การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

หน่วยการเรียนรู้ที่ 2
การดำรงชีวิตของพืช


by.นางสาวกิ่งกาญจน์ ตู้ภูมิ

การสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร

มีปัจจัยใดบ้างที่จำเป็นต่อกระบวนการ
สังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นอย่างไร

การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้และเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้ กระบวนการสร้างอาหาร
ของพืชเรียกว่า กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งมีน้ำ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบ มีแสงและคลอโรฟิลล์ช่วยทำ ให้ได้ผลิตภัณฑ์ คือ
น้ำตาล น้ำและแก๊สออกซิเจน ปัจจัยที่สำคัญ ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่ คลอโรฟิลล์แสง แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแร่ธาตุ
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชช่วยให้เกิดการหมุนเวียนของแก๊สและแร่ธาตุ ในดิน ทำให้เกิดความสมดุลตามธรรมชาติซึ่งเป็นประโยชน์ต่อ
สิ่งมีชีวิตบนโลก การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชสีเขียวใช้พลังงานแสงเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี โดยมีน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เป็น

วัตถุดิบ ปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แสงเขียนสรุปได้ดังนี้

ผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสงนอกจากออกซิเจนแล้ว จะได้คาร์โบไฮเดรตเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน6 อะตอม คือกลูโคส, น้ำ และพลังงานที่สะสมใน
รูปสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะนำไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม เพื่อสร้างสารประกอบอื่น ๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีพ อาหารที่
พืชสร้างขึ้นมานี้นอกจากจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตเองแล้ว ยังเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งมวลที่ไม่สามารถสร้างอาหารโดยกระบวนการสังเคราะห์
แสง ตลอดทั้งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึมต่าง ๆ และการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายรวมทั้งมนุษย์ด้วย ดังนั้นการ
ศึกษาเกี่ยวกับการสังเคราะห์แสงของพืชจะเป็นแนวทางในการนำไปประยุกต์ใช้ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของผลผลิตให้เพียงพอต่อการดำรงชีพ

ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ

แหล่งที่เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นได้ที่ทุกส่วนของต้นพืชที่มีสีเขียว โดยมีใบเป็นส่วนที่ทำหน้าที่นี้โดยตรง ตามปกติใบของพืชจะกางออกให้ได้รับแสง
สว่างเต็มที่และก้านใบมักจะมีการบิดตัวตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เพื่อให้ใบได้รับแสงแดดอยู่เสมอ ผิวด้านบนส่วนที่รับแสงเรียกว่าหลังใบ
ส่วนผิวด้านล่างที่ไม่ได้รับแสงเรียกว่าท้องใบ ทางด้านหลังใบมักมีสีเขียวเข้มและผิวเรียบกว่าทางด้านท้องใบ แต่เส้นใบทางด้านท้องใบจะนูนออกมา

เห็นได้ชัดเจนกว่า

สำหรับปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงของพืชที่นั้นเกิดขึ้นได้เฉพาะช่วงเวลาที่มีแสง
ผลผลิตที่ได้จากปฏิกิริยาช่วงนี้นำไปใช้ในปฏิกิริยาไม่ใช้แสง ซึ่งไม่จำเป็นต้องมี
แสงก็สามารถเกิดปฏิกิริยาช่วงนี้ได้ กระบวนการนี้จะเกิดในออร์แกเนลล์ของพืช

ที่เรียกว่า “คลอโรพลาสต์ (Chloroplast)”

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นบริเวณส่วนที่เป็นสีเขียวของพืช เช่น ใบ สีเขียวของใบไม้ เกิดขึ้นจาก
สารคลอโรฟิลล์ ซึ่ง ทำหน้าที่รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ คลอโรฟิลล์พบอยู่ในคลอโรพลาสต์

คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) เป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งในเซลล์พืช ภายในคลอโรพลาสต์มี
คลอโรฟิลล์เป็นองค์ประกอบ ซึ่งสามารถดูดกลืนพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้ในกระบวนกาสังเคราะห์
ด้วยแสง คลอโรพลาสต์ในพืชชั้นสูง

คลอโรพลาสต์ เป็นแหล่งที่เกิดการสังเคราะห์โปรตีน คลอโรพลาสต์ประกอบไปด้วยเนื้อเยื่อ 2 ชั้น
เนื้อเยื่อชั้นในจะ แผ่เข้าไปข้างใน กลายเป็นโครงสร้างย่อย ๆ ประกอบด้วยเยื่อ บาง ๆ เรียกว่าลา
เมลลา (lamella) บริเวณรอบ ๆ ลาเมลลาจะมี สโตรมา(Stroma) ลาเมลลาเป็นแผ่นกลม ๆ บาง ๆ
เรียงซ้อน เป็นตั้ง ๆ เรียกว่า แกรนัม (granum) และเรียกลาเมลลาแต่ละ แผ่นในแกรนัมว่า ไทลา
คอยด์(thylakoid) ลาเมลลาที่เชื่อมอยู่ ระหว่าง แกรนัม เรียกว่า สโตรมาลาเมลลา โมเลกุลของสาร
ที่ใช้ในปฏิกิริยาที่ใช้แสงจะอยู่ที่ผนังของเยื่อ หุ้มไทลาคอยด์ สโตรมาลาเมลลสและไทลาคอยด์จะมี
เอนไซม์ ที่นำไปใช้ในปฏิกิริยาของวัฏจักรคัลวิน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาไม่ใช้แสงไทลาคอยด์

ปัจจัยที่มีผลต่อการสังเคราะห์แสง

1. ความเข้มของแสง
ถ้ามีความเข้มของแสงมาก อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อุณหภูมิกับความเข้มของแสง มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง
ร่วมกัน คือ ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นเพียงอย่างเดียว แต่ความเข้มของแสงน้อยจะไม่ทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์ด้วย
แสงจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงขีดหนึ่งแล้วอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดต่ำลงตามอุณหภูมิและความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้นอุณหภูมิที่เหมาะสมอยู่
ในช่วง 0-35 °C หรือ 0-40 °C ถ้าอุณหภูมิสูงกว่านี้ อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดลง ทั้งนี้เนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็น
ปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์ควบคุม และการทำงานของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
ถ้าความเข้มของแสงน้อยมาก จนทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเกิดขึ้นน้อยกว่ากระบวนการหายใจ น้ำตาลถูกใช้หมดไป พืชจะไม่
สามารถมีชีวิตอยู่ได้ อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชไม่ได้ ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (คุณภาพ) ของ
แสง และช่วงเวลาที่ได้รับ เช่น ถ้าพืชได้รับแสงนานจะมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงดีขึ้น แต่ถ้าพืชได้แสงที่มีความเข้มมากๆ ในเวลานานเกิน
ไป จะทำให้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงชะงัก หรือหยุดลงได้ทั้งนี้เพราะคลอโรฟิลล์ถูกกระตุ้นมากเกินไป ออกซิเจนที่เกิดขึ้นแทนที่จะออกสู่
บรรยากาศภายนอก

2. ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์
ถ้าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เพิ่มขึ้นจากระดับปกติที่มีในอากาศ อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วย
จนถึงระดับหนึ่งถึงแม้ว่าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์จะสูงขึ้น แต่อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้สูงขึ้นตามไปด้วย และถ้าหากว่าพืชได้
รับคาร์บอนไดออกไซด์ ที่มีความเข้มข้นสูงกว่าระดับน้ำแล้วเป็นเวลานานๆ จะมีผลทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงลดต่ำลงได้

3.อุณหภูมิ
อุณหภูมิ นับว่าเป็นปัจจัยที่มีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดยทั่วไปอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
10-35 °C ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นกว่านี้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดต่ำลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงที่อุณหภูมิสูงๆ ยังขึ้น
อยู่กับเวลาอีกปัจจัยหนึ่งด้วย กล่าวคือ ถ้าอุณหภูมิสูงคงที่ เช่น ที่ 40 °C อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดลงตามระยะเวลาที่เพิ่มขึ้น ทั้งนี้เพราะ
เอนไซม์ทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิพอเหมาะ ถ้าสูงเกิน 40 °C เอนไซม์จะเสื่อมสภาพทำให้การทำงานของเอนไซม์ชะงักลง ดังนั้นอุณหภูมิจึงมี
ความสัมพันธ์ต่อการสังเคราะห์แสงด้วย

4. น้ำ
น้ำ (H2O) ถือเป็นวัตถุดิบที่จำเป็นต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (แต่ต้องการประมาณ 1% เท่านั้น จึงไม่สำคัญมากนักเพราะพืชมีน้ำ
อยู่ภายในเซลล์อย่างเพียงพอ) อิทธิพลของน้ำมีผลต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในส่วนช่วยกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น
อย่างสมบูรณ์

5. ธาตุอาหาร
เนื่องจากคลอโรฟิลล์มีแมกนีเซียมและไนโตรเจนเป็นธาตุที่อยู่ในโมเลกุลด้วย ดังนั้นหากมีการขาดธาตุทั้งสองจะทำให้การสังเคราะห์แสงลดลง

1. พืชใช้สิ่งใดในการสังเคราะห์ด้วยแสง

แสง แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คลอโรฟิลล์ และน้ำ

2. พืชได้สิ่งใดหลังการสังเคราะห์ด้วยแสง



พด้ื

3. สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงควรเป็นอย่างไร

สูตรการสังเคราะห์แสง 6CO 2 + 6H O2 C 6H O12 6 + 6O 2

คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ น้ำตาล ออกซิเจน

ออก3ไซจ.ดา์กแสสลมมะกนา้กำรกเาปา็รนรสวักังตเคถาุรดิราบะสหแั์ดลง้วะเยไดคแ้นส้รงำตาพาืะลชกจหลำ์ูเโดปค็้นสวต้แยอกง๊สแใชอ้สอคกลงซอิโเคจรฟนิวลแรล์ลเะแปนส้็งำนเแปก็อ๊นสผคยล่าิตาร์บภงัอณไนฑ์รไทีด่เกิด

ขึ้น น้ำตาลกลูโคสพืชจะนำไปใช้ในการดำรงชีวิตหรือเก็บสะสมในส่วนต่าง ๆ ของพืชในรูปของ
แป้ง ออกซิเจน และน้ำซึ่งอยู่ในรูปของไอน้ำจะถูกปล่อยออกทางปากใบสู่อากาศ