บทที่ 13 การสังเคราะห์ด้วยแสง
TRANSCRIPT
CO2 +H2O C6H12O6 + O2
การสงเคราะหดวยแสง
การหายใจระดบเซลล
การสงเคราะหดวยแสง
โครงสรางทใชใน
การสงเคราะหดวยแสง
กระบวนการสงเคราะหดวยแสง - ปฏกรยาใชแสง (Light reaction)
- ปฏกรยามด (Dark reaction)
โครงสรางทใชใน
การสงเคราะหดวยแสง
Epidermis
Mesophyll
Vascular bundle
LIGHT REACTOR
NADP+ ADP
ATP
NADPH
CALVIN CYCLE
[CH2O] (sugar) STROMA (Low H+ concentration)
Photosystem II
LIGHT
H2O CO2
Cytochrome complex
O2
H2O O2
1
1⁄2
2
Photosystem I Light
THYLAKOID SPACE (High H+ concentration)
STROMA (Low H+ concentration)
Thylakoid membrane
ATP synthase
Pq Pc
Fd
NADP+
reductase
NADPH + H+
NADP+ + 2H+
To Calvin cycle
ADP
P ATP
3
H+
2 H+ +2 H+
2 H+
Let’s go to
Different pigments absorb light differently
Different pigments absorb light differently
ตารางแสดงรงควตถทใชในกระบวนการ
สงเคราะหดวยแสงในสงมชวตชนดตาง ๆ
คลอโร ฟลล a b c d
แคโร ทนอยด
ไฟโคบ
ลน
แบคทรโอ
คลอโรฟล
ล a b c d
กรนแบคทเรย ---- + - +-+หรอ+
ไซยาโน
แบคทเรย
+--- + +
สาหรายสแดง +--+ + +
คลอโร ฟลล a b c d
แคโร ทนอยด
ไฟโคบ
ลน
แบคทรโอ
คลอโรฟลล a b c d
สาหรายส
น าตาล
+-+- + - ----
สาหรายสเขยว ++-- + - ---- มอส ++-- + - ---- เฟน ++-- + - ---- พชมดอก ++-- + - ----
อเลกตรอนทมพลงงานลดลง
อเลกตรอนทมพลงงานสงขน ปลอยพลงงานออกไป
รบพลงงานเขามา
นวเคลยสของอะตอม
ปฏกรยาใชแสง (Light reaction)
1. การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฎจกรNon-cyclic e- transfer
2. การถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฎจกร
cyclic e- transfer
ปฏกรยาใชแสง
(Light reaction) พชไดรบพลงงานแสงและตก
กระทบทรงควตถโดยอาจตก
กระทบท
- chlorophyll a ซงเปน reaction center
- กลมรงควตถอนๆ (antenna complex)
แลวมการถายทอดพลงงานตอให
chl. a
Carotenoids
Chlorophyll b
Chlorophyll a
Reaction center
Chlorophyll a
Antenna complex
e-
ระบบของ Photosynthetic pigment
Accessory
pigment
Essential
pigment
Non-cyclic e- transfer
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
Non-cyclic electron transfer: ได ATP, NADPH
Cyclic e- transfer: ได ATP
Fd = Ferridoxin
Pc = Plastocyanin
Pq = Plastoquinone
ATP NADPH สลาย H2O เกด O2
Cyclic 1 - - -
Non
Cyclic
2 1 1 1/2
สรปการสงเคราะหดวยแสง
การทดลองของเมลวน คลวน(Melvin Calvin)
ปฏกรยาการตรงคารบอนไดออกไซด
คลอเรลลา
เตม CO2 ในรปของ
H14CO3-
ลนควบคมการปดเปด แสง
เทอรโมมเตอร
เมอเวลาผานไป
1 นาท ตรวจสารประกอบแลวพบ 14C ใน
สารประกอบหลายชนดรวมทงนาตาลกลโคส
(สาร C 3,C5,C6) เชน
(สาร C 3 = PGA ,C5 = RuBP,C6 = กลโคส)
แตเมอใหการสงเคราะหแสงในระยะเวลาสนลง
ประมาณ 2 วนาท ตรวจพบ 14C อยในสสาร
ประกอบทมคารบอน 3 อะตอม (PGA)
สารประกอบ C 2 + CO2 = จะไดสาร C3 (PGA)
แตจากการทดลองไมพบสารประกอบ C2 อยเลย แต
พบวามสารประกอบ C5 เกดขนอยตลอดเวลา ถงแม
การสงเคราะหแสงจะเกดขนเปนเวลานาน
คลวนและคณะคดวา
C C O O C
ดงนนนกวทยาศาสตรจงไดตงสมมตฐานขนวา สาร C 5 คงจะรวมกบ CO2 ไดสารประกอบชนด
ใหม เปนสาร C6 เพราะ RuBP(สาร C5 รวมกบ
สาร C 1 (CO2 ) แตสารนไมอยตวจะสลายตอให
สารประกอบ C3 คอ PGA 2 โมเลกล
ดงทจะไดศกษาวฏจกรของคลวน
1. Carbon fixation
2. Reduction
3. Regeneration
The step of Calvin cycle
Ribulose bisphosphate 3-Phosphoglyceric acid (3PG) (PGA)
Ribuose bisphosphate Carboxylase Oxygenase
ปฏกรยาขนท 1:
การตรง CO2
(Carbon fixation หรอ
Carboxylation)
P P
P P
P P
3 CO2
3 RuBP
P
P
P
P
P
P
6 PGA
1,3-BisPhosphoglyceric acid (BPGA)
Glyceraldehyde 3 phosphate (G3P)
ปฏกรยาขนท 2:
การรดวซ PGA ใหเปน
PGAL(Reduction)
6 PGA 6 BPGA
P
6 G3P,PGAL
P
P
P
P
P P
P P
P P
P P
P P
P P
P
P
P
P
P
P P
P
Sugar
6 P 6
5 G3P,PGAL
P
ปฏกรยาขนท 3:
Regeneration
การสรางRuBPขนใหม
5 G3P,PGAL
P
P
P
P
P
P P
P P
P P
3 RuBP
1.โดยปกตวฏจกรคาลวนจะตองเกด 2
รอบจงจะได PGAL 2 โมเลกลซง
เพยงพอตอการสรางกลโคส (6C)
1 โมเลกล (เนองจากในความเปนจรง
การเกด 1 รอบจะให PGAL อสระ
ออกมา 1 โมเลกลเทานน)
ขอสงเกตของวฏจกรคาลวน
2.ในพชทวๆไป สารชนดแรกทคงตวทได
จากการตรง CO2 คอ PGA ซงม 3C จง
เรยกการตรง CO2 แบบนวา C3-pathway
และเรยกวาพช C-3 ซงกคอพชใบเลยงค
และใบเลยงเดยวทวๆ ไป (ขาวสาล,ถว
เหลอง)
Photorespiration
การตรง CO2 ของ RuBP ตองใชเอนไซม Rubisco
ซงอยในสโตรมาของคลอโรพลาสต เอนไซมนนอกจาก
กระตนให RuBP ตรง CO2 แลวยงตรง O2 ไดดวย
เมอพช ตรง O2 ดวย RuBP ซง RuBP จะถกสลาย
เปนสารประกอบคารบอน 2 อะตอม เพราะฉะนนการจะ
สราง RuBP จงเสย CO2 ไปบางสวน
การตรง O2 และคาย CO2 ในเวลาทพชไดรบแสง จง
เรยกวา โพโตเรสไพเรชน (Photorespiration)
Ribulose bisphosphate
Ribuose bisphosphate Carboxylase Oxygenase
ปฏกรยาขนท 1:
การตรง CO2
(Carbon fixation หรอ
Carboxylation)
P P
P P
P P
3 O2
3 RuBP
P
P
P
P
P
PGA ฟอสโฟ
ไกลโคลก
P
Photorespiration
2 (PGA)
1 (PGA)
พชตรง CO2 ไดสารประกอบ
คงตวชนดแรกคอ PGA สาร C3
พชทสามารถตรง CO2 ไดสารประกอบ
คงตวชนดแรกคอ OAA สาร C4
จงเรยกพชทมกระบวนการเชนนวา พช C4
พบ C4 สวนใหญพชทมดอก และใบเลยงเดยว
เชน ขาวโพด, ออย,ขาวฟาง, บารเลย,บานไมรโรย,
หญาแพรก,หญาแหวหม,ผกโขมจน
ไมพบ C4 ในพวกเมลดเปลอย: สนสองใบ สามใบ
แปะกวย มอส ลเวอรเวรต ฮอนเวรต
และสาหรายทกชนด
www.themegallery.com LOGO
C4 plant leaf
การตรง คารบอนไดออกไซดของพช C4
www.themegallery.com LOGO
- มการตรง CO2 2 ครง
1. mesophyll
2. bundle sheath cell
- เกด OAA ตวแรกของ ปฏกรยา
- โดยใชเอนไซม PEP carboxylase
www.themegallery.com LOGO
C4 plant
www.themegallery.com
CAM plant CAM:Crussulacean Acid Metabolism plants
พบในพชทอยทแหงแลงมาก จงตองปดปากใบ การ
ตรง CO2 จงเกด
-ในเวลากลางคน ไดกรด 4C (OAA)
เกบไวใน vacuole ในเซลลมโซฟลล
- กลางวนเขาส calvin cycle
- เกดในเซลลเดยวกน
www.themegallery.com
CAM (Crussulaceae Acid Metabolism)
พชอวบนา: สปปะรด,วานหางจระเข, กระบองเพชร,
กลวยไม,ศรนารายณ, กหลาบหน
www.themegallery.com LOGO
www.themegallery.com LOGO
CAM plant
ปจจบนไมเฉพาะ
พชตระกล
Crassulaceae
เปรยบเทยบการตรง CO2 ทง 3
แบบ
C3 C4 and CAM plant
CO2 CO2 C4 Organic acids
PEP
CO2 PGA (CH2O)
C3 acids RuBP
C3
C4
CAM
Mesophyll Bundle sheath
Mesophyll
Dark Light
PEP Carboxylase RuBP Carboxylase
ตารางสรปการเปรยบเทยบระหวางพช
C3,C4,CAM
ขอเปรยบเทยบ พช C3 พช C4 พช CAM
จานวนครงของ
การตรง CO2
1 ครง 2 ครง
2 ครง
เวลาทเกดการ
ตรง CO2ของ
PEP
ไมเกด กลางวน กลางคน
ขอเปรยบเทยบ พช C3 พช C4 พช CAM
G3P หรอ
PGAL
ทกเซลลท
มคลอโร
พลาสต
เกดใน
บนเดล
ชท
ทกเซลลท
มคลอโร
พลาสต
การเสยนาตอ
การตรง CO2
1 ครง
400-500
กรม
250-300
กรม
50-100
กรม
พช C3 พช C4 พช CAM
ตวอยางพช พชทว ๆ ไป
เชน มะมวง
กลวย ขาวเจา
ขาวสาล ถว
ออย
ขาวโพด
ขาวฟาง
หญา
แพรก
กลวยไม
กหลาบหน
สบปะรด
กระบอง
เพชร
1.เขมของแสง
2.อณหภม
3.CO2
4.นา
5.O2
6.เกลอแร
7.อายของใบ
ปจจยทมผลตอการสงเคราะหดวยแสง