิกิริยาการให้และรับอิเล็กตรอนเรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งมาจากรีดักชัน-ออกซิเดชัน โดยรีดักชันเป็นปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอนของสาร เรียกตัวรับอิเล็กตรอนว่าตัวออกซิไดส์ (oxidizing agent) และออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอนของสาร เรียกตัวให้อิเล็กตรอน ว่าตัวรีดิวส์ (reducing agent)
9 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่2.8 ปฏิกิริยารีดักชัน-ออกซิเดชัน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 146) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ ระบบแสงในพืช สารสีต่าง ๆ ในพืชทั้งคลอโรฟิลล์เฉ คลอโรฟิลล์ แคโรที่น และแซนโทฟิลล์จะอยู่ร่วมกันเป็น กลุ่มหลายร้อยโมเลกุลโดยฝังตัวอยู่ในโปรตีนที่เยื่อไทลาคอยด์ เพื่อทำหน้าที่ดูดกลืนพลังงานแสง เมื่อได้รับพลังงานแสงสารสีเหล่านี้จะทำหน้าที่รับส่งพลังงานกันไปเป็นทอด ๆ โดยยังไม่เกิดการ ถ่ายทอดอิเล็กตรอน โครงสร้างของโปรตีนและกลุ่มของสารสีที่ทำหน้าที่รับส่งพลังงานเหล่านี้เรียกว่า แอนเทนนา (antenna โดยจะมีเฉพาะคลอโรฟิลล์เอโมเลกุลพิเศษที่เป็นศูนย์กลางปฏิกิริยา (reaction center) ของระบบแสงเท่านั้นที่เมื่อได้รับพลังงานที่ถ่ายทอดมาจะสามารถปลดปล่อย อิเล็กตรอนให้หลุดออกไปจากโมเลกุลไปยังตัวรับอิเล็กตรอนได้ ดังรูปที่ 2.9 โดยระบบแสง ประกอบด้วยหลายแอนเทนนาในการช่วยรับส่งพลังงาน และมีหลายศูนย์กลางปฏิกิริยา รูปที่ 2.9 ระบบแสงซึ่งแสดงเพียงหนึ่งแอนเทนนาและหนึ่งศูนย์กลางปฏิกิริยา ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 147) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
10 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู พืชมีระบบแสง 2 ระบบ คือ ระบบแสง I (photosystem I; PS I) และระบบแสง II (photosystem II: PS II) โดยศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง I จะมีการถ่ายทอดอิเล็กตรอนเมื่อ ได้รับพลังงานแสงที่ความยาวคลื่นไม่เกิน 700 นาโนเมตร เรียกศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง 1 ว่า P700 ส่วนศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง I! จะมีการถ่ายทอดอิเล็กตรอนเมื่อได้รับพลังงาน แสงที่ความยาวคลื่นไม่เกิน 680 นาโนเมตร เรียกศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง II ว่า P680 ศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง I และ แ ต่างเป็นโมเลกุลของคลอโรฟิลล์เอเหมือนกัน แต่การที่แต่ละระบบแสงรับพลังงานแสงได้ต่างกันเล็กน้อย เพราะสารสีในระบบแสง I และ II ฝั่งตัว อยู่ในโปตีนต่างชนิดกัน ดังรูป 2.10 รูปที่ 2.10 การจัดเรียงตัวของโครงสร้างที่อยู่ที่เยื่อไทลาคอยด์ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 147) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ เมื่อคลอโรฟิลล์เอที่เป็นศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสงได้รับพลังงานที่ถ่ายทอดต่อๆ กันมาจากสารสีในแอนเทนนา จะทำให้อิเล็กตรอนของคลอโรฟิลล์เอนี้ถูกกระตุ้นให้มีพลังงานสูงขึ้น และถ่ายทอดอิเล็กตรอนนี้ไปยังตัวรับอิเล็กตรอนในระบบแสงและเกิดการส่งต่อกันไปเป็นทอด ๆ โดยการถ่ายทอดอิเล็กตรอนดังกล่าวนี้เกิดขึ้นได้ 2 ลักษณะ คือ การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบ ไม่เป็นวัฏจักร (non-cyclic electron transfer) และการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร (cyclic electron transfer)
11 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร เป็นการถ่ายทอดอิเล็กตรอนโดยศูนย์กลาง ปฏิกิริยาของระบบแสง I จะส่งอิเล็กตรอนผ่านตัวรับอิเล็กตรอนหลายชนิดซึ่งมีพลังงานต่ำลงเป็น ลำดับไปยังศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง I ซึ่งจะไปทดแทนอิเล็กตรอนที่ระบบแสง I สูญเสียไป ให้กับตัวรับอิเล็กตรอนชนิดต่าง ๆ จนถึง NADP' ที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายเพื่อสร้างเป็น NADPH ดังรูปที่2.11 รูปที่2.11 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 148) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ สำหรับระบบแสง II มีเอนไซม์ที่สามรถเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของน้ำ เมื่อสูญเสีย อิเล็กตรอนไปจึงสามารถดึงอิเล็กตรอนของน้ำออกมาแทนที่ ทำให้โมเลกุลของน้ำสลายเป็น O2 และโปรตอน นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนย้ายโปรตอนุจากสโตรมาเข้าสู่ลูเมนูโดยอาศัยปฏิกิริยา ที่เกิดขึ้นในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนทำให้เกิดความแตกต่างของความเข้มข้นของโปรตอนระหว่างส โตรมากับลูเมน จากนั้นโปรตอนในลูเมนจะถูกส่งไปยังสโตรมาผ่าน ATP synthase และเกิดการ สร้าง ATP ขึ้น ดังรูปที่ 2.12
12 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่2.12 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักรที่เยื่อไทลาคอยด์และการสร้าง ATP ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 149) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร เป็นการถ่ายทอดอิเล็กตรอนโดยศูนย์กลาง ปฏิกิริยาของระบบแสง I จะส่งอิเล็กตรอนผ่านตัวรับอิเล็กตรอนชนิดต่างๆ จนกลับมายังศูนย์กลาง ปฏิกิริยาของระบบแสง I อีกครั้งหนึ่ง โดยไม่ได้ส่งอิเล็กตรอนให้กับ NADP' จึงไม่มีการสร้าง NADPH ดังรูปที่2.13 รูป 2.13 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 149) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
13 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ในระหว่างการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักรนี้จะมีการเคลื่อนย้ายโปรตอนจาก สโตรมาเข้าสู่ลูเมน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของความเข้มข้นของโปรตอนระหว่างสโตรมา และลูเมน ซึ่งพลังงานจากความแตกต่างนี้นำไปใช้ในการสร้าง ATP โดย ATP synthase ได้ เช่นเดียวกัน สารกำจัดวัชพืชบางชนิดยับยั้งการถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสง ซึ่งส่งผลยับยั้ง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของวัชพืชเหล่านั้นในที่สุด อย่างไรก็ตามสารเหล่านี้สามารถทำลาย การถ่ายทอดอิเล็กตรอนของพืชอื่น ๆ ได้เช่นกัน ดังนั้นจึงควรใช้สารกำจัดวัชพืชเหล่านี้โดยการฉีดพ่น เฉพาะบริเวณที่ต้องการเท่านั้น นอกจากนี้สารกำจัดวัชพืชยังอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ หากสูดดมหรือสัมผัสผิวหนัง อาจทำให้ระคายเคือง หรืออาจรุนแรงถึงขั้นหมดสติและเสียชีวิตได้ จึงจำเป็นต้องใช้สารกำจัดวัชพืช อย่างถูกวิธี และมีความระมัดระวัง การสังเคราะห์แสงของพืช รูปที่ 2.14 ตัวอย่างสังเคราะห์แสงของพืช ดัดแปลงจาก https://pixabay.com/ , MAKY_OREL ที่มา : https://www.scimath.org/lesson-biology/item/10517-2019-07-18-01-41-56
14 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้และเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตชนิด อื่นที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้ กระบวนการสร้างอาหารของพืชเรียกว่า กระบวนการสังเคราะห์ด้วย แสง ซึ่งมีน้ำ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบ มีแสงและคลอโรฟิลล์ช่วยทำ ให้ได้ผลิตภัณฑ์ คือ น้ำตาล น้ำและแก๊สออกซิเจน ปัจจัยที่สำคัญ ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่ คลอโรฟิลล์แสง แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแร่ธาตุ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ช่วยให้เกิดการหมุนเวียนของแก๊สและแร่ธาตุ ในดิน ทำให้เกิดความสมดุลตามธรรมชาติซึ่งเป็น ประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชสีเขียวใช้พลังงานแสง เปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี โดยมีน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบ ปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ แสงเขียนสรุปได้ดังนี้ ผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสงนอกจากออกซิเจนแล้ว จะได้คาร์โบไฮเดรตเป็นน้ำตาลที่มี คาร์บอน6 อะตอม คือกลูโคส, น้ำ และพลังงานที่สะสมในรูปสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งสิ่งมีชีวิต ทั้งหลายจะนำไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม เพื่อสร้างสารประกอบอื่น ๆ ที่จำเป็นต่อการดำรง ชีพ อาหารที่พืชสร้างขึ้นมานี้นอกจากจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตเองแล้ว ยังเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิต ทั้งมวลที่ไม่สามารถสร้างอาหารโดยกระบวนการสังเคราะห์แสง ตลอดทั้งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญ ในกระบวนการเมแทบอลิซึมต่าง ๆ และการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายรวมทั้งมนุษย์ด้วย ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับการสังเคราะห์แสงของพืชจะเป็นแนวทางในการนำไปประยุกต์ใช้ เพื่อช่วย เพิ่มประสิทธิภาพของผลผลิตให้เพียงพอต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แหล่งที่เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้ที่ทุกส่วนของต้นพืชที่มีสีเขียว โดยมีใบเป็นส่วนที่ทำหน้าที่ นี้โดยตรง ตามปกติใบของพืชจะกางออกให้ได้รับแสงสว่างเต็มที่และก้านใบมักจะมีการบิดตัวตาม การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เพื่อให้ใบได้รับแสงแดดอยู่เสมอ ผิวด้านบนส่วนที่รับแสงเรียกว่า หลังใบ ส่วนผิวด้านล่างที่ไม่ได้รับแสงเรียกว่าท้องใบ ทางด้านหลังใบมักมีสีเขียวเข้มและผิวเรียบกว่า ทางด้านท้องใบ แต่เส้นใบทางด้านท้องใบจะนูนออกมาเห็นได้ชัดเจนกว่า
15 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่ 2.15 ส่วนประกอบของใบ (ที่มา พจนา เพชรคอน) ที่มา : https://www.scimath.org/lesson-biology/item/10517-2019-07-18-01-41-56 สำหรับปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงของพืชที่นั้นเกิดขึ้นได้เฉพาะช่วงเวลาที่มีแสง ผลผลิตที่ได้ จากปฏิกิริยาช่วงนี้นำไปใช้ในปฏิกิริยาไม่ใช้แสง ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีแสงก็สามารถเกิดปฏิกิริยาช่วงนี้ได้ กระบวนการนี้จะเกิดในออร์แกเนลล์ของพืชที่เรียกว่า “คลอโรพลาสต์ (Chloroplast)” 2.4 การตรึงคาร์บอน ช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมลวิน คัลวิน (Melvin Calvin) แอนดรู เบนสัน (Andrew Benson) และคณะวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียได้ทำการทดลองดังรูปที่ 2.16 โดยทดลอง เลี้ยงคลอเรลลาในขวดแก้วโดยให้ 12CO2 และแสงอย่างเพียงพอ เมื่อมีอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง คงที่ จึงให้ 14CO2 เข้าไป จากนั้นเก็บคลอเรลลาเป็นระยะเพื่อตรวจสอบสารที่เกิดขึ้น ดังรูป
16 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่2.16 ชุดทดลองเพื่อศึกษาผลที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 151) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ จากผลการทดลองพบว่าคลอเรลลาที่เก็บเมื่อเวลาผ่านไป 30 วินาที จะตรวจพบ 14C ในสารประกอบหลายชนิด แต่คลอเรลลาที่เก็บเมื่อเวลาผ่านไปเพียง 1 วินาที จะตรวจพบ 14C เฉพาะในสารประกอบที่มีคาร์บอน 3 อะตอม คือ PGA (phosphoglycerate) คัลวินและคณะจึงสันนิษฐานว่ามีสารประกอบที่มีคาร์บอน 2 อะตอมที่จะรวมกับ CO2 ได้เป็น PGA แต่จากการทดลองไม่พบสารประกอบที่มีคาร์บอน 2 อะตอม แต่พบสารประกอบที่มี คาร์บอน 5 อะตอม คือ RuBP (ribulose 1,5-bisphosphate) ซึ่งเมื่อรวมกับ CO2 จะได้เป็น สารประกอบใหม่ที่มีคาร์บอน 6 อะตอมที่ไม่เสถียรและสลายเป็น PGA 2 โมเลกุล นอกจากนี้คัลวินและคณะยังพบว่าปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นหลายชั้นตอนต่อเนื่องเป็นวัฏจักร เรียกว่า วัฏจักรคัลวิน ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 ขั้นตอนคือ คาร์บอกซิเลชัน (carboxylation) รีดักชัน (reduction) และรีเจเนอเรชัน (regeneration)
17 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู คาร์บอกซิเลชัน เป็นขั้นตอนที่ CO2 เข้าสู่วัฏจักรและทำปฏิกิริยากับ RuBP ซึ่งมีคาร์บอน 5 อะตอม โดยมี เอนไซม์รูบิสโก (ribulose 1,5- bisphosphate carboxylase oxygenase; Rubisco) เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยา ได้เป็นสารประกอบที่มีคาร์บอน 6 อะตอมซึ่งเป็นสารที่ไม่เสถียรจะสลายเป็น PGA ซึ่งมี คาร์บอน 3 อะตอมจำนวน 2 โมเลกุล โดยเป็นสารประกอบคาร์บอนชนิดแรกที่เกิดขึ้นและเสถียร ในวัฏจักรคัลวิน ดังรูป 2.17 ก รูป 2.17 (ก) ปฏิกิริยาในวัฏจักรคัลวิน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 152) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ รีดักชั่น ในขั้นตอนนี้จะมีการใช้ ATP และ NADPH ที่ได้จากปฏิกิริยาแสง โดยแต่ละโมเลกุลของ PGA จะรับหมู่ฟอสเฟตจาก ATP กลายเป็น 1,3BPG (1,3-bisphosphoglycerate) จากนั้นจะถูก รีดิวส์โดยรับอิเล็กตรอนจาก NADPH ได้เป็น G3P (glyceraldehyde 3-phosphate) ซึ่งเป็นน้ำตาล ที่มีคาร์บอน 3 อะตอม และเป็นน้ำตาลชนิดแรกที่เกิดขึ้นในวัฏจักรคัลวิน ดังรูป 2.17 ข
18 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูป 2.17 (ข) ปฏิกิริยาในวัฏจักรคัลวิน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 152) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ รีเจเนอเรชัน เป็นขั้นตอนที่จะสร้าง RuBP ขึ้นใหม่ ซึ่งต้องใช้ ATP ที่ได้จากปฏิกิริยาแสง โดยในการ เกิดวัฎจักรคัลวิน 1 รอบ ต้องการ RuBP 3 โมเลกุลเพื่อทำปฏิกิริยาตรึง CO, 3 โมเลกุล ซึ่งจะได้ PGA จำนวน 6 โมเลกุล เมื่อผ่านขั้นตอนรีดักชั่น จะได้ G3P จำนวน 6 โมเลกุล โดย G3P จำนวน 5 โมเลกุลจะถูกนำไปใช้สร้าง RuBP ได้ 3 โมเลกุลกลับคืนสู่วัฎจักรคัลวิน ดังรูป 2.17 ค และเหลือ G3P จำนวน 1 โมเลกุลที่จะออกจากวัฏจักรและถูกนำไปสร้างเป็นน้ำตาลที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้น หรือสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ต่อไป รูป 2.17 (ค) ปฏิกิริยาในวัฏจักรคัลวิน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 152) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ
19 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู เมื่อทั้ง 3 ขั้นตอนเกิดต่อเนื่องกันจะได้เป็นวัฏจักรดังรูป 2.18 รูป 2.18 วัฏจักรคัลวิน ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 152) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ น้ำตาลที่ได้จากวัฏจักรคัลวินจะนำไปสร้างเป็นน้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลไดแซ็กคาไรด์ เช่น ซูโครส เพื่อลำเลียงไปสู่ส่วนต่าง ๆ ที่พืชต้องการใช้ต่อไป หรืออาจจะเก็บสะสมไว้ในรูปของเม็ดแป้ง ในคลอโรพลาสต์ หรือนำไปใช้ในกระบวนการอื่น ๆ ภายในเซลล์ รวมทั้งใช้ในการสร้างสารประกอบ เช่น โปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิก วิตามิน คลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชที่ พบในพืชทุกชนิด นอกจากนี้ในพืชบางชนิดยังนำไปใช้สร้างสารประกอบที่อาจไมได้มีประโยชน์ โดยตรงต่อการเจริญเติบโตของพืช เช่น น้ำยางพารา สารคาเฟอีนในกาแฟ น้ำมันหอมระเหย ในยูคาลิปตัสซึ่งสารเหล่านี้สามารถช่วยป้องกันอันตรายจากศัตรู หรือช่วยในการแพร่กระจายพันธุ์ ของพืชได้ดีขึ้น
20 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชต้องการแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นวัตถุดิบในกระบวนการสังเคราะห์ด้วย แสงโดยมีคลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์สำคัญพบในทุกเซลล์ของอวัยวะพืชที่มีสีเขียว กระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสงของพืชสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาแสง (light reaction) และการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (carbondioxide fixation) 2.1 โครงสร้างของคลอโรพลาสต์ คลอโรพลาสต์ส่วนใหญ่มีรูปร่างกลมรี มีความยาวประมาณ 5 ไมโครเมตร กว้าง 2 ไมโครเมตร หนา 1-2 ไมโครเมตร พบมากในเซลล์ของใบ ซึ่งแต่ละเซลล์ของพืชจะมีจำนวน คลอโรพลาสต์แตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และชนิดของพืชโครงสร้างของคลอโรพลาสต์ 1. เยื่อหุ้มชั้นนอก (outer membrane) : มีลักษณะเรียบ ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด และโปรตีน ทำหน้าที่ควบคุมการผ่านของสารในไซโทพลาซึมกับในคลอโรพลาสต์ 2. เยื่อหุ้มชั้นใน (inner membrane) : เยื่อหุ้มชั้นถัดเข้ามาจากเยื่อหุ้มชั้นนอก 3. ไทลาคอยด์ (thylakoid) : เนื้อเยื่อส่วนที่พับเหมือนเป็นถุงที่มีลักษณะแบน ซ้อนทับกันเป็นชั้น ภายในมีช่องที่เรียกว่า ลูเมน (lumen) ซึ่งมีของเหลวและรงค วัตถุต่าง ๆ บรรจุอยู่ 4. กรานุม (granum) : ส่วนของไทลาคอยด์ที่มีลักษณะคล้ายเหรียญซ้อนทับกันเป็น ชั้นๆ 5. สโตรมา (stroma) : ของเหลวภายในคลอโรพลาสต์ ประกอบด้วยเอนไซม์ต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง 6. สโตรมาลาเมลลา (stroma lamella) : เนื้อเยื่อของไทลาคอยด์ส่วนที่ไม่ได้ซ้อนทับ กันซึ่งอยู่ระหว่างกรานุม ภาพที่ 2.19 โครงสร้างของคลอโรพลาสต์ ที่มา : คลังภาพ อจท.
21 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ไทลาคอยด์ประกอบด้วยเยื่อหุ้ม 2 ชั้น ซึ่งมีคลอโรฟิลล์และสารสีอื่น ๆ ติดอยู่บนแผ่น ไทลาคอยด์และกรานุมจำนวนมากซึ่งมีขนาดแตกต่างกัน โดยภายในกรานุมที่มีขนาดใหญ่จะมีกลุ่ม ของสารสีระบบแสง I และสารสีระบบแสง I ซึ่งกรานุมจะทำหน้าที่รับพลังงานแสงทำให้อิเล็กตรอนมี พลังงานสูงขึ้น ส่วนกรานุมที่มีขนาดเล็กจะเป็นที่อยู่ของเอนไซม์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ ถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาใช้แสง ส่วนในสโตรมาจะมีเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ ด้วยแสง รวมทั้งมี DNA RNA และไรโบโซม ทำให้คลอโรพลาสต์สามารถจำลองตัวเอง และผลิต โปรตีนที่เป็นเอนไซม์ที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ 2.2 สารสีในปฏิกิริยาแสง จากการทดลองสกัดคลอโรฟิลล์และแคโรที่นอยด์จากใบของพืชชนิดหนึ่ง แล้วผ่านแสง แต่ละสีเข้าไปในสารละลายของคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ จากนั้นวัดปริมาณแสงที่คลอโรฟิลล์ และแคโรทีนอยด์ดูดกลืนไว้แล้วนำมาเขียนกราฟได้ ดังภาพ ภาพที่ 2.20 กราฟเปรียบเทียบการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี และแคโรทีนอยด์ จากใบพืชชนิดหนึ่ง ที่มา : คลังภาพ อุจท.
22 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู จากกราฟจะเห็นว่า คลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี และแคโรทีนอยด์ที่พบอยู่ในใบของ พืชสามารถดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน โดยคลอโรฟิลล์เอ สามารถดูดกลืนแสง ได้มากในช่วงความยาวคลื่น 2 ช่วง คือ ช่วงความยาวคลื่น 450 และ 680 นาโนเมตร แต่ไม่ดูดกลืน แสงในช่วงความยาวคลื่น 500 - 600 นาโนเมตร ส่วนดลอโรฟิลล์บี และแคโรทีนอยด์ สามารถ ดูดกลืนแสงได้ในช่วงความยาวคลื่นที่ต่างกัน จากการศึกษาอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน พบว่าอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นมากในช่วงที่สารสีต่าง ๆ ดูดกลืนแสงได้มาก แสดงให้เห็น ว่าความสามารถในการดูดกลืนแสงของสารสีต่าง ๆ มีผลโดยตรงต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ของพืช ดังภาพ ภาพที่ 2.21 กราฟแสดงอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ ที่มา : คลังภาพ อจท. จากกราฟจะเห็นว่า ในช่วงความยาวคลื่น 500 - 600 นาโนเมตร ซึ่งสารสีทั้ง 3 ชนิดไม่ มีการดูดกลืนแสงนั้น แต่ยังพบอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า นอกจากสารสีทั้ง 3 ชนิดแล้ว ในพืชอาจมีสารสีชนิดอื่นที่สามารถดูดกลืนแสงและเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ แอนโทไซยานิน แอนโทไซยานินเป็นรงควัตถุ หรือสารสีในกลุ่มฟลาโวนอยด์ มักพบในพืชทั้งในดอก และในผลให้สีแดง สีน้ำเงินม่วง ละลายน้ำได้ดี แอนโทไซยานินจะดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่น 490-550 นาโนเมตร แอนโทไซยานินมีบทบาทต่อการป้องการเกิดโรคเรื้อรังต่าง ๆ เช่น โรคเกี่ยวกับ หลอดเลือดหัวใจ (cardiovascular disease) โรคมะเร็ง โรคเบาหวาน
23 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู สิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้มีทั้งสิ่งมีชีวิตพวกยูคาริโอต เช่น พืช และสาหร่ายต่าง ๆ จะพบสารสีอยู่ในคลอโรพลาสต์ และสิ่งมีชีวิตพสกโพรคาริโอต จะพบสารสี ต่าง ๆ อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์หรือองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เปลี่ยนแปลงมาจากเยื่อหุ้มเซลล์ ภาพที่ 2.22 กราฟแสดงอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ ที่มา : หนังสือคู่มือครูรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 152) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ จากตารางดังกล่าวจะเห็นว่า แคโรทีนอยด์สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่สามารถ สังเคราะห์ด้วยแสงได้ คลอโรฟิลล์เอพบในพืชและสาหร่ายทุกชนิด คลอโรฟิลล์บี พบในพืช และสาหร่ายสีเขียวเท่านั้น ส่วนคลอโรฟิลล์ซี พบได้ในไดอะตอมและสาหร่ายสีน้ำตาล คลอโรฟิลล์ดี พบในสาหร่ายสีแดง นอกจากนี้ในสาหร่ายสีแดงและไซยาโนแบคทีเรียยังพบไฟโคบิลิน และแบคทีเรียสีเขียวยังพบแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์อีกด้วย ในสิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถพบสารสีมากกว่า 1 ชนิด และปริมาณของสารสีแต่ละชนิด จะแตกต่างกัน ดังนั้นการที่สิ่งมีชีวิตมีสีแตกต่างกันนั้น จึงน่าจะเกี่ยวข้องกับปริมาณของสารสีที่ แตกต่างกัน
24 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่ 2.23 พืชที่มีสารสีที่แตกต่างกันทำให้พืชมีสีที่แตกต่างกัน ที่มา : คลังภาพ อจท. 1. คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) เป็นสารสีเขียว พบในพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย เป็นสารสีสำคัญที่ทำให้พืชสามารถนำพลังงานจากแสงมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ และดูดกลืนคลื่นแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงได้ดี ซึ่งคลอโรฟิลล์มี 4 ชนิด ดังนี้ 1) คลอโรฟิลล์เอ (chlorophyll a) มีสีเขียวแกมน้ำเงิน พบในพืชและสาหร่าย ทุกชนิดดูดกลืนคลื่นแสงได้ดีในช่วงความยาวคลื่น 450 และ 680 นาโนเมตร นั่นคือ ดูดกลืนแสงสี ม่วงและสีน้ำเงินได้ดีที่สุด รองลงมา คือ แสงสีแดง และดูดกลืนแสงสีเขียวได้น้อยที่สุด 2) คลอโรฟิลล์บี (chlorophyll b) มีสีเขียวแกมเหลือง พบในพืช สาหร่ายทุกชนิด และยูกลีนา ดูดกลืนคลื่นแสงได้ดีในช่วงความยาวคลื่น 460 และ 647 นาโนเมตร นั่นคือ ดูดกลืนแสง สีน้ำเงินได้ดีที่สุด รองลงมา คือ แสงสีส้ม และดูดกลืนแสงสีเขียวได้น้อยที่สุด โดยมักพบคลอโรฟิลล์บี รวมอยู่กับคลอโรฟิลล์เอ 3) คลอโรฟิลล์ซี (chlorophyll c) มีสีเขียว พบในสาหร่ายสีน้ำตาล ไดอะตอม และไดโนแฟลเจลเลต
25 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่ 2.24 คลอโรฟิลล์ซี พบในสาหร่ายเคลปั ซึ่งเป็นสาหร่ายสีน้ำตาล ที่มา : คลังภาพ อจท. 4) คลอโรฟิลล์ดี (chlorophyll d) มีสีเขียว พบในสาหร่ายสีแดงและแบคทีเรียสี เขียว 2. แคโรทีนอยด์ (carotenoid) เป็นสารประกอบจำพวกไขมันพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ สังเคราะห์ด้วยแสงได้ เช่น พืช สาหร่าย แบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ แคโรทีนอยด์พบอยู่ใน คลอโรพลาสต์ตามส่วนต่าง ๆ ของพืช เช่น ดอกไม้ ผลไม้สุกหรือใบไม้ที่แก่ ซึ่งแคโรที่นอยด์ ประกอบด้วยสารสี 2 ชนิด ดังนี้ 1) แคโรทีน (carotene) เป็นสารสีแดงหรือสีส้มพบได้ในพืชและสาหร่ายทุกชนิด ซึ่งแคโรทีนสามารถถูกสังเคราะห์ต่อไปเป็นวิตามินเอในร่างกายของสัตว์ได้ 2) แซนโทฟิลล์ (xanthophyll) เป็นสารสีเหลืองหรือสีน้ำตาล พบในพืชและสาหร่าย 3. ไฟโดบิลิน (phycobilin) เป็นสารสีที่มีอยู่เฉพาะในสาหร่ายสีแดงและไซยาโนแบคทีเรีย ซึ่งประกอบด้วยสารสี 2 ชนิด ดังนี้ 1) ไฟโดอีรีทริน (phycoerythrin) เป็นสารสีแดงแกมน้ำตาล พบในสาหร่ายสีแดง สามารถดูดกลืนแสงสีเขียวที่มีความยาวคลื่น 495 และ 565 นาโนเมตร ได้มากที่สุด 2) ไฟโคไซยานิน (phycocyanin) เป็นสารสีเขียวแกมน้ำเงิน พบในสาหร่ายสีเขียว แกมน้ำเงิน สามารถดูดกลืนแสงสีเขียวและสีแดงที่มีความยาวคลื่น 550 และ 615 นาโนเมตร ได้มาก ที่สุด
26 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู รูปที่ 2.25 แคโรทีนพบมากในผักผลไม้ที่มีสีแดง ส้ม เหลือง และเขียวทุกชนิด ที่มา : https://sites.google.com/site/fruitynt/prayochn 4. แบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ (bacteriochlorophy!l) เป็นสารสีเขียวคล้ายคลอโรฟิลล์เอ แต่เนื่องจากมีสารสีพวกแคโรทีนอยด์หุ้มอยู่ภายนอก จึงเห็นเป็นสีแดง สีม่วง หรือสีเหลือง พบใน แบคที่เรียชนิดเพอเพิลซัลเฟอร์แบคทีเรีย (purple sulfur bacteria) และเพอเพิล-นอนซัลเฟอร์ แบคทีเรีย (purple non-sulfur bacteria) สำหรับแบคที่เรียสีเขียว (green bacteria) มีสารสีที่ เรียกว่า แบคทีริโอไวริดิน (bacterio-viridin) ซึ่งเป็นสารสีที่มีโครงสร้างเหมือนกับแบทีริโอ คลอโรฟิลล์แต่ไม่มีแคโรทีนอยด์หุ้ม จึงเห็นเป็นสีเขียว กลุ่มของสารสีเหล่านี้จะฝังตัวอยู่บนเยื่อไทลาคอยด์ในคลอโรพลาสต์ ซึ่งทำหน้าที่รับพลังงาน แสงแล้วส่งต่อไปตามลำดับจนถึงคลอโรฟิลล์เอโมเลกุลพิเศษที่เป็นศูนย์กลางปฏิกิริยา(reaction center) ของระบบแสง ซึ่งกลุ่มสารสีที่ทำหน้าที่รับและส่งพลังงานแสงเหล่านี้ เรียกว่า แอนเทนนา (antenna)
27 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู การศึกษาของโรบิน ฮิลล์ ก่อนช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โรบิน ฮิลล์ (Robin Hill) ได้ทดลองสกัดคลอโรพลาสต์จากพืช จากนั้นนำาคลอโรพลาสต์ที่สกัดได้มาแยกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนของเหลวในคลอโรพลาต์ และส่วนไทลาคอยด์ แล้วจึงแบ่งการทดลองเป็น 3 ชุด (ก-ค) ดังรูป ภาพที่ 2.26 กราฟแสดงอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ ที่มา : หนังสือคู่มือครูรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา เล่ม 3 (หน้า 158) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ จากผลการทดลองพบว่าในการทดลอง ก. เมื่อเติมส่วนของเหลวในคลอโรพลาสต์ลงในส่วน ไทลาคอยด์และให้แสงจะมี O2 เกิดขึ้น ในการทดลอง ข. เมื่อเติมเกลือเฟอริก (Fe3+) ลงในส่วน ไทลาคอยด์และให้แสงจะเกิดเกลือเฟอรัส (Fe2+) และ O2 ส่วนในการทดลอง ค. เมื่อไม่เติม เกลือเฟอริกจะพบว่าไม่มี O2 เกิดขึ้น
28 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ใบงาน 2.1 เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มทำโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 2. ตั้งชื่อโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ของพืช และกำหนดจุดมุ่งหมายของโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 3. วางแผนการจัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสงของพืช 4. ระบุวิธีการนำเสนอโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสงของพืช 5. นักเรียนแต่ละกลุ่มเขียนรายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ 6. นักเรียนตัวแทนแต่ละกลุ่มนำเสนอโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง การศึกษาที่เกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง
29 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ใบงาน 2.2 เรื่อง ปฏิกิริยาแสง ตอนที่ 1 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร คำชี้แจง : พิจารณาภาพ แล้วนำตัวอักษรไปเติมลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กำหนดให้ ________ 1. H2O ________ 2. P700 ________ 3. Hydrolysis ________ 4. ADP + Pi → ATP ________ 5. P680 ________ 6. NADP+ + H+ → NADPH ________ 7. Ferredoxin C G B F D E A
30 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ตอนที่ 2 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร คำชี้แจง : พิจารณาภาพและนำตัวอักษรหน้าข้อความที่กำหนดให้ไปเติมลงในกล่องให้ถูกต้อง ก. อิเล็กตรอนถูกส่งต่อไปยังไซโทโครมคอมเพล็กซ์ ข. อิเล็กตรอนถูกส่งกลับมายังระบบแสง I ค. เกิดการสังเคราะห์พลังงานงาน ATP และ NADPH ง. แสงกระตุ้นระบบแสง I เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปยังเฟอริดอกซิน จ. เกิดการสังเคราะห์พลังงานเพียง ATP เท่านั้น
31 เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน สำหรับครู ใบงาน 2.3 เรื่อง ปฏิกิริยาแสง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ตอนที่ 1 คำชี้แจง : พิจารณาคำและนำตัวอักษรหน้าคำที่กำหนดให้ไปเติมลงในกล่องสี่เหลี่ยมในภาพให้ ถูกต้อง A. light B. Mitochondria C. Chloroplst D. FADH2 E. NADPH F. ATP G. CO H. CO2 I. O3 J. O2 K. ADP + Pi L. NADP+ + Pi M. Calvin cycle N. Kreb’s cycle O. glucose P. PGA Outermembran e Intermembrane space Innermembrane Stroma Granum
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน 32 ตอนที่ 2 คำชี้แจง : พิจารณาภาพต่อไปนี้ แล้วนำคำที่กำหนดให้เติมลงในช่องว่างให้ถูกต้อง RuBP Glucose Regeneration G3P G3P carboxylation CO2 PGA PGAL Ru5P Reduction G3P
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน แบบฝึกหัด เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 1. ถ้าไม่มี NADP' เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสงจะ เกิดขึ้นได้หรือไม่ เพราะเหตุใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. พลังงานที่อิเล็กตรอนของระบบแสงส่งต่อไปยังตัวรับอิเล็กตรอนต่างๆ ขณะเกิดการถ่ายทอด อิเล็กตรอนมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ อย่างไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. แสง คลอโรฟิลล์ และน้ำ มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 33
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน 4. การสังเคราะห์ด้วยแสงมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในขั้นตอนใดของ ปฏิกิริยาแสง …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักรและแบบเป็นวัฏจักรแตกต่างกันอย่างไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. พืชนำ ATP และ NADPH ไปใช้ในการตรึงคาร์บอนอย่างไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 34
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน แบบทดสอบย่อยหลังเรียน เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช รายวิชาชีววิทยา 3 รหัสวิชา ว30248 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 คำชี้แจง 1. แบบทดสอบฉบับนี้ จำนวน 10 ข้อ คะแนนเต็ม 10 คะแนน เวลาที่ใช้ 10 นาที 2. จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุด แล้วเขียนเครื่องหมาย ลงในกระดาษคำตอบ 1. กระบวนการใดไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ก. การตรึงออกซิเจน ข. กระบวนการใช้แสง ค. กระบวนการไม่ใช้แสง ง. การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ 2. กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในส่วนใด ก. คลอโรฟิลล์ ข. คลอโรพลาสต์ ค. ไซโทพลาสซึม ง. เซลล์พืชที่มีสีเขียว 3. ในต้นถั่วที่งอกพ้นดินแล้ว แต่ยังมีใบเลี้ยงสีเขียวติดอยู่และมีใบจริงแล้วหนึ่งคู่ เซลล์ที่มีการ สังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นมาก คือข้อใด ก. เซลล์ที่มีสีเขียวของลำต้นอ่อน ข. เซลล์ที่มีสีเขียวของใบเลี้ยง ค. แพลิเซดเซลล์ของใบจริง ง. สปันจีเซลล์ของใบจริง 4. ข้อใดคือผลผลิตที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ก. น้ำ ข. น้ำตาลกลูโคส ค. คาร์บอนไดออกไซด์ ง. ข้อ ก – ค ถูกต้อง 35
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน 5. โพรทิสต์คู่ใดที่มีความสามารถใช้พลังงานแสงได้คล้ายพืชสีเขียว ก. ยีสต์ , ไลเคน ข. ราเมือก , ยูกลีนา ค. ราขนมปัง , สาหร่ายสีน้ำตาล ง. แบคทีเรียบางชนิด , นอสตอก 6. จากข้อมูลในกราฟข้างบน ข้อ 5. แสดงให้เห็นว่าต้องการพิสูจน์สมมุติฐานในข้อใด ก. ความเข้มข้นของแสงมีบทบาทน้อยกว่าปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในการเพิ่มอัตราการ สังเคราะห์ด้วยแสง ข. ความเข้มข้นของแสงมีบทบาทเท่ากับปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในการเพิ่มอัตราการ สังเคราะห์ด้วยแสง ค. ความเข้มข้นของแสงและปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทต่ออัตราการสังเคราะห์ ด้วยแสง ง. ความเข้มข้นของแสงมีบทบาทมากกว่าปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในการเพิ่มอัตราการ สังเคราะห์ด้วยแสง 7. การสลายตัวของโมเลกุลน้ำในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นที่บริเวณใด ก. ลูเมน ข. กรานุม ค. สโตรมา ง. เมทริกซ์ 36
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน แสง คลอโรพลาสต์ แสง คลอโรฟิลล์ แสง คลอโรพลาสต์ แสง เซลล์พืช 8. ในการเขียนสมการแสดงการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชข้อใดถูกต้องที่สุด ก. 6CO2 + 6H2O C6 H12 O6 + 6O2 ข. 6CO2 + 12H2O C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2O ค. 6CO2 + 12H2O C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2O ง. 6CO2 + 12H2O C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2O 9. คลอโรฟิลล์เป็นรงควัตถุที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้น ทำหน้าที่อะไร ก. สร้างกลูโคส ข. จับพลังงานแสง ค. จับคาร์บอนไดออกไซด์ ง. รีดิวซ์คาร์บอนไดออกไซด์ 10. ในวัฏจักรคัลวินของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้น CO2 ทำปฏิกิริยากับสารใด ก. ribulose bisphosphate ข. Phosphoglycerric acid ค. phosphoglyceraldehyde ง. Hydrogen 37
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน กระดาษคำตอบแบบทดสอบย่อยหลังเรียน เล่มที่ 2 เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ข้อที่ คำตอบ ข้อที่ คำตอบ 1 6 2 7 3 8 4 9 5 10
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน บรรณานุกรม กระทรวงศึกษาธิการ (2551). หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2551. กรุงเทพมหานคร:ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย. กองปฐพีวิทยา กรมวิชาการเกษตร. (2543). ลักษณะอาการขาดธาตุอาหารของพืช (พิมพ์ครั้งที่ 1) กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย จิรัสย์ เจนพาณิชย์(2558). ชีววิทยาสำหรับนักเรียนมัธยมปลาย. กรุงเทพมหานคร : หจก.สามลดา. เชาวน์ ชิโนรักษ์ และพรรณี ชิโนรักษ์(2552). ชีววิทยา 1. กรุงเทพมหานคร : โสภณการพิมพ์ ซีร์สตาร์(2552). ชีววิทยา เล่ม 1. (แปลจาก Biology 1 Concepts and Applications โดยทีมคณาจารย์ ภาควิชาชีววิทยามหาวิทยาลัยขอนแก่น, ผู้แปล). กรุงเทพมหานคร : เจเอสที พับลิชชิ่ง จำกัด. ชุมพล คุณวาส. (2551). สัณฐานวิทยาเบื้องต้นในการระบุชื่อวงศ์พืชดอกสามัญ. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. เทียมใจ คมกฤส. (2546). กายวิภาคของพฤกษ์(พิมพ์ครั้งที่ 5). กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.(2558). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมชีววิทยา เล่ม 3 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (พิมพ์ครั้งที่ 9). กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโลยี. (2561). หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐาน วิทยาศาสตร์วิทยาศาสตร์ชีวภาพ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์(ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้น พื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (พิมพ์ครั้งที่ 1). กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(2564). หนังสือเรียนรายวิชาชีววิทยา เพิ่มเติม เล่ม 3. กรุงเทพมหานคร : สกสค. สำนักงานราชบัณฑิตยสภา. (2560). พจนานุกรมศัพท์พฤกษศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตยสภา (พิมพ์ครั้งที่ 1). กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์คณะรัฐมนตรีและราชกิจจานุเบกษา. https://sites.google.com/site/fruitynt/prayochn 39
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน 40
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เฉลยใบงานที่ 2.1 เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช คำชี้แจง 1. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มทำโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสงของพืช 2. ตั้งชื่อโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ของพืช และกำหนดจุดมุ่งหมายของโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 3. วางแผนการจัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วย แสงของพืช 4. ระบุวิธีการนำเสนอโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง กระบวนการสังเคราะห์ด้วย แสงของพืช 5. นักเรียนแต่ละกลุ่มเขียนรายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ 6. นักเรียนตัวแทนแต่ละกลุ่มนำเสนอโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททดลอง เรื่อง การศึกษาที่ เกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง 41
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน แบบประเมินโครงงานวิทยาศาสตร์ ชื่อโครงงาน……………………………………………………………………………………………………………….……… ที่ รายการประเมิน คะแนนเต็ม คะแนนที่ได้ 1 เนื้อหาของโครงงานมีความน่าสนใจ และเป็นประโยชน์ 10 2 มีกระบวนการพัฒนาโครงงานอย่างเป็นระบบ 10 3 มีการเลือกใช้เครื่องมือ โปรแกรม ได้อย่างเหมาะสม 10 4 การประสานงานและสืบเสาะข้อมูลจากแหล่งเรียนรู้ในชุมชน 10 5 ความคิดสร้างสรรค์ และความน่าสนใจของผลงาน 10 6 ความสมบูรณ์ของผลงาน (เนื้อหา, ภาพประกอบ หรือ อื่นๆ) 10 7 เทคนิคในการนำเสนอโครงงาน 10 8 การนำเสนอเสียงดังฟังชัด และออกเสียงอักขระถูกต้อง 10 9 การนำเสนอโครงงานทันตามเวลาที่กำหนด 10 10 การแต่งกายของผู้นำเสนอโครงงานถูกต้องตามระเบียบ 10 รวม 100 ข้อเสนอแนะ .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. ลงชื่อ...............................................................ผู้ประเมิน (...............................................................) วันที่ .......เดือน ........................ พ.ศ............... 42
เล่มที่ 2 กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดย : นางบุญล้อม แก้วดอน เฉลยใบงาน 2.2 เรื่อง ปฏิกิริยาแสง ตอนที่ 1 การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร คำชี้แจง : พิจารณาภาพ แล้วนำตัวอักษรไปเติมลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กำหนดให้ ____C____ 1. H2O ____E____ 2. P700 ____B____ 3. Hydrolysis ____D____ 4. ADP + Pi → ATP ____A____ 5. P680 ____G____ 6. NADP+ + H+ → NADPH ____F____ 7. Ferredoxin C G B F D E A 43