photosynthesis n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Photosynthesis PowerPoint Presentation
Download Presentation
Photosynthesis

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 98

Photosynthesis - PowerPoint PPT Presentation


  • 197 Views
  • Uploaded on

Photosynthesis. Photosynthesis. Light Pigment Light reaction Photosystem (I, II) Electron transfer Non-cyclic cyclic CO 2 fixation. Energy can be transformed from one form to another. THE SUN: แหล่งพลังงานของสิ่งมีชีวิตบนโลก. THE BASICS OF PHOTOSYNTHESIS.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

Photosynthesis


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
photosynthesis1
Photosynthesis
  • Light
  • Pigment
  • Light reaction
    • Photosystem (I, II)
    • Electron transfer
      • Non-cyclic
      • cyclic
  • CO2 fixation
the sun
THE SUN: แหล่งพลังงานของสิ่งมีชีวิตบนโลก
slide5

THE BASICS OF PHOTOSYNTHESIS

  • Almost all plants are photosynthetic
    • Autotrophs
      • All plant
      • All algea
      • Some protosoa
      • some bacteria
      • protists
slide6

Autotrophs : สร้าง organic matter โดย photosynthesis

  • Sunlight energy เก็บไว้ในรูปพลังงานพันธะเคมี

(c) Euglena

(d) Cyanobacteria

(b) Kelp

(a) Mosses, ferns, and

flowering plants

light energy harvested by plants other photosynthetic autotrophs
Light Energy Harvested by Plants & Other Photosynthetic Autotrophs

6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2

slide9

WHY ARE PLANTS GREEN?

It's not that easy bein' green Having to spend each day the color of the leaves When I think it could be nicer being red or yellow or gold Or something much more colorful like that…

Kermit the Frog

electromagnetic spectrum and visible light
Electromagnetic Spectrum and Visible Light

Gammarays

Infrared & Microwaves

X-rays

UV

Radio waves

Visible light

Wavelength (nm)

slide11

WHY ARE PLANTS GREEN?

Different wavelengths of visible light are seen by the human eye as different colors.

Gammarays

Micro-waves

Radio

waves

X-rays

UV

Infrared

Visible light

Wavelength (nm)

slide12

The feathers of male cardinals are loaded with carotenoid pigments. These pigments absorb some wavelengths of light and reflect others.

Reflected light

Sunlight minus absorbed wavelengths or colors equals the apparent color of an object.

slide13

Why are plants green?

Reflected light

Transmitted light

slide14

WHY ARE PLANTS GREEN?

Plant Cells have Green Chloroplasts

The thylakoid membrane of the chloroplast is impregnated with photosynthetic pigments (i.e., chlorophylls, carotenoids).

slide15

THE COLOR OF LIGHT SEEN IS THE COLOR NOT ABSORBED

  • Chloroplasts absorb light energy and convert it to chemical energy

Reflected light

Light

Absorbed light

Transmitted light

Chloroplast

slide16

AN OVERVIEW OF PHOTOSYNTHESIS

  • Photosynthesis is the process by which autotrophic organisms use light energy to make sugar and oxygen gas from carbon dioxide and water

Carbondioxide

Water

Glucose

Oxygengas

PHOTOSYNTHESIS

slide17

AN OVERVIEW OF PHOTOSYNTHESIS

Light

  • The light reactions convert solar energy to chemical energy
    • Produce ATP & NADPH

Chloroplast

NADP

ADP

+ P

Calvin

cycle

  • The Calvin cycle makes sugar from carbon dioxide
  • ATP generated by the light reactions provides the energy for sugar synthesis
  • The NADPH produced by the light reactions provides the electrons for the reduction of carbon dioxide to glucose

Light

reactions

slide18
เรียนมาตั้งแต่ประถม....ใบทำหน้าที่ปรุงอาหาร..มารู้จักใบกันเรียนมาตั้งแต่ประถม....ใบทำหน้าที่ปรุงอาหาร..มารู้จักใบกัน
  • ประกอบด้วยชั้นผิวใบ (Epidermis) มีชั้นCuticleเคลือบ และ เนื้อใบ (Mesophyll)
  • Mesophyll มีเซลล์สองรูปแบบ คือ

1.) Palisade mesophyll : รูปร่างคล้ายรั้ว เรียงตัวกันแน่นมาก

2.) Spongy mesophyll : รูปร่างคล้ายฟองน้ำ เรียงตัวหลวมๆ

  • ด้านหลังใบ (upper epidermis)
  • ด้านท้องใบ (lower epidermis) มีstoma(ปากใบ) ซึ่งจะมีเซลล์ควบคุมการปิดเปิด เรียกว่า Guard Cell
slide19

Epidermis

Mesophyll

Vascular bundle

slide20

Chloroplast

LEAF CROSS SECTION

MESOPHYLL CELL

  • The location and structure of chloroplasts

LEAF

Mesophyll

Intermembrane space

CHLOROPLAST

Outer

membrane

Granum

Innermembrane

Grana

Stroma

Thylakoidcompartment

Stoma

Thylakoid

chlorophyll a b

Porphyrin ring

delocalized e-

Phytol tail

Chlorophyll a & b
  • Chl a has a methyl group
  • Chl b has a carbonyl group
slide26

Excitation of chlorophyll in a chloroplast

e

e

Excited

state

2

Heat

Light

Light

(fluorescence)

Photon

Ground

state

Chlorophyll

molecule

(a) Absorption of a photon

(b) fluorescence of isolated chlorophyll in solution

antenna complex reaction center protein photosystem
Antenna complex + Reaction center อยู่รวมกันบน Protein เรียกว่า“Photosystem”
light reaction
ปฏิกิริยาใช้แสง (Light reaction)
  • พืชได้รับพลังงานแสงและตกกระทบที่รงควัตถุโดยอาจตกกระทบที่
  • chlorophyll a ซึ่งเป็น reaction center
  • กลุ่มรงควัตถุอื่นๆ (antenna complex) แล้วมีการถ่ายทอดพลังงานต่อให้ chl. a
slide30

ระบบของ Photosynthetic pigment

Antenna complex

Carotenoids

Accessory pigment

Chlorophyll b

Chlorophyll a

Essential pigment

e-

Reaction center

Chlorophyll a

slide31

Thylakoid

Photosystem

Photon

STROMA

Light-harvesting

complexes

Reaction

center

Primary election

acceptor

e–

Thylakoid membrane

Special

chlorophyll a

molecules

Transfer

of energy

Pigment

molecules

THYLAKOID SPACE

(INTERIOR OF THYLAKOID)

  • พืชได้รับพลังงานแสงและตกกระทบที่รงควัตถุโดยอาจตกกระทบที่
  • chlorophyll a ซึ่งเป็น reaction center
  • กลุ่มรงควัตถุอื่นๆ (antenna complex) แล้วมีการถ่ายทอดพลังงานต่อให้ chl. a
slide33

Chloroplast

A Photosynthesis Road Map

Light

Stroma

NADP

Stack of

thylakoids

ADP

+ P

Light

reactions

Calvin

cycle

Sugar used for

 Cellular respiration

 Cellulose

 Starch

 Other organic compounds

light reaction1
Light reaction
  • Photosystem (I, II)
  • Electron transfer Chain
    • Non-cyclic
    • cyclic
slide35

H2O

CO2

Light

NADP+

ADP

CALVIN

CYCLE

LIGHT

REACTIONS

ATP

NADPH

Electron

Transport

chain

O2

[CH2O] (sugar)

Primary

acceptor

7

Primary

acceptor

4

Fd

Electron transport chain

Pq

2

e

8

e–

e

H2O

NADP+

+ 2 H+

Cytochrome

complex

2 H+

NADP+

reductase

+

3

NADPH

O2

PC

e–

+ H+

P700

e–

5

Light

P680

Light

1

6

ATP

Photosystem-I

(PS I)

Photosystem II

(PS II)

slide36

H2O

CO2

Light

NADP+

ADP

CALVIN

CYCLE

LIGHT

REACTIONS

ATP

NADPH

Electron

Transport

chain

O2

[CH2O] (sugar)

Primary

acceptor

Primary

acceptor

4

Fd

Electron transport chain

Pq

2

e

e–

e

H2O

NADP+

+ 2 H+

Cytochrome

complex

2 H+

NADP+

reductase

+

3

NADPH

O2

PC

e–

+ H+

P700

e–

5

Light

P680

Light

1

ATP

Photosystem-I

(PS I)

Photosystem II

(PS II)

slide37

H2O

CO2

Light

NADP+

ADP

CALVIN

CYCLE

LIGHT

REACTIONS

ATP

NADPH

Electron

Transport

chain

O2

[CH2O] (sugar)

Primary

acceptor

7

Primary

acceptor

4

Fd

Electron transport chain

Pq

2

e

8

e–

e

H2O

NADP+

+ 2 H+

Cytochrome

complex

2 H+

NADP+

reductase

+

3

NADPH

O2

PC

e–

+ H+

P700

e–

5

Light

P680

Light

1

6

ATP

Photosystem-I

(PS I)

Photosystem II

(PS II)

slide38
พืชผลิต O2จากการแตกตัวของ H2O(H+ and e-)
slide39

หล่อเหมือนใครในห้องนี้หรือเปล่าเนี่ยหล่อเหมือนใครในห้องนี้หรือเปล่าเนี่ย

slide40

Chloroplast

A Photosynthesis Road Map

Light

Stroma

NADP

Stack of

thylakoids

ADP

+ P

Light

reactions

Calvin

cycle

Sugar used for

 Cellular respiration

 Cellulose

 Starch

 Other organic compounds

slide41

Chloroplast

Light

Photosystem IIElectron transport chains Photosystem I

CALVIN CYCLE

Stroma

Electrons

Cellular respiration

Cellulose

Starch

Other organic compounds

LIGHT REACTIONS

CALVIN CYCLE

electron transport chain
Electron transport chain
  • Non-cyclic
  • cyclic
non cyclic e transfer
Non-cyclic e- transfer

Fd = Ferridoxin

Pc = Plastocyanin

Pq = Plastoquinone

slide51

Noncyclic Electron Transfer: ได้ ATP, NADPH

P700*

P680*

Fd

NADP+

NADPH

e-

P700

Photosystem I

O2 + 2H+

Photosystem II

Free Energy

H2O

Strong oxidant

P680

Cyclic Electron Transfer

slide53

H+

Cytochrome

e-

e-

PQ

e-

e-

H+

e-

H2O

Proton gradient

NADPH

NADP+

Stroma

Fd

PSI

PSII

Thylaciod membrane

e-

PC

Lumen

2H+ + O2

slide54

H+

ATP Synthase

Photophosphorylation

H+

H+

ADP + Pi

H+

Stroma

ATP

H+

H+

H+

H+

H+

H+

Lumen

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

slide57
The light reactions and chemiosmosis:

the organization of the thylakoid membrane

H2O

CO2

LIGHT

NADP+

ADP

CALVIN

CYCLE

LIGHT

REACTOR

ATP

NADPH

STROMA

(Low H+ concentration)

O2

[CH2O] (sugar)

Cytochrome

complex

Photosystem II

Photosystem I

NADP+

reductase

Light

2 H+

3

NADP+ + 2H+

Fd

NADPH

+ H+

Pq

Pc

2

H2O

1⁄2

O2

THYLAKOID SPACE

(High H+ concentration)

1

2 H+

+2 H+

To

Calvin

cycle

ATP

synthase

Thylakoid

membrane

STROMA

(Low H+ concentration)

ADP

ATP

P

H+

Let’s go to

co 2 fixation
CO2 fixation
  • Calvin cycle
  • CO2 sugar
  • เกิดใน stroma

Melvin Calvin

The Nobel Prize in Chemistry 1961

the step of calvin cycle
The step of Calvin cycle
  • Carbon fixation
  • Reduction
  • Regeneration
slide60

Chloroplast

A Photosynthesis Road Map

Light

Stroma

NADP

Stack of

thylakoids

ADP

+ P

Light

reactions

Calvin

cycle

Sugar used for

 Cellular respiration

 Cellulose

 Starch

 Other organic compounds

slide61

CO2

RuBP

ATP

3 PGA

ATP

NADPH

G3P (PGAL)

Calvin Cycle

Rubisco

SUGAR

co 2 atp nadph h light reaction
: เป็นขั้นตอนที่พืชสร้างน้ำตาลจาก CO2โดยใช้ ATP และ NADPH+H+จาก Light reaction

Calvin cycle

1 co 2 carbon fixation carboxylation
เป็นปฏิกิริยารวมตัวระหว่าง CO2กับน้ำตาล RuBP:Ribulose bisphosphate (5C)

เกิดเป็น Phosphoglyceric acid: PGA (3C)

โดยการทำงานของเอนไซม์ RuBP carboxylase (Rubisco)

ปฏิกิริยาขั้นที่ 1: การตรึง CO2 (Carbon fixation หรือ Carboxylation)

Rubisco

6RuBP + 6CO2 12 PGA

slide64
Ribulose bisphosphate carboxylase-oxygenase

Rubisco enzyme

  • รวมตัวได้ทั้ง CO2และ O2
  • Protein ที่พบมากสุดในโลก
slide66

ปฏิกิริยาขั้นที่ 2: การรีดิวซ์ PGA

ให้เป็น PGAL (Reduction)

  • PGA (3C) ถูกรีดิวซ์ ให้เป็นน้ำตาล PGAL:Phosphoglyceraldehyde (3C)
  • อาศัย ATP และ NADPH+H+

12PGA + 12NADPH+H+ + 12ATP 12PGAL + 12 NADP+ + 12ADP + 12 Pi

3 regeneration rubp
ปฏิกิริยาขั้นที่ 3: Regenerationการสร้าง RuBP ขึ้นใหม่
  • นำ PGALกลับมาสร้าง

เป็น RuBPขึ้นใหม่

  • อาศัยพลังงานจาก ATP

10PGAL + 6ATP 6RuBP + 6ADP + 4Pi

3 regeneration rubp1
ปฏิกิริยาขั้นที่ 3: Regenerationการสร้าง RuBP ขึ้นใหม่

?? ถ้าต้องการ RuBP 6 โมเลกุล

จะต้องใช้ PGAL และ ATP กี่โมเลกุล

ตอบ ต้องใช้ PGAL 10 โมเลกุล

และ ATP 6 โมเลกุล

ATP 18 โมเลกุล

slide69
สรุป

6RuBP + 6CO2 12 PGA

12PGA + 12NADPH+H+ + 12ATP 12PGAL + 12 NADP+ + 12ADP + 12 Pi

10PGAL + 6ATP 6RuBP + 6ADP + 4Pi

12PGAL 10PGAL 6RuBP

2PGAL C6H12O6

slide70
ข้อสังเกตของวัฏจักรคาลวินข้อสังเกตของวัฏจักรคาลวิน
  • โดยปกติวัฏจักรคาลวินจะต้องเกิด 2 รอบจึงจะได้ PGAL 2 โมเลกุลซึ่งเพียงพอต่อการสร้างกลูโคส (6C)1 โมเลกุล (เนื่องจากในความเป็นจริงการเกิด 1 รอบจะให้ PGAL อิสระออกมา 1 โมเลกุลเท่านั้น)
  • ในพืชทั่วๆไป สารชนิดแรกที่คงตัวที่ได้จากการตรึง CO2คือ PGA ซึ่งมี 3C จึงเรียกการตรึง CO2แบบนี้ว่า C3-pathway และเรียกพืชที่มีการตรึง CO2แบบ C3-pathway ว่า พืช C-3 ซึ่งก็คือพืชใบเลี้ยงคู่และใบเลี้ยงเดี่ยวทั่วๆ ไป
slide72

Photorespiration

เกิดในพืช C3

- temp สูงขึ้น Rubisco จะมี affinity ต่อ O2 ได้ดีขึ้นจนในที่สุด O2 สามารถชนะในการแข่งขันกับ CO2 เพื่อเข้าจับตรง active site ของ rubisco ได้- CO2 ต่ำ O2 สูง

- Rubisco ตรึง O2และให้ CO2

- การสูญเสีย RUBP

-ประสิทธิภาพในกระบวนการ PS ลดน้อยลง

slide76

Glycerate-2-phosphate

Glycolate

Glycerate-3-phosphate

Serine -3C

2C-amino acid

Glycolate

LOGO

slide77

พืชปรับตัวเพื่อเอาชนะความไม่สมบูรณ์แบบของการสังเคราะห์ด้วยแสงพืชปรับตัวเพื่อเอาชนะความไม่สมบูรณ์แบบของการสังเคราะห์ด้วยแสง

เพื่อความอยู่รอดของมัน ดังนั้น เราจึงเห็นพืช C4 และ CAMเกิดขึ้นมา

LOGO

slide79
C3

C4

slide82

C4 plant

  • - No photorespiration
  • - CO2 ต่ำได้ถึง 0
  • - ส่วนใหญ่พืชที่มีดอก และใบเลี้ยงเดี่ยว
  • เช่น ขัาวโพด, อ้อย,ข้าวฟ่าง, บาร์เลย์,บานไม่รู้โรย
  • ไม่พบ C4 ในพวกเมล็ดเปลือย: สนสองใบ สามใบ แป๊ะก๋วย
  • มอส ลิเวอร์เวิร์ต ฮอนเวิร์ต และสาหร่ายทุกชนิด

LOGO

slide83

CO2 fixation in C4 plant

  • มีการตรึง CO2 2 ครั้ง
  • 1. mesophyll
  • 2. bundle sheath cell
  • -เกิด OAA ตัวแรกของ ปฏิกิริยา
  • -โดยใช้เอนไซม์ PEP carboxylase

LOGO

slide84

มีการตรึง CO2 2 ครั้ง

  • 1. mesophyll
  • 2. bundle sheath cell
  • -เกิด OAA ตัวแรกของ ปฏิกิริยา
  • -โดยใช้เอนไซม์ PEP carboxylase

LOGO

slide86

C4

6CO2 + 30ATP + 12NADPH + 12H2O

C6H12O6 + 30ADP+ 30Pi + 12NADP+ + 6H2O + 6O2

6CO2 + 18ATP + 12NADPH + 12H2O

C6H12O6 + 18ADP+ 30Pi + 12NADP+ + 6H2O + 6O2

C3

แต่ทำไมพืช C4 จึงไม่ครองโลก

เมื่อไม่ร้อน และ แห้ง

LOGO

slide88

CAM

(Crussulaceae Acid Metabolism)

พืชอวบน้ำ: สัปปะรด, ว่านหางจระเข้, กระบองเพชร

LOGO

slide89

CAM plant

- พบในพืชที่อยู่ที่แห้งแล้งมาก

- ตรึง CO2 ในเวลากลางคืน ได้กรด 4C (OAA)

เก็บไว้ใน vacuole

- กลางวันเข้าสู่ calvin cycle

- เกิดในเซลล์เดียวกัน

LOGO

cam plant
CAM plant
  • ปัจจุบันไม่เฉพาะพืชตระกูล Crassulaceae
slide97
ปัจจัย
  • ความเข้มของแสง
  • อุณหภูมิ
  • CO2
  • น้ำ
  • O2
  • เกลือแร่
  • อายุของใบ
slide98
ขอขอบคุณ

อาจารย์ทิพนาถ อันตรเสน อาจารย์โอภาส พระเทพ

และข้อมูลที่เป็นประโยชน์เพื่อการเรียนรู้ของเยาวชนนะคะ