หน่วย2_การสังเคราะห์ด้วยแสง

2หน่วยการเรียนรทู้ ี่

การสงั เคราะหด์ ้วยแสง

ผลการเรยี นรู้
• สืบค้นขอ้ มูล และสรุปการศกึ ษาทไี่ ด้จากการทดลองของนักวทิ ยาศาสตรใ์ นอดีตเกีย่ วกบั กระบวนการสังเคราะห์ดว้ ยแสง
• อธบิ ายขั้นตอนที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะหด์ ว้ ยแสงของพชื C3
• เปรยี บเทยี บกลไกการตรงึ คาร์บอนไดออกไซดใ์ นพชื C3 พชื C4 และ พชื CAM
• สืบคน้ ขอ้ มูล อภิปราย และสรปุ ปัจจัยความเขม้ ของแสง ความเข้มขน้ ของคาร์บอนไดออกไซด์ และอุณหภูมิ ที่มผี ลตอ่ การสังเคราะหด์ ว้ ยแสงของพชื

กระบวนการสังเคราะห์ดว้ ยแสง กระบวนการที่พชื ดงึ พลงั งานแสงจากดวงอาทิตย์ แสง

มาเปล่ียนใหเ้ ป็นพลงั งานเคมีในรูปของสารประกอบอินทรยี ์

ปฏกิ ริ ิยาแสง

ปฏกิ ิริยาทเี่ ปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เปน็ พลังงานเคมี ออกซเิ จน
โดยแสงจะออกซิไดซโ์ มเลกลุ สารท่อี ยบู่ นเยือ่ หุ้มไทลาคอยด์
ทาใหเ้ กดิ การถา่ ยทอดอเิ ลก็ ตรอน

การตรึงคารบ์ อนไดออกไซด์

กระบวนการที่พชื สรา้ งสารประกอบคารโ์ บไฮเดรต CO2
จากคาร์บอนไดออกไซดโ์ ดยให้เอนไซมเ์ ปน็ ตวั เร่งปฏกิ ริ ยิ า แป้ง

สมการการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง

6CO2+6H2O แสง C6H12O6+6O2 นา
คลอโรฟิลล์

การถา่ ยทอดอเิ ล็กตรอนแบบไมเ่ ปน็ วัฏจักร พลงั งานแสงกระตุ้นระบบแสง I และระบบแสง II พรอ้ มกัน

ระบบแสง II ขาดอเิ ลก็ ตรอน จงึ ต้องอาศัยอิเล็กตรอน ส่งผลให้เกิดการปลอ่ ยอิเล็กตรอนไปยังตัวรบั
จากกระบวนการแตกตัวของโมเลกลุ นาทอ่ี ยู่ภายในคลอโรพลาสต์
อเิ ลก็ ตรอนทถี่ ูกปลอ่ ยมาจากระบบแสง II ไปกระตุ้นระบบแสง I จึง
แสง
มีการปล่อยอิเล็กตรอนไปยังตัวรบั e− NADPH + H+
แสง NADP+ + H+

1 e− 56
2

P680 3 P700
4 ATP
อเิ ล็กตรอนทีถ่ ูกปล่อยมHา2จOากร21ะบOบ2แ+สง2
H+ จากนนั อเิ ล็กตรอนถกู ถา่ ยทอดต่อไปยงั อิเลก็ ตรอนถกู ถ่ายทอดตอ่ ไปยงั เฟอรดิ อกซนิ (Fd)

II

ไปยังตวั รบั อิเลก็ ตรอนพลาสโตควิโนน (Pq) พลาสโทไซยานิน (Pc) ซ่ึงเป็นตวั รบั อเิ ลก็ ตรอนตัวสุดทา้ ย

อิเลก็ ตรอนถกู ถา่ ยทอดต่อไปยัง

ไซโทโครมคอมเพลก็ ซ์

การถ่ายทอดอเิ ล็กตรอนแบบเป็นวฏั จักร

ตวั รบั อเิ ลก็ ตรอน
ลาดบั แรก

Fd

ไซโทโครม 1 PSI ถกู กระตุ้นจากพลงั งานแสง จะปล่อยอเิ ล็กตรอนออกมาซึง่ จะถูก
คอมเพล็กซ์ ถ่ายทอดไปยังเฟอริดอกซนิ จากนนั จะถ่ายทอดไปยงั

Pc ไซโทโครมคอมเพล็กซ์ แลว้ ส่งกลบั ไปยัง PSI เปน็ วัฏจกั รตอ่ ไป

พลงั งานในการ 2 PSI เกิดการสงั เคราะห์ ATP ดว้ ยปฏกิ ริ ยิ าออซเิ ดทฟี โฟโตฟอสโฟรเี ลชัน
สังเคราะห์
โดยไมม่ ี NADPH + H+ และออกซิเจนเกดิ ขึน
ATP

วฏั จักรคลั วนิ ขนั ตอนท่ี 1 คารบ์ อกซิเลชนั

เริม่ ต้นจาก RuBP จับกับคาร์บอนไดออกไซด์ สมการ คือ 3CO2 + 3RuBP + 3H2O 6PGA
แลว้ ได้ผลติ ภัณฑเ์ ปน็ PGA

ขนั ตอนท่ี 3 รเี จเนอเรชนั ขันตอนท่ี 2 รีดกั ชนั

เป็นขนั ตอนที่จะสร้าง RuBP กลบั ขึนมาใหม่ PGA เปลี่ยนแปลงเป็น PGAL เนือ่ งจาก
เพอ่ื กลบั ไปรบั CO2 เขา้ สูว่ ฏั จกั รใหม่ ไดร้ ับอิเล็กตรอนจาก NADPH + H+
โดย G3P จานวน 5 โมเลกุล จะถกู นากลบั
ไปสร้าง RuBP ใหม่อกี ครัง สมการ คอื

สมการ คือ 6PGAL + 6NADP++ 6Pi + 6H2O + 6ADP

5PGAL +3ATP 6PGAL + 3ADP + 2Pi

6PGA + 6NADPH + H+ + 6ATP

กระบวนการเกิดโฟโตเรสไพเรชนั

โฟโตเรสไพเรชันเกดิ ขนึ ในวนั ท่ีมีแสงแดดจัด ทาใหพ้ ืชปดิ ปากใบ ออกซิเจนจะไปแย่งคารบ์ อนไดออกไซด์จบั เอนไซม์กบั เอนไซม์รูบสิ โก
ทาให้เกิดฟอสโฟกลีเซอเรตและไดฟอสโฟไกลโคเลตอยา่ งละ 1 โมเลกลุ โดยฟอสโฟไกลโคเลตจะถูกส่งไปสลายที่เพอรอกซิโซมและ
ไมโทคอนเดรยี โดยใชพ้ ลังงานสลายให้กลายเปน็ คารบ์ อนไดออกไซด์

รบู ิสโก

กลไกการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ของพืช C3 พืช C4 เปน็ พืชที่มีการตรึง CO2 ในวฏั จักรคัลวิน
แลว้ ได้สารประกอบคารบ์ อนท่เี สถยี รชนดิ แรก
พชื C3 เป็นพืชท่มี ีการตรงึ CO2 ในวฏั จกั รคัลวิน เปน็ สารที่มีคาร์บอน 4 อะตอม
แล้วไดส้ ารประกอบคาร์บอนที่เสถียรชนิดแรก
เปน็ สารทมี่ คี ารบ์ อน 3 อะตอม

พชื C3 คิวทิเคลิ พชื C4
เอพเิ ดอรม์ ิสดา้ นบน
บันเดิลชที
แพลเิ ซดมโี ซฟลิ ล์ ทอ่ ลาเลยี ง
ท่อลาเลียง

บนั เดลิ ชีท
สปนั จมี ีโซฟลิ ล์

เอพเิ ดอรม์ ิสด้านล่าง

กลไกการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ของพืช C4 และพืช CAM กลางคนื cco2

c c
PEP c c
c OAA
c c
พืช C4 พืช CAM c
แป้ง แวควิ โอล c
c มาเลต
c
ไพรูเวต c c c

c c มาเลต
c
กลางวนั c

c

co2

วฏั จกั รคลั วนิ

หวั ข้อเปรียบเทยี บ พืช C4 พืช CAM

จานวนครงั ที่มกี ารตรงึ CO2 2 2
สารทีใ่ ชต้ รึง CO2 PEP PEP
ครงั ท่ี 1 เซลล์มีโซฟลิ ล์ / ครังที่ 2 เซลล์บนั เดลิ ชที -
ตาแหนง่ ทม่ี กี ารตรงึ CO2 กลางวนั กลางคนื
ชว่ งเวลาในการตรงึ CO2 OAA OAA
ผลติ ภัณฑ์ตัวแรกทีเ่ กดิ จากการตรงึ CO2



ปจั จยั ท่มี ผี ลตอ่ การสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง

CO2 แสง
ออกซเิ จน
อุณหภมู ิ อายุใบ

NPK นา
ธาตุอาหาร

ความเข้มของแสง

ัอตราการต ึรง CO2 ุสท ิธ (μmol m−2 s−1)20 พชื กลางแจง้

10 พชื ในรม่

พชื แต่ละชนดิ ตอ้ งการ จุดอิม่ ตวั ของแสง
ความเข้มของแสง
ท่แี ตกต่างกัน 0 250 750 1250 ความเขม้ ของแสง
(μmol m−2 s−1)

ไลต์คอมเพนเซชันพอยต์

-10

จากกราฟ จะเหน็ ว่าพืชกลางแจง้ ตอ้ งการความเข้มของแสงมากกว่าพชื ในร่ม

ความเขม้ ข้นของคาร์บอนไดออกไซด4์ 5 อัตราการต ึรง CO2 ุสท ิธ (μmol m−2 s−1) ข้าว
ข้าวโพด
35
25 อ้อย

พชื แตล่ ะชนิดต้องการ 15
ความเขม้ ข้นของ 5
คารบ์ อนไดออกไซด์ -5
ทแ่ี ตกต่างกนั

200 400 600 800 1000

ความเขม้ ข้นของคาร์บอนไดออกไซดใ์ นอากาศ (ppm)

จากกราฟ จะเห็นว่าถ้าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซดเ์ พ่ิมขนึ พืชจะตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซดไ์ ปใช้ใน
กระบวนการสังเคราะหด์ ้วยแสงมากขึน จนกระทงั่ ถึงจุดหนึ่งอัตราการตรงึ คารบ์ อนไดออกไซด์จะไม่เพมิ่ เรียกว่า
จดุ อ่ิมตัวของคาร์บอนไดออกไซด์

อุณหภมู ิ โดยท่วั ไปอัตราการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสงจะเพม่ิ ขึนเรอ่ื ย ๆ และจะมากที่สดุ เมื่อถึงอุณหภูมิหนงึ่
ถา้ อณุ หภูมมิ ากกว่านอี ตั ราการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสงจะลดลง เนื่องจากเอนไซมท์ เี่ กย่ี วขอ้ งกบั
กระบวนการสงั เคราะหด์ ้วยแสงจะทางานไดด้ ีในอณุ หภูมิทเี่ หมาะสม

ัอตราการ ัสงเคราะ ์หด้วยแสง พชื C4

พชื C3

20 40 60 อุณหภมู ิ (℃)

จากกราฟ จะเห็นว่า พชื C3 สังเคราะหด์ ว้ ยแสงไดด้ ีท่ีสุดในช่วงอณุ หภูมปิ ระมาณ 25 ℃
สว่ นพชื C4 สงั เคราะหด์ ว้ ยแสงไดด้ ีในชว่ งอณุ หภมู ปิ ระมาณ 35 ℃

อายใุ บ,ปรมิ าณนาท่ีพืชได้รบั ,ธาตุอาหาร

ใบพชื ทเี่ จริญเตบิ โตเต็มท่ีจะสงั เคราะห์ดว้ ยแสงได้
สงู กวา่ ใบพืชท่ีแก่หรืออ่อนเกินไป

การปิดเปดิ ปากใบจะมีผลตอ่ กระบวนการแพรข่ องแกส๊
คารบ์ อนไดออกไซด์ และแกส๊ ออกซเิ จนที่แพรเ่ ข้าออก
ผา่ นปากใบ ดงั นนั ปรมิ าณนาท่ีพืชได้รับจึงมผี ลตอ่
การสังเคราะห์ดว้ ยแสงของพืช

พชื นาธาตอุ าหารมาใชใ้ นกระบวนการสังเคราะห์
สารคลอโรฟิลล์ เอนไซม์ รวมทงั สารเร่งปฏกิ ิริยาตา่ ง ๆ
ที่เกี่ยวขอ้ งกบั กระบวนการสงั เคราะหด์ ว้ ยแสง