การสังเคราะห์ด้วยแสง photosynthesis
TRANSCRIPT
Autotrophs สงมชวตทสรางอาหารเองได
PhotoAutotrophs สงมชวตทสรางอาหารเองไดโดยใชแสง
! รงควตถ(Pigment) สารทดดกลนแสง เราเหนสอะไรแสดงวาสารนนไมดดกลนสนนจงสะทอน
เขาตาเรา บางชนดใชนาแสงทดดกลนมาสงเคราะหดวยแสง
สงมชวต ChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyll Carotenoid Phycobillin Bacteriochlorophyll
a b c d
พช + + +
สาหรายเขยว + + +
สาหรายสนำตาล + + +
สาหรายสแดง + + + +
สาหรายสเขยวแกมนำเงน + + +
แบคทเรยบางชนด + +
Chlorophyll สเขยว ดดกลน นาเงน แดง ม Mg,N เปนองคประกอบ
Carotenoid สมชว. ทกชนดทสงเคราะหแสงไดตองม เปนสารตอตานอนมลอสระ และ ปองกน
อนตรายจากแสง ดดกลนแสงดวย ม 2 ชนดคอ Carotene สแดง แะล Xanthophyll สเหลอง
Phycobillin แบงเปน Phycocyanin สนาเงน และ Phycoerythrin สแดง
Bacteriochlorophyll พบในแบคทเรยสงเคราะหแสงได มหลายส
การสงเคราะหดวยแสง
Photosynthesis
Prok
aryo
teEu
kar
yote
การดดกลนแสงทความยาวคลนตางกน ทาให สมชว. แตละชนดสงเคราะหแสงไดดทชวง
ความยาวคลนตางกน
Absorption Spectrum ของ Chlorophyll แตละชนด
ACTION Spectrum ชวงคลนทพชสงเคราะหแสงไดมากทสดคอสมวง และ แดง
โครงสรางในการสงเคราะหแสง
ในเซลลพชและ Eukaryote รงควตถจะอยใน
organelle ทมเยอหมสองชนเรยกวา chloroplast
Thylakoid
lumenThylakoid
lumen
Thylakoid
lumen
Thylakoid
lumen
Granum
Stroma lamella
Stromaของเหลวภายในประกอบดวย
Enzyme,70s ribosome RNA,DNA
เยอหมสองชนคอ Inter,Outer membrane
Chloroplast
การสงเคราะหแสง6CO2+12H2O -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
H2O
o2
ATP NADPH
Calvin cycle
ADP+ Pi
NADP+
CO2
Sugar
Light Reaction CO2 Fixation(Dark Reaction)
เกดทเยอหม Thylakoidนาแสงมาสราง NADPH และ ATPเกดการถายทอด e-
! เปนวฎจกร ได ATP! ไมเปนวฎจกร ได ATP และ NADPH
เกดท Stroma นา NADPH และ ATP มาเปลยน CO2 ใหกลายเปนนาตาลในกระบวนการ Calvin cycle ซงมสามขนตอนคอ! Carboxylation! Reduction! Regeneration
Light Reaction
บนเยอ Thylakoid ประกอบดวย
๏ระบบแสง PSII ,PSI ซงประกอบดวยรงควตถอยบนโปรตน กลมรงควตถเรยกวา antenna
โดยตรงกลางของ Reaction center คอ Chlorophyll a โดย Chlorophyll a ท PSI จะรบพลงงานได
ดท 700nm. เรยก P700 และ Chlorophyll a ท PSII รบพลงงานไดดท 680nm. เรยก P680
๏Cytochrome(Cyt b6 และ Cyt f)
๏ATP Synthase,
๏Plastoquinone(PQ),PLASTOCYNIN(PC) และFerridoxin(FD)
! การครงหนง ณ เยอหม Thylakoid เมอมแสงสองลงมาพลงงานแสงจะถกรงควตถดดกลนและ
สงไปให Reaction center(Chlorophyll A)เมอถงคาหนงจะเกดการกระตน e-ใหเปลยนจาก ground
stateไปเปน Excited state เรยกวา Photo-oxidation
การถายทอด e- แบบเปนวฎจกร เกดอะไรขนเตมเอาเอง :P
PqPS II
Cyt PS I
Pc
Fd
ATP SYNTHASE
NADPH REDUCTASE
การเดนทางของ e-
เรมท PSII -> Pq -> Cyt -> Pc -> Pq ->PSI
ระหวงถายทอดพลงงานจะนาไปปม H+ จาก stromaเขามาใน Lumen(ชองวางใน Thylakoid) เมอม
H+ มากจงเกดการแพรออก(Proton gradient หรอ Proton motive force) ผาน ATP synthaseเรมท
เกดการสราง ATP แบบ Photophosphorylation (ADP+Pi->ATP)
*นาใน Lumen จะแตกตวดงสมการ H2O -> 1/2 O2 + 2H+ + 2e- เพอนา e- ไปแทนท e- ทหลดมาจาก
PSII โดยม Mn และ Cl เขาชวย เรยกวา Photolysis
PSI -> Fd -> NADPH Reductase ได NADPH ตามสมการ NADP+ + H+ +2e- -> NADPH
การถายทอด e- แบบเปนวฎจกร
เนองจากใน Calvin cycle ตองการ ATP มากกวา NADPH จงเกดอะไรขนเตมเอาเอง
PqPS II
Cyt PS I
Pc
Fd
ATP SYNTHASE
NADPH REDUCTASE
การเดนทางของ e-
PSI -> Fd -> Cyt -> Pc กลบมาท-> PSI
ระหวางนนจะเกดการดง H+ จาก stromaเขามาใน Lumen เชนเคย และเมอ H+ มากจงเกดการแพร
ออกผาน ATP synthaseเรมท เกดการสราง ATP แบบ Photophosphorylation (ADP+Pi->ATP)
สรป
Content Non-cyclic Cyclic
ระบบแสงทเกยวของ PSII , PSI PSI
ทมาของ e- ทมาแทนท
เมอเกดPhoto-oxidation
H2O PSII
Photolysis เกด ได O2 ไมเกด
สารพลงงานสงทได ATP และ NADPH ATP
ตวรบ e- ตวสดทาย NADP+ ไมม
Carbon fixation / Dark Reaction
การนา ATP และ NADPH มา reduce(ให e-)กบ CO2 ใหกลายเปนนาตาล
3RuBP(C5)
6 (3 -PGA)(C3)
6 (1,3 -PGA)(C3)
3CO2
6 (PGAL)(C3)
Rubisco6 ATP
6 ADP
6 NADPH
6 NADP+
6 Pi(PGAL)(C3)
Starch, Sucrose, Glucose
5 (PGAL)(C3)
3 ATP
3 ADP
Carboxylation
นา RuBP(Ribulose bisphosphate) มาทาปฏกรยากบ CO2 โดยใช Rubisco เปน enzyme เรง
ปฏกรยา ได 3 -PGA(Phosphoglycerate)
Reductase
นา 3 -PGA(Phosphoglycerate) มาทาปฏกรยากบ ATP ได 1,3 -PGA (Phosphoglycerate)
และนามา reduce ดวย NADPH ได G3P(Glyceraldehyde-3-phosphate) หรอ
PGAL(Phosphoglyceroldehyde)
*PGAL 1 โมเลกลจะออกจาก Calvin cycle ไปรวมกบ PGAL ตวอนกลายเปนคารโบไฮเดรตขนาก
ใหญเชน แปง เกบไวใน Vacuole
Regeneration
PGAL ทเหลอจะทาปฏกรยากบ ATP ไดเปน RuBP
ขอสงเกต➡ Calvin cycle 1 รอบสมบรณได 1 PGAL(C3) ออกมา ใช 9 ATP และ 6 NADPH
** ดงนนถาตองการนาตาล 1 โมเลกล (C6) ตองหมนวฏจกรสองรอบใชสารเปนสองเทา➡ จากสมการ 6CO2+12H2O -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
! O ในนาตาล(C6H12O6)มาจาก CO2 ตอน Calvin cycle
! O ในออกซเจน (O2) แตกตวมาจากนา
Photorespiration•การหายใจแสง หมายถง การใชแกสออกซเจนและคายแกสคารบอนไดออกไซด •ใช RuBP เปนสารตงตน
•ไมมการสราง ATP
•เปนปฏกรยายบยงการสงเคราะหแสง โดยทม O2 เปน inhibitor ทาใหไมสามารถเกด calvin cycle
ไดเมออณหภมสง•มประโยชนเมอพชม ATP สงและตองการใชใหหมด•Organelle ทเกยวของ Chloroplast, Peroxisome และ Mitochondria
Photorespiration Pathway เตมเอง :P
Chloroplast
Peroxisome
Mitochondria
ปญหาของพช C3 คอ
1.ในกรณอากาศรอน แกสจะละลายในอากาศไดนอยลง จงตรง CO2 ไดนอย
2.ตองปดปากใบลดการคายนาถาอณหภมสงมากๆเชนในทะเลทราย
3.เกด Photorespiration เมออณหภมอากาศสง
วธแกปญหา
1.ตรง CO2 2ครง => พช C4 , CAM
2.ปดปากใบกลางวนเปดกลางคนทอณหภมเยนลง => CAM
3.ใช PEP Carboxylase แทน Rubisco เพราะจะจบ CO2 อยางเดยว และจบไดมประสทธภาพ จงไม
เกด Photorespiration และทางานไดดแมอากาศจะรอน => พช C4 , CAM
พช C4
❖ พช C4 มกเปนพชทมถนกาเนดในเขตศนยสตร เชน ขาวโพด ออย และบานไมรโรย❖ ม bundle sheath cells ทมคลอโรพลาสตลอมรอบกลมทอลาเลยง
❖ พชพวกนจะมการตรงคารบอนไดออกไซด 2 ครง โดยครงแรกตรงท mesophyll cell โดยมตวมารบ
CO2 คอ phosphoenol pyruvate (PEP) ไดเปนสารประกอบคารบอน 4 อะตอม (อนเปนทมาของชอ
วา พช C4) คอ กรดออกซาโลเอซตก (oxaloacetic acid) (OAA) แลวถกเปลยนเปน malic acid กอน
จะเคลอนทเขาส bundle sheath cell เมอถง bundle sheath cell สาร C4 จะถกเปลยนเปนสาร C3 +
CO2 ในคลอโรพลาสตท bundle sheath cell ซง CO2 กจะเขาส Calvin Cycle ตอไป สวนสาร C3 ก
จะถกนากลบมายง mesophyll cell เพอเปลยนเปน PEP สาหรบการตรง CO2 ครงตอไป ดวยระบบ
เชนน จงทาใหความเขมขนของ CO2 บรเวณ bundle sheath cell มความเขมขนสงขนกวาบรเวณ
mesophyll ของพช C3
พช CAM(Crassulacean Acid Metabolism) =>กลวยไม สบปะรด วานหางจระเข และ ศร
นารายณ
✴เปนพชในทแหงแลงจงมลกษณะอวบนา✴ปดปากใบตอนกลางวน จงตองตรง CO2 กลางคนได OAA เกบในรป Malic acid ใน Vacuole
พอกลางวนจงเปลยนกบ CO2 เขาCalvin cycle
Pathway ของพช C4(Hatch-slack pathway) และ CAM เตมเอาเอง :P
Mesophyll cell
Bundle-sheath cell
Night
Day
สรป
ลกษณะ C3 plant C4 plant CAM plant
Bundle-sheath cell มหรอไมม ม มหรอไมม
Chloroplast ใน Bundle-sheath cell
ไมม ม ไมม
ชวงเวลาสงเคราะหดวยแสง
กลางวน กลางวน กลางวน
จานวนการตรง CO2 1 2 2
enzyme ทใชตรง CO2
Rubisco PEP Carboxylase PEP Carboxylase
สารตงตน RuBP PEP PEP
ผลตภณฑทเกด PGA(3C) OAA(4C) OAA(4C)
ชวงการตรง กลางวน กลางวน กลางคน
Calvin cycle cell Mesophyll Bundle-sheath Mesophyll
Photorespiration สง ตา ตา