พระณฐ จาตรตนทวโชต 1

การสงเคราะหแสง(Photosynthesis)

1. การสงเคราะหดวยแสง(Photosynthesis) : เปนกระบวนการทใชแสงเปนตวกระตนปฏกรยาตางๆ

และไดเปนผลตภณฑออกมาและน าผลตภณฑทไดมาใชในกระบวนการสรางน าตาล

2. สมการพนฐานกระบวนการสงเคราะหแสง

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

3. การสงเคราะหแสงแบงเปน 2 ปฏกรยา

Light

Chlorophyll

Photosynthesi

s

Light reaction (Photochemical reaction)

CO2 – fixation (Enzymatic reaction)

- มการเกด Photorespiration

Cyclic photophosphorylation

Non - Cyclic photophosphorylation

- มการเกด น าตาล Hexose เปนผลตภณฑ

- PS I

- PS I , PSII

รไวกดนะ

^^ Phosphorylation ใน Light reaction เปนแบบ Oxidative Phosphorylation

PS I (Photosystem I ) : ท างานในความยาวชวงคลน 700 nm

PSII (Photosystem II ) : ท างานในความยาวชวงคลน 680 nm

Light reaction เกดท thylakoid membrane

CO2 – fixation (Enzymatic reaction) เกดท Stroma

พระณฐ จาตรตนทวโชต 2

4. Organelle ทเกยวของ : Chloroplast (Double membrane Organelle)

[พมพค าอางองจากเอกสารหรอขอมลสรปของประเดน

ทนาสนใจ คณสามารถวางกลองขอความไวทใดกไดใน

เอกสาร ใหใชแทบ เครองมอการวาด เพอเปลยนการ

จดรปแบบของกลองขอความค าอางองทดงมา]

Grana

Granu

m

Stroma lamella

Stroma Inner membrane

Inter membrane

Outer membrane

Grana Lumen

Thylakoid membrane

: แทน Antenna protein : แทน Electron transporter : แทน Pigment

Thylakoid membrane

Photosystem

รไวกดนะ ^^

Stroma ประกองดวย DNA , RNA , Ribosome70s , Enzyme

บรเวณทเกด Light reaction : Thylakoid membrane , Stroma lamella

Pigment บรเวณอนๆทไมไดอยบน Antenna Protein จะคอยรบพลงงานแสงในความยาวชวงคลนท

Reaction center(Chlorophyll A) รบไมไดแลวสงพลงงานทรบมาไปให reaction center

(Chlorophyll A)

Reaction center (Chlorophyll A)

เรยงล าดบหนวยใหญไปหาหนวยเลก Photosystem Antenna protein Reaction center Chlorophyll A

พระณฐ จาตรตนทวโชต 3

5. ตางราง Pigment ทพบในสงมชวตแตละชนด

Type Chlorophyll Carotenoid Phycobilin Bacterio Clorophyll A B C D

Eukareotic cell ม

ม

ม

Plant

Green algae ม ม ม

Brown algae ม ม ม

Red algae ม ม ม ม

Prokaryotic cell ม

ม

ม

Cyanobacteria Bacteria ม ม

6. กราฟความสมพนธระหวาง ความสามารถในการรบพลงงานแสงในความยาวชวงคลนตางๆของ

พระณฐ จาตรตนทวโชต 4

รงควตถแตละชนด

7. ปฏกรยาสงเคราะหแสง ( Photosynthesis)

7.1 Light reaction (Photochemical reaction)

7.1.1 Cyclic photophosphorylation

ทบทวนนดหนอยนะ

Photosynthesi

s

Light reaction (Photochemical reaction)

CO2 – fixation (Enzymatic reaction)

- มการเกด Photorespiration

- มการเกด น าตาล Hexose เปนผลตภณฑ

Cyclic photophosphorylation

Non - Cyclic photophosphorylation

- PS I

- PS I , PSII

ADP + Pi

ATP

PS I (P700)

: แทน Antenna protein

: แทน Electron transporter

Thylakoid membrane

PS I (P700)

Reaction center

Light (700 nm) Photo oxidation

e- 10 Electron receptor Ferredoxin

Cytochrome complex

Plastocyanin

ADP + Pi

ATP

Cyclic photophosphorylation

พระณฐ จาตรตนทวโชต 5

7.1.2 Non - cyclic photophosphorylation

Thylakoid membrane

PS II PS I

NADP+ + 2H+

NADPH + H+

ADP + Pi ATP

Light

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

H+

H+

4e-

H+

ATP synthase

Lumen

Stroma H+ H+

4e-

Light

Antenna protein

PS II (P680) 2H2O O2 + 4H+ + 4e-

Light

Primary electron

receptor

Cytochrome b3

Cytochrome f

Antenna protein

PS I (P700)

Light

Primary electron

receptor

NADP+ + 2H+

NADPH + H+

Photolysis

2e-

2e-

2e-

Oxidative phosphorylation

Electron transport chain

Non - cyclic photophosphorylation

พระณฐ จาตรตนทวโชต 6

8. CO2 - fixation (Enzymatic reaction

8.1 Calvin cycle ของพช C3 : เกดท Mesophyll

ใบของพช C3 : มหรอไมม Bundle sheath กไดแตถามตองไมม Chloroplast

Calvin cycle: เกดท Mesophyll ในเซลล Chloroplast (Calvin cycle 1 รอบ)

ถาตองการสราง Hexose sugar ตองหมน Calvin cycle 2 รอบ เพราะ 2PGAL Hexose sugar 1 Molecule 1 พอด

พระณฐ จาตรตนทวโชต 7

8.2 Calvin cycle ของพช C4 : ครงแรกเกดท Mesophyll cell (PEP carboxylation)

ครงทสองเกดท Bundle sheath (RuBP carboxylation)

ใบของพช C4 : ม Bundle sheath และตองม Chloroplast

ตวอยางพช C4 : ขาวโพด ,ขาวฟาง ,ออย , บานไมรโรย

ขาวโพ

ด

ออย บานไมรโร

ย

ขาวฟาง

พระณฐ จาตรตนทวโชต 8

8.3 Calvin cycle ของพช CAM : เกดทงสองครงท Mesophyll

ครงแรกเกด PEP carboxylation

ขอสงเกต Calvin cycle ของพช CAM จะเกด ตอนกลางวน แต CO2 – fixation (PEP carboxylation) ตอนแรก

จะเกดในเวลากลางคนเปนการปองกนการเกด Photorespiration

PGA : เปนสารเสถยรตวแรกใน Calvin

cycle PGAL : เปนน าตาล C3 (Triose sugar) ตวแรกใน Calvin cycle

ตวอยางพช CAM : ตะบองเพชร ,วานหางจระเข ,ศรนารายณ ,กลวยไม , สบปะรด

ตะบองเพชร วานหางจระเข ศรนารายณ สบปะรด

Stomata

open

ครงทสองเกด RuBP carboxylation

พระณฐ จาตรตนทวโชต 9

9. Photorespiration : ในการตรง CO2 ไดนอยเนองจาก O2 เขาไปแยงจบ RuBP แขงกบ CO2 ท าให

ประสทธภาพในการสงเคราะห Hexose sugar ลดนอยลง

RuBP + CO2 2PGA (Normal) RuBP + O2 PGA + Phosphoglycerate (Abnormal)

พช C4 , CAM จงใช PEP จบ CO2 ตวแรกเพราะ PEP ไมจบกบ O2 ท าใหพช C4 , CAM มประสทธภาพใน

การสงเคราะหน าตาลไดสงกวาพช C3 ในสภาวะทไมเหมาะสม (มปรมาณ O2 สงในอากาศ)

พระณฐ จาตรตนทวโชต 10

10. ตารางความแตกตางระหวางพช C3 , C4 , CAM (Classulacean acid metabolism)

C3 C4 CAM Bundle sheath มหรอไมม ม มหรอไมม เซลลทเกด Calvin cycle Mesophyll Bundle sheath Mesophyll อตราการเกด Photorespiration สง ต า สง Chloroplast ใน Bundle sheath ขนาดใหญ ไมม ม ไมม ชวงเวลา Photosynthesis กลางวน กลางวน กลางวน จ านวนครงเกด CO2- fixation 1 ครง 2 ครง 2 ครง Enzyme ใน CO2 - fixation ครงแรก RuBP carboxylase PEP carboxylase PEP carboxylase สารตวแรกใช CO2- fixation ครงแรก RuBP PEP PEP Product ตวแรกใน CO2 - fixation ครงแรก PGA OAA (Oxaloacetate) OAA (Oxaloacetate) เวลาในการเกด CO2 - fixation กลางวน กลางวน กลางคน

สรปตวอยางพช C3 , C4 , CAM

11. ปจจยทเกยวของกบการสงเคราะหดวยแสง

11.1 ความยาวคลน : สน าเงนและแสงสแดงมผลตอการสงเคราะหแสงมากทสด

11.2 ปรมาณ O2 : มผลเฉพาะพช C3 เพราะเกยวของกบ Photorespiration

11.3 น าในดน : น านอยสงผลใหปากใบปดพชไมสามารถแลกเปลยนแกสทจ าเปนได

11.4 อณหภม : มผลตอ Enzyme ในกระบวนการตางๆ

11.5 ธาตอาหาร : ขาด N + Mg ใบเหลองชดเพราะ N + Mg เปนองคประกอบ Chlorophyll

C3 : ขาวเจา , ขาวเหนยว , ขาวบาเลย

C4 : ขาวโพด , ขาวฟาง , ออย , บานไมรโรย

CAM : สบปะรด , วานหางจระเข , ศรนารายณ , กลวยไม , ตะบองเพชร

พระณฐ จาตรตนทวโชต 11

12. นกวทยาศาสตรททดลองเกยวกบการสงเคราะหดวยแสง

12.1 ฌอง แบนดสท แวน เฮลมองท

ปลกตนหลวแลวบอกวาน าหนกทเพมขนเกดมาจากน าเทานน

12.2 โจเซฟ ฟรสตลย

ทดลองในครอบแกวแลวบอกวาพชสามารถเปลยนอากาศเสยเปนอากาศดได

12.3 ฌอง ซนบเยส : การเผาไหมและการหายใจจะได CO2 และใช O2

พระณฐ จาตรตนทวโชต 12

12.4 แวล นล

เลยง Bacteria พบวาสามารถเปลยน H2S เปน S จรงเสมอพชกนาจะเปลยน H2O เปน O2

12.5 แดเนยล อารกอน

ไดศกษารายละเอยดเกยวกบการทดลองของฮลล อารนอน และไดท าการทดลองดงน

สรปไดวา การสงเคราะหใหไดน าตาลนนตองมปจจยและวตถดบตนดงน

CO2 , H2O , Light , Chlorophyll , ATP , NADPH

Chlorophyll

Light

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O