บทที่11 23

บทท่ี11

จดั ทำโดย
นำงสำว ศริ ิพร แก้วเรือง ม5/8 เลขที่23

นำเสนอโดย
คณุ ครู นำงสำวนิชำภำ พฒั น์วิชยั โชติ

กำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์Carbon dioxide กำรถำ่ ยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็นวฏั จกั รcyclic electron
transfer
fixation ปฏกิ ิริยำทเ่ี กิดขนึ ้ ในกระบวนกำรสงั เครำะห์ด้วยแสง มี 2
ปฏกิ ิริยำใหญ่ๆคือ
ปฏิกิริยำกำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์ รู้จกั กนั ในอีกช่ือหนงึ่ วำ่
Calvin Cycle ซง่ึ เป็นปฏกิ ิริยำที่นำพลงั งำนจำก ATP 1. ปฏกิ ิริยำใช้แสง (Light Reaction) เป็นปฏิกิริยำที่
และ NADPH ทีไ่ ด้จำกปฏิกิริยำทต่ี ้องใช้แสง มำใช้ในกำร พชื รับพลงั งำนแสงมำใช้สร้ำงสำรอินทรีย์พลงั งำนสงู 2 ชนิด
สร้ำงโมเลกลุ ของสำรอนิ ทรีย์จำกสำรอนินทรีย์ สำรอินทรีย์ คอื ATP และ NADPH โดยใช้นำ้ เข้ำร่วมปฏกิ ิริยำและได้
เหลำ่ นีเ้องเป็นต้นกำเนิดให้เกิดกำรนำพลงั งำนท่ีเก็บไว้ใน ก๊ำซออกซเิ จนเป็นผลติ ผลพลอยได้
โมเลกลุ ไปใช้ในกระบวนกำรตำ่ งๆ ของพชื ตอ่ ไป รวมทงั้ กำร
สร้ำงสำรชนิดอืน่ ๆ เกิดกำรเจริญเตบิ โต ตลอดจนเป็นแหลง่ 2. ปฏกิ ิริยำไมใ่ ช้แสง (Dark Reaction) เป็น
อำหำรของผ้บู ริโภคลำดบั ถดั ขนึ ้ ไป ปฏิกิริยำทพี่ ชื สร้ำงนำ้ ตำล โดยนำ ATP และ NADPH จำก
ปฏิกิริยำใช้แสงมำใช้

กำรถ่ำยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบไม่เป็นวฏั จกั รnon cyclic คลอโรฟิลล์ ( chlorophyll)

electron transfer
ปฏกิ ิริยำท่ไี ม่ต้องใช้แสงเป็นปฏกิ ิริยำท่เี กิดภำยในสโตรมำของ เป็นสำรประกอบทีพ่ บได้ในสว่ นท่ีมสี ีเขียวของพืช โดยพบมำก

คลอโรพลำสต์ โดยเป็นปฏกิ ิริยำเคมีล้วนๆ (Chemical ทีใ่ บของพชื นอกจำกนีย้ งั พบได้ท่ีแบคทเี รียทสี่ ำมำรถสงั เครำะห์

reaction) โดยปฏิกิริยำนีไ้ ม่ต้องกำรแสงสวำ่ ง (ไมม่ ีแสง ด้วยแสงได้ และยงั พบได้ในสำหร่ำยเกือบทกุ ชนิด นอกจำกนี ้

สวำ่ งก็ได้ ) แตต่ ้องกำร ATP และ NADPH + (ซงึ่ มี คลอโรฟิลล์ทำหน้ำทเ่ี ป็นโมเลกลุ รับพลงั งำนจำกแสง และนำ
พลงั งำนศกั ด์ิสงู อยใู่ นโมเลกลุ ) จำกปฏกิ ิริยำทต่ี ้องใช้แสง โดย พลงั งำนดงั กลำ่ วไปใช้ในกำรสร้ำงพลงั งำนเคมีโดย
นำมำใช้กำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์ (ซง่ึ มีพลงั งำนศกั ดใ์ิ น กระบวนกำรสงั เครำะห์ด้วยแสง เพือ่ สร้ำงสำรอนิ ทรีย์ เช่น

โมเลกลุ ต่ำในบรรยำกำศให้เป็นคำร์โบไฮเดรต ซง่ึ มีพลงั งำน นำ้ ตำล และนำไปใช้เพือ่ กำรดำรงชีวติ [1] คลอโรฟิลล์ อย่ใู น
ศกั ดอ์ิ ยใู่ นโมเลกลุ สงู ) ดงั นนั้ ปฏกิ ิริยำนีจ้ งึ เรียกได้อีกอย่ำงว่ำ โครงสร้ำงทเี่ รียกวำ่ เยื่อห้มุ ไทลำคอยด์ (thylakoid

ปฏิกิริยำกำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์ ( carbondioxide membrane) ซงึ่ เป็นเยื่อห้มุ ท่อี ยภู่ ำยใน คลอโรพลำสต์

fixation ) สำหรับบคุ คลแรกทใี่ ช้คำวำ่ dark reaction (chloroplast)[2]

คอื เอฟ.เอฟ.แบลคแมน (F.F. Flack Man) เม่ือปี พ.ศ.

2448 (ค.ศ. 1905)

คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้ำ (Electromagnetic waves คำร์บอกซเิ ลชนั carboxylation

แสง คอื คลน่ื แม่เหล็กไฟฟำ้ (Electromagnetic ปฏกิ ิริยำขนั้ ท่ี 1 Carboxylation เป็นปฏิกิริยำตรึง

waves เรียกย่อๆ วำ่ EM) ซงึ่ ประกอบด้วย สนำมแม่เหลก็ คำร์บอนไดออกไซด์ คำร์บอนไดออกไซด์จะเข้ำสวู่ ฏั จกั รคลั วนิ
และสนำมไฟฟำ้ เคลือ่ นทที่ ำมมุ ตงั้ ฉำกกนั ระยะทำงระหวำ่ ง โดยกำรทำปฏกิ ิริยำกบั RuBP มีเอนไซม์ ribose
biphosphate carboxylase เรียกยอ่ ๆวำ่ rubisco
ยอดคลนื่ หนงึ่ ถงึ ยอดคล่ืนถดั ไปเรียกวำ่ ควำมยำวคลื่น
เป็น Catalyst เม่ือ RuBP ซงึ่ เป็นสำรที่มคี ำร์บอน 5
(Wavelength) ดงั ภำพท่ี 1 อะตอม เข้ำรวมกบั CO2ได้สำรประกอบใหม่ท่ีมีคำร์บอน 6

อะตอม เป็นสำรท่ีไมค่ งตวั

แคโรทีน ( carotene) แคโรทนี อยด์ (carotenoid)

แคโรทนี (องั กฤษ: carotene) เป็นสำรเคมีท่พี บมำกในผกั แคโรทนี อยด์ (carotenoid) เป็นรงควตั ถุ (pigment)
ผลไม้ทม่ี ีสีแดง ส้ม เหลือง และเขียว หำกร่ำงกำยได้รับสำรนี ้ สเี หลอื ง ส้ม แดง และส้ม-แดง พบทว่ั ไปในพชื และสิ่งมีชีวติ ท่ี

ตดิ ตอ่ กนั เป็นเวลำ 2 สปั ดำห์จะเกิดกำรสะสมและทำให้ตบั สำมำรถสงั เครำะห์ด้วยแสงได้ ทำงำนร่วมกบั คลอโรฟิลส์

ทำงำนหนกั เน่ืองจำกต้องขบั สำรแคโรทีนอยด์ออกจำกร่ำงกำย (chlorophyll) ซง่ึ เป็นรงควตั ถทุ มี่ ีสีเขียว ทำหน้ำท่ี ดดู ซบั
อยตู่ ลอดเวลำ และจะทำให้ผวิ เปลี่ยนเป็นสเี หลอื งส้มโดย พลงั งำนจำกแสงอำทติ ย์ เพอ่ื กำรสงั เครำะห์แสงและชว่ ยกำร

เฉพำะทีฝ่ ่ำมือและฝ่ำเท้ำ ปอ้ งกนั ได้โดยเพยี งหยดุ กิน ร่ำงกำย เจริญเติบโตของพชื และปอ้ งกนั อนั ตรำยจำกแสง

จะคอ่ ย ๆ ปรับสภำพและกลบั มำเป็นปกติ (photoprotective agents) ในอตุ สำหกรรมอำหำร

ใช้เป็นสีผสมอำหำร (food color) จำกธรรมชำติ เป็นกลมุ่
สำรทมี่ ีมีประโยชน์ตอ่ สขุ ภำพร่ำงกำย ช่วยต้ำนอนมุ ลู อิสระ

(antioxidant)

จดุ อ่ิมตวั ของคำร์บอนไดออกไซด์carbon dioxide จดุ อิ่มตวั ของแสงlight saturation point

saturation point
เม่ือควำมเข้มข้นของคำร์บอนไดออกไซด์ในอำกำศเพ่ิมมำกขนึ ้ แสงอำทิตย์ที่สอ่ งลงมำยงั โลกมีปริมำณแตกตำ่ งกนั ไปขนึ ้ กบั
อตั รำกำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์ก็จะสงู ขนึ ้ เรื่อยๆ เชน่ กนั แต่ ตำแหนง่ บนพืน้ โลกและฤดกู ำลแสงบำงสว่ นจะถกู ดดู และ
เมื่อควำมเข้มข้นของคำร์บอนไดออกไซด์ในอำกำศเพม่ิ มำกขนึ ้ สะท้อนโดยบรรยำกำศทห่ี อ่ ห้มุ โลก แสงท่ีสำมำรถผ่ำน
ถงึ จดุ หนงึ่ อตั รำกำรตรึงคำร์บอนไดออกไซด์สทุ ธิจะไม่เพ่มิ ขนึ ้ บรรยำกำศและผำ่ นมำกระทบผิวโลก พืชสำมำรถดดู กลืนไว้ได้
เรียกวำ่ คำ่ ควำมเข้มข้นของคำร์บอนไดออกไซด์ ณ จดุ นีว้ ำ่ จดุ เพียงร้อยละ 40 ในร้อยละ 40 นี ้จะเกิดกำรสะท้อนและส่อง
อิ่มตวั ของคำร์บอนไดออกไซด์
ผ่ำนไปร้อยละ 8 และสญู เสยี ไปในรูปควำมร้อนร้อยละ 8 มี

เพยี งร้อยละ 5 เท่ำนนั้ ทพ่ี ชื นำไปใช้สร้ำงคำร์โบไฮเดรตด้วย

กระบวนกำรสงั เครำะห์ด้วยแสง สว่ นอีกร้อยละ 19 นนั้ สญู เสีย

ไปในกระบวนกำรเมแทบอลซิ มึ ของพืช

แซนโทฟิลล์ (Xanthophyll) ปฏิกิริยำแสง (Light reaction)

แซนโทฟิลล์ (Xanthophyll) เป็นสำรในตระกลู แคโรที ปฏิกิริยำทพ่ี ชื ดดู กลืนแสงไว้ในคลอโรพลำสต์และเปลย่ี น
นอยด์ (carotenoid) ชนิดหนงึ่ เป็นรงควตั ถุ พลงั งำนแสงให้เป็นพลงั งำนเคมีในรูปของ ATP และ
(pigment) ท่ีมีสีเหลอื ง เป็นอนพุ นั ธ์แคโรทีนอยด์ท่มี ี NADPH ทพ่ี ืชสำมำรถนำไปใช้ตอ่ ได้
ออกซิเจน สำรที่อยใู่ นกลมุ่ นีไ้ ด้แก่ แอสตำแซนธิน
ปฏกิ ิริยำใช้แสง เป็นกำรถ่ำยทอดอเิ ลก็ ตรอนผ่ำนรงควตั ถุ
(astaxanthin) ที่เรียกวำ่ แอนเทนนำ (antenna)โดยแอนเทนนำ
แหลง่ ทพี่ บ ประกอบด้วยแคโรทนี อยด์ คลอโรฟิลล์บี คลอโรฟิลล์เอ และ
พบมำกในพืช เช่น สเี หลอื งของเนือ้ มะมว่ งสกุ เมลด็ ข้ำวโพด ศนู ย์กลำงปฏกิ ิริยำของระบบแสงหรือ Reaction center
และดอกดำวเรือง กำรถำ่ ยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบง่ เป็น 2 ประเภทคอื กำรถ่ำยทอด
อิเลก็ ตรอนแบบไมเ่ ป็นวฏั จกั ร (non-cyclic electron
transfer) และกำรถ่ำยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็นวฏั จกั ร
(cyclic electron transfer)

ปัจจยั จำกดั "limiting factor" โฟตอนphoton

ปัจจยั จำกดั "limiting factor" พลงั งำนของโฟตอน
กฎปริมำณต่ำสดุ ของไลบิก (Leibig’s law of โฟตอนเป็นอนภุ ำคของแสง ซง่ึ ไมม่ ีมวล แตเ่ คลื่อนท่ี
minimum)
ด้วยควำมเร็ว 300,000,000 เมตร/วินำที พลงั งำนของโฟตอน
“ส่งิ มีชีวติ ทกุ ชนิดต้องกำรแร่ธำตุ และสภำวะแวดล้อมท่ี แปรตำมควำมถี่ แตแ่ ปรผกผนั กบั ควำมยำวคลนื่ กลำ่ วคือ โฟ
จำเป็นตอ่ กำรดำรงชีวิตในอตั รำสว่ นทไี่ มเ่ ทำ่ กนั โดยคำ่ ควำม ตอนของรังสคี ลน่ื สนั้ ยอ่ มมีพลงั งำนมำกกวำ่ โฟตอนของรังสี
ต้องกำรนีจ้ ะมีคำ่ ใกล้เคยี งกบั คำ่ ต่ำสดุ ทสี่ ่ิงมีชีวติ จะสำมำรถ คลื่นยำว ดงั เช่น โฟตอนของรังสีอลุ ตรำไวโอเลต็ มีพลงั งำน
ดำรงอย่ไู ด้ ซง่ึ ถ้ำตำ่ ไปกวำ่ นีก้ ็จะทำให้สิ่งมีชีวิตนนั้ ตำยไป” มำกกวำ่ รังสีอนิ ฟรำเรด

โฟโตเรสไพเรชันPHOTORESPIRATION ระบบแสงphotosystem ps

โฟโตเรสไพเรชันหรือการหายใจแสงหมายถงึ การใช้ เกิดทบี่ ริเวณเย่ือไทลำคอยด์ เพรำะคลอโรฟิลล์และแคโรที
แก๊สออกซิเจนและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ใน นอยด์ไมค่ อ่ ยละลำยนำ้ เลยฝังอยใู่ นฟอสโฟลพิ ิด นอกจำกนีย้ งั
ขณะท่ี พืชสังเคราะห์ด้วยแสง โดยมีลักษณะท่ีแตกต่าง
จากการหายใจปกตเิ พราะไม่ได้ใช้น้า้ ตาลกลูโคสเป็ น มีอิเลก็ ตรอนวง่ิ ไปมำ จงึ ต้องใช้โปรตนี ขนสง่ และโปรตีนพวกนี ้
สารตัง้ ต้นและ ไม่มกี ระบวนการไกลโคไลซสี และวัฏ ก็ฝังอยใู่ นเยื่อไทลำคอยด์
จกั รเครปส์ แต่จะใช้สาร RuBP เป็ นสารตงั้ ต้นท้า ปฏิกิริยำที่เกิดขนึ ้ ในปฏกิ ิริยำใช้แสง
ปฏิกิริยากับแก๊สออกซเิ จน และผ่านวิถีไกลโคเลต
กำรถำ่ ยทอดอเิ ลก็ ตรอนแบบเป็นวฏั จกั ร

(Cyclic Electron Transfer)

- เป็นกำรถ่ำยทอดอิเลก็ ตรอนในระบบแสง I เพียง

ระบบเดยี ว

- มีกำรถ่ำยทอดอเิ ลก็ ตรอนจำก P700 ไปยงั

Ferridoxin, Cytochrome Complex,
Plastocyanin และ PSI
- มีกำรสร้ำง ATP ผำ่ นทำง Cytochrome

Complex

ระบบแสงphotosystem i;psi ระบบแสงphotosystem ii;psii

1) สำรสรี ะบบท่ี 1 ( Pigment system I ) ทำหน้ำทร่ี ับ 2) สำรสรี ะบบท่ี 2 ( Pigment system II ) ทำหน้ำทร่ี ับ
พลงั งำนแสง ซง่ึ ประกอบด้วยสำรชนิดสำคญั คือ คลอโรฟิลล์ พลงั งำนแสง ซงึ่ ประกอบด้วยสำรสี ดงั นี ้

เอ ชนิดรับแสงท่มี ีควำมยำวคลื่น 700 นำโนเมตรได้ดี พบในพืช

และสำหร่ำยทกุ กลมุ่ สำรสรี ะบบที่ 1 และตวั รับถำ่ ยทอด - คลอโรฟิลล์ บี พบเฉพำะในพชื และสำหร่ำยสเี ขียว

อิเลก็ ตรอนตำ่ ง ๆ จะประกอบกนั เป็นระบบแสงที่ 1 (

Photosystem I ) - คลอโรฟิลล์ ซี พบเฉพำะในสำหร่ำยสนี ำ้ ตำล และสีนำ้ ตำล

เจนเนอร์เรชนั่ Regeneration ปฏกิ ิริยำรีดกั ชนั (Reduction reaction)

รีเจนเนอร์เรชนั่

รีเจนเนอเรชนั รีเจนเนอเรชนั หมำยถงึ กำรทำให้เรซินหรือ เป็นปฏกิ ิริยำที่มีกำรรับอิเลก็ ตรอน ซง่ึ สำรท่รี ับ

ถ่ำนกมั มนั ต์(Activated Carbon) ท่หี มดอำนำจ อิเลก็ ตรอนจะมเี ลขออกซเิ ดชนั ลดลง เรียกวำ่ เกิด

เพรำะวำ่ ไอออนอสิ ระสว่ นใหญ่ถกู นำไปแลกกบั ไอออนอื่นใน รีดกั ชนั

นำ้ จนหมดสนิ ้ ไปแล้วกลบั ฟืน้ ตวั ขนึ ้ มำมีอำนำจในกำร

แลกเปล่ียนไอออนใหมอ่ กี - กำรทำรีเจนเนอเรชนั เรซินท่ีหมด Cu2+(aq) + 2e–
อำนำจ (ชวั่ ครำว) เป็น ได้แก่ กำรขบั ไลไ่ อออนในเรซินที่แลกมำ Cu(s)
จำกนำ้ และเติมไอออนอสิ ระให้กบั เรซนิ ทำให้เรซนิ กลบั คืน

สภำพเดมิ และมีอำนำจในกำรแลกเปลยี่ นไอออนอีกครัง้ หนงึ่ Cu2+ เป็นสำรที่รับอิเล็กตรอน เกิดเป็น Cu สำรที่รับ
สำรเคมีที่ใช้เติมไอออนอสิ ระให้กบั เรซินที่เสอ่ื มอำนำจไปแล้ว อเิ ลก็ ตรอนเรียกวำ่

เรียกวำ่ สำรรีเจนเนอแรนต์ (Regenerant)

ตวั ออกซิไดส์ (Oxidizing agent)