การสังเคราะห์ด้วยแสง-Photosynthesis

การสั งเคราะห์ ด้วยแสง
Photosynthesis

วนิ ดา ไพสิริภาส



คำนำ

หนั งสืออิเล็กทรอนิ กส์ (e-book) เล่มนี้ มีเนื้ อหาสาระเกี่ยวกับเรื่อง การสังเคราะห์
ด้วยแสง ซึ่งนั กวิทยาศาสตร์ในอดีตได้มีการศึ กษาเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสงจน
สรุ ปได้ว่า คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็ นวัตถุดิบที่สำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสงของ
พืชโดยพืชจะใช้ แสงในกระบวนการสั งเคราะห์ ด้วยแสงได้ผลิตภัณฑ์คือออกซิ เจนและ
น้ำตาล บริเวณที่เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงภายในเซลล์พืชอยู่ที่ คลอโรพลาสต์โดยใน
คลอโรพลาสต์มีโครงสร้างสำคัญคือไทลาคอยด์ที่มีสารสีเป็ นตัวรับพลังงานแสง และ
สโตรมาซึ่งมีเอนไซม์ต่าง ๆ ที่จำเป็ นต่อปฏิกิริยาต่าง ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วย
แสง

ปั จจัยของสิ่ งแวดล้อมที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงได้แก่ ความเข้มแสง
ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ อุณหภูมิ ปริมาณน้ำ และแร่ธาตุ ซึ่งเมื่อพืชได้รับ
ปั จจัยต่างๆ หเล่านี้ อย่างเหมาะสมจะส่งผลให้มีการเจริญเติบโดได้ดี

ผู้จัดทำได้รวบรวมเนื้ อหาสาระเกี่ยวกับเรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง ในหนั งสือ
อิเล็กทรอนิ กส์ (e-book) เล่มนี้ หวังเป็ นอย่างยิ่งว่าผู้สนใจและผู้ศึ กษาจะได้รับประโยชน์
ไม่มากก็น้ อยจากหนั งสือเล่มนี้ และสร้างความรู้ด้วยตนเองเพื่อประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำ
วันได้

วนิ ดา ไพสิริภาส



สารบัญ

เรื่อง หน้ า

คำนำ ก
สารบัญ ข
องค์ประกอบที่ เกี่ยวข้องกับการสั งเคราะห์ แสง 1
ออร์แกเนลที่ เกี่ยวข้องกับกระบวนการสั งเคราะห์ ด้วยแสง 2
การสั งเคราะห์ แสง 3
4
- ปฏิกิริยาแสง 6
- ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ ด้วย Calvin cycle 8
สรุ ป 9
แบบฝึ กหัด เรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง 10
เฉลย แบบฝึ กหัด เรื่อง การสังเคราะห์ด้วยแสง 11
อ้างอิง ค
ประวัติผู้จัดทำ



การสั งเคราะห์ ด้วยแสง

องค์ประกอบที่ เกี่ยวข้องกับการสั งเคราะห์ ด้วยแสง

กระบวนการการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็ นกระบวนการที่มีความสำคัญต่อสิ่ งมีชีวิตบนโลก เพราะเป็ น
กระบวนการทางชีววิทยาที่สามารถนำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาให้สิ่ งมีชีวิตต่างๆได้ใช้ประโยชน์
องค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ประกอบด้วย

1) แสง คือ สิ่ งที่มีคุณสมบัติเป็ นทั้งคลื่นและอนุภาค แสงที่พืชนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง อยู่ใน
ช่วงความยาวคลื่น 400 nm ถึง 700 nm ซึ่งเป็ นช่วงความยาวคลื่นที่มนุษย์มองเห็น

2) รงควัตถุ (pigment) คือสารที่ดูดกลืนแสง สีที่ไม่ถูกดูดกลืนจะเป็ นสีที่สะท้อนออกมาเข้าตาเรา ทำให้ต้นไม้มี
สีสัน เช่น anthocyanin ที่มีสีม่วง พบในกะหล่ำม่วงและดอกอัญชัน เป็ นต้น แต่บางทีรงควัตถุบางชนิ ดก็จะนำ
แสงที่ดูดกลืนมาสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่

1.chlorophyll สะท้อนแสงสีเขียว ดูดกลืนสีน้ำเงิน -
แดงมาใช้ มี Mg และ N เป็ นองค์ประกอบสำคัญมี
หลายชนิ ดทั้ง chlorophyll a b c และ d

2.carotenoid แบ่งเป็ นcarotene สะท้อนแสงสีส้ม
แดง และ xanthophyll สะท้อนแสงสีส้มเหลืองมี
ชีวิตทุกชนิ ดที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้จะ
มีcarotenoid เป็ นสารต้านอนุมูอิสระ ช่วยป้ องกัน
อันตรายที่กิดจากแสง นอกเหนื อไปจากการดูด
กลืนคลื่นแสงมาใช้

3. phycobillin แบ่งเป็ น phycocyanin สะท้อน
แสงสีน้ำเงิน และ phycoerythrin สะท้อน
แสงสี แดง

4. bacteriochlorophyll พบในแบคที่เรียที่
สังเคราะห์ด้วยแสงได้ เช่น green bacteria,
purple sulfur bacteria. green sulfur
bacteria

รงควัตถุแต่ละชนิ ดสามารถดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นแตกต่างกัน แสดงได้ด้วยเส้นกราฟ absorption

spectrum ของรงควัตถุชนิ ดต่างๆ และเมื่อรงควัตถุหลายชนิ ดมาทำงานด้วยกันใน chloroplast

จะทำให้สิ่ งมีชีวิตนั้ นๆสังเคราะห์ด้วยแสงที่ความยาวคลื่นต่างๆได้แตกต่างกัน แสดงได้ด้วยเส้นกราฟ

action spectrum

action spectrum=อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

absorption spectrum= การดูดกลืนแสง

ออร์เกเนลล์ (organelles) ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

สิ่ งมีชีวิตพวกยูคาริโอต : จะมีรงควัตถุในการสังเคราะห์ด้วยแสงบรรจุอยู่ในคลอโรพลาสต์(chloroplast)
- คลอโรพลาสต์เป็ นออร์เกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น
- ภายในคลอโรพลาสต์มีของเหลว ที่เรียกว่า stroma

ซึ่งบรรจุเอนไซม์ที่ใช้ในการสังเคราะห์ ด้วยแสง, 70s ribosome, RNA, DNA
- เยื่อภายในคลอโรพลาสต์ที่พับซ้อนไปมา เรียกว่า Thylakoid membrane หรือ

Lamella หรือเรียกว่า Thylakoid เฉยๆก็ได้ มีความสำคัญคือ เป็ นที่อยู่ของรงควัตถุต่างๆ
- บางส่วนของ thylakoid membrane จะพับและวางซ้อนกันเป็ นตั้งของเหรียญ เรียกเหรียญ

แต่ละอันว่า Grana thylakoid เรียกตั้งของเหรียญว่า Grana หรือ Granum แต่ละตั้งเชื่อมด้วย
Stroma lamella (เรียก granum และ stroma lamella รวมกันว่า thylakoid membrane
(เยื่อหุ้มไทลาคอยด์))

- ใน thylakoid membrane จะมีช่อง เรียกช่องนี้ ว่า lumen
สิ่ งมีชีวิตพวกโพรคาริโอต : จะสังเคราะห์ด้วยแสงที่เยื่อ photosynthetic lamella ใน cytoplasm

โครงสร้างชั้นต่างๆของคลอโรพลาสต์

การสั งเคราะห์ ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) เป็ นกระบวนการที่สิ่ งมีชีวิตเปลี่ยนพลังงานแสงที่ได้รับจาก
ดวงอาทิตย์เป็ นพลังงานเคมี เราจึงเรียกกระบวนการนี้ ได้อีกชื่อหนึ่ งว่า photochemical reaction ที่สำคัญ
กระบวนการนี้ ยังถือได้ว่าเป็ นกระบวนการเดียวที่สามารถนำพลังงานแสงเข้ามาสู่ระบบนิ เวศ โดยทั่วไปแบ่ง
เป็ น 2 กระบวนการ และแต่ละกระบวนการจำเป็ นต้องใช้แสง ได้แก่
1) ปฏิกิริยาแสง (light reaction) เกิดที่ thylakoid membrane นำพลังงานแสงมาสร้าง NADPH และ ATP
2) ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 fixation reaction) ด้วย Calvin cycle เกิดที่ stroma โดย
นำ NADPH และ ATP ที่ได้มาเปลี่ยน CO2 เป็ นน้ำตาล

ปฏิกิริยาแสง (light reaction)

1.1 สถานที่เกิดปฏิกิริยา : Thylakoid membrane
1.2 องค์ประกอบที่สำคัญ :

(1) ระบบแสง (photosystem : PS) คือ หน่ วยสังเคราะห์ด้วยแสงที่อยู่บน thylakoid
membrane แบ่งออกเป็ น 2 ชนิ ด ตามความยาวคลื่นของพลังงานที่ใช้กระตุ้น

(1.1) Photosystem I : รับพลังงานแสงได้ดีที่ความยาวคลื่น 700 nm = P700 = PSI
(1.2) Photosystem II : รับพลังงานแสงได้ดีที่ความยาวคลื่น 680 nm = P680 = PSII
(2) Antenna คือ กลุ่มของรงควัตถุต่างๆที่ฝั งตัวอยู่บนโปรตีน และเป็ นส่วนหนึ่ งของระบบ
แสง (PS)
(3) ศูนย์กลางปฏิกิริยาของระบบแสง (reaction center) คือ chlorophyll a ชนิ ดพิเศษ
ที่จะขึ้นมารับพลังงานแสงที่ถูกถ่ายทอดมาจากความร่วมมือของระบบแสงและ antenna
การที่ขึ้นมารับนี้ พลังงานดังกล่าวจะต้องถ่ายทอดมาจนถึงค่าพลังงานกระตุ้นนั้ นๆ

การถ่ายทอดอิเล็กตรอนเกิดขึ้น 2 แบบ คือการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็ นวัฏจักร
และการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็ นวัฏจักร

การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็ นวัฏจักร

การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็ นวัฏจักร

การถ่ายทอด e- แบบเป็ นวัฎจักร (cyclic electron transfer) เพราะใน Calvin cycle ใช้
ATP มากกว่า NADPH จึงเกิดการถ่ายทอดแบบนี้ เพื่อเพิ่มปริมาณATP โดยเริ่มเมื่อตัวรับ
อิเล็กตรอนตัวสุดท้าย คือ ferredoxin ซึ่งเป็ นโปรตีนที่มีเหล็กเป็ นองค์ประกอบ รับ e- จาก
PSI แล้ว มันจะเอาไปถ่ายทอด e- สร้าง ATP โดย photophosphorylation ก่อนจะเอา e- ไป
โปะใส่ PSI ตามเดิม วนเช่นนี้ ไปเรื่อยๆ

ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 fixation reaction)
ด้วย Calvin cycle

2.1 สถานที่เกิด : stroma ของ chloroplast (รงควัตถุสีเขียวที่อยู่ในเซลล์)
2.2 CO2 fixation ด้วย Calvin cycle (หรือ Calvin-Benson cycle) ในพืชประเภท ต่างๆ

(1) พืช C3 หรือพืชทั่วไป จะเกิดกระบวนการนี้ ใน stroma ของ chloroplast
ที่ mesophyll cell
(2) พืช C4 หรือพืชในเขตร้อน จะเกิดกระบวนการนี้ ใน stroma ของ
chloroplast ที่ bundle sheat cell
(3) พืช CAM (Crassulacean acid metabolism) หรือพืชแห้งแล้ง จะเกิด
กระบวนการนี้ ใน stroma ของ chloroplast ที่ mesophyll cell

ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน คือ



ปฏิกิริยาขั้นที่ 1 Carboxylation หรือ Carbondioxide fixation

(1) เริ่มต้นจากสารตั้งต้นคือ RuBP (Ribulose-1,5-bisphosphate) ซึ่งเป็ นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 5
อะตอมและหมู่ฟอสเฟต 2 หมู่ โดย RuBP
(2) RuBP จะทำปฏิกิริยารวมตัวกับ CO2 มีตัวเร่งปฏิกิริยา คือ เอนไซม์ Rubisco
(ribulose bisphosphate carboxylase oxygenase)
(3) ได้เป็ นสารประกอบใหม่ที่มีคาร์บอน 6 อะตอม สารที่เกิดขึ้นใหม่นี้ เป็ นสารไม่เสถียรจะสลาย
ไปเป็ นกรดที่มีคาร์บอน 3 อะตอม และหมู่ฟอสเฟต 1 หมู่ คือ PGA
(phosphoglycerate) จำนวน 2 โมเลกุล
** ซึ่ง PGA จัดเป็ นสารเสถียรตัวแรกของวัฏจักร

ปฏิกิริยาขั้นที่ 2 Reduction
(1) PGA ที่ได้จากปฏิกิริยาขั้นที่ 1 จะรับ e- จาก NADPH (นั่ นคือเป็ นการนำ PGA
มารีดิวซ์ด้วย NADPH) และทำปฏิกิริยาพลังงานจากการสลายตัวของ ATP ที่ได้จากปฏิกิริยา
แสง (light reaction)
(2) จนได้ PGAL (phosphoglyceraldehyde ; glyceraldehydes-3-phosphate : G3P)
เป็ นสารที่ประกอบด้วยคาร์บอน 3 อะตอมและฟอสเฟต 1 หมู่

ปฏิกิริยาขั้นที่ 3 Regeneration
เป็ นขั้นตอนที่จะสร้าง RuBP ขึ้นมา ใหม่เพื่อกลับไปรับคาร์บอนไดออกไซด์อีกครั้ง
(1) น้ำตาล PGAL ที่เกิดขึ้น 6 โมเลกุลนั้ น จะเปลี่ยนแปลงต่อไป โดย 5 โมเลกุลของ PGAL
ทำปฏิกิริยากับพลังงานจากการสลายตัวของ ATP ที่ได้จากปฏิกิริยาแสง
จำนวน 3 โมเลกุล
(2) หลังจากนั้ นจะเปลี่ยนไปเป็ น RuBP 3 โมเลกุล

2.4 Calvin cycle ที่สมบูรณ์ 1 รอบ จะได้ PGAL (น้ำตาลที่มี C 3 อะตอม) 1 โมเลกุล
ออกมา โดยต้องใช้ 9 ATP และ 6 NADPH
2.5 ถ้าหากต้องการกลูโคส (น้ำตาลที่มี C 6 อะตอม) 1 โมเลกุล ต้องเกิด
Calvin cycle 2 รอบ สารต่างๆที่ใช้ก็จะต้องเพิ่มขึ้นเป็ น 2 เท่า

สรุ ป





อ้างอิง

จิรัสย์ เจนพาณิชย์. BIOLOGY for high school students.(พิมพ์ครั้งที่ 22).
กรุ งเทพ:บูมคัลเลอร์ไลน์ ,2561.

โยธิน จูประสงค์. เอกสารประกอบการสอน ภาควิชาพฤกษศาสตร์คณะวิทยาศาสตร์
มหาวิทยาลัยมหิดล บทที่13 กระบวนการการสังเคราะห์ด้วยแสง. (ออนไลน์ ). จาก
http://ppondjuprasong.weebly.com/uploads/7/9/4/1/79419086/
photosynthesis_handout.pdf. สืบค้นเมื่อ 23 กุมภาพันธ์ 2565.

พรพัชรินทร์ น้ อยพานิ ช. แบบฝึ กหัด การสังเคราะห์ด้วยแสง. (ออนไลน์ ). จาก
https://es.liveworksheets.com/qo2310365na. สืบค้นเมื่อ 24 กุมภาพันธ์ 2565.



ประวัติผู้จัดทำ




ชื่อ : นางสาววนิ ดา ไพสิริภาส
ชื่อเล่น : ทราย
รหัสนั กศึ กษา 63040111111
นั กศึ กษาชั้นปี ที่ 2 สาขาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและชีววิทยา
คณะครุ ศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี
E-mail : [email protected]

THANK YOU