การสังเคราะห์ด้วยแสง

1. การสังเคราะห์ด้วยแสง

2. การสังเคราะห์ด้วยแสง CO2 +H2O C6H12O6+ O2 การหายใจระดับเซลล์

3. การสังเคราะห์ด้วยแสง โครงสร้างที่ใช้ใน การสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง - ปฏิกิริยาใช้แสง (Light reaction) - ปฏิกิริยามืด (Dark reaction)

4. โครงสร้างที่ใช้ใน การสังเคราะห์ด้วยแสง

5. Epidermis Mesophyll Vascular bundle

8. 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

9. Different pigments absorb light differently

10. Different pigments absorb light differently

11. ตารางแสดงรงควัตถุที่ใช้ในกระบวนการตารางแสดงรงควัตถุที่ใช้ในกระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสงในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ

13. อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงขึ้นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงขึ้น ปล่อยพลังงานออกไป รับพลังงานเข้ามา อิเล็กตรอนที่มีพลังงานลดลง นิวเคลียสของอะตอม

14. ปฏิกิริยาใช้แสง (Light reaction) 1.การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฎจักรNon-cyclic e- transfer 2.การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฎจักร cyclic e- transfer

15. พืชได้รับพลังงานแสงและตกกระทบที่รงควัตถุโดยอาจตกกระทบที่ • chlorophyll a ซึ่งเป็น reaction center • กลุ่มรงควัตถุอื่นๆ (antenna complex) แล้วมีการถ่ายทอดพลังงานต่อให้ chl. a ปฏิกิริยาใช้แสง (Light reaction)

16. ระบบของ Photosynthetic pigment Antenna complex Carotenoids Accessory pigment Chlorophyll b Chlorophyll a Essential pigment e- Reaction center Chlorophyll a

17. Non-cyclic e- transfer Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

18. Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

19. Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

20. Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

21. Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

22. Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

23. Non-cyclic electron transfer: ได้ ATP, NADPH

24. Cyclic e- transfer: ได้ ATP Fd = Ferridoxin Pc = Plastocyanin Pq = Plastoquinone

26. สรุปการสังเคราะห์ด้วยแสงสรุปการสังเคราะห์ด้วยแสง

27. ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ การทดลองของเมลวิน คัลวิน(Melvin Calvin) เทอร์โมมิเตอร์ เติม CO2ในรูปของ H14CO3- คลอเรลลา แสง ลิ้นควบคุมการปิดเปิด

28. เมื่อเวลาผ่านไป 1 นาที ตรวจสารประกอบแล้วพบ 14C ใน สารประกอบหลายชนิดรวมทั้งน้ำตาลกลูโคส (สาร C 3,C5,C6) เช่น (สาร C 3 = PGA ,C5 = RuBP,C6= กลูโคส)

29. แต่เมื่อให้การสังเคราะห์แสงในระยะเวลาสั้นลง ประมาณ 2 วินาทีตรวจพบ 14C อยู่ในสสาร ประกอบที่มีคาร์บอน 3 อะตอม (PGA)

30. คัลวินและคณะคิดว่า C C C O O สารประกอบ C 2 + CO2 =จะได้สาร C3 (PGA) แต่จากการทดลองไม่พบสารประกอบ C2 อยู่เลย แต่ พบว่ามีสารประกอบ C5 เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา ถึงแม้ การสังเคราะห์แสงจะเกิดขึ้นเป็นเวลานาน

31. ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงได้ตั้งสมมติฐานขึ้นว่า สาร C 5 คงจะรวมกับ CO2ได้สารประกอบชนิด ใหม่ เป็นสาร C6เพราะ RuBP(สาร C5 รวมกับ สาร C 1 (CO2) แต่สารนี้ไม่อยู่ตัวจะสลายต่อให้ สารประกอบ C3 คือ PGA 2 โมเลกุล ดังที่จะได้ศึกษาวัฏจักรของคัลวิน

32. The step of Calvin cycle • Carbon fixation • Reduction • Regeneration

34. Ribuosebisphosphate CarboxylaseOxygenase Ribulosebisphosphate 3-Phosphoglyceric acid (3PG) (PGA) • ปฏิกิริยาขั้นที่ 1: • การตรึง CO2(Carbon fixation หรือ Carboxylation)

35. 3 CO2 P P P P P P P P 3 RuBP 6 PGA P P P P

37. 1,3-BisPhosphoglyceric acid (BPGA) ปฏิกิริยาขั้นที่ 2: การรีดิวซ์PGA ให้เป็น PGAL(Reduction) Glyceraldehyde3phosphate (G3P)

38. P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P 6 PGA 5 G3P,PGAL 6 G3P,PGAL 6 BPGA 6 6 P P P Sugar

39. ปฏิกิริยาขั้นที่ 3: Regenerationการสร้างRuBPขึ้นใหม่

40. P P P P P P P P P P P 3 RuBP 5 G3P,PGAL

42. ข้อสังเกตของวัฏจักรคาลวินข้อสังเกตของวัฏจักรคาลวิน 1.โดยปกติวัฏจักรคาลวินจะต้องเกิด 2 รอบจึงจะได้ PGAL 2 โมเลกุลซึ่ง เพียงพอต่อการสร้างกลูโคส (6C) 1 โมเลกุล (เนื่องจากในความเป็นจริง การเกิด 1 รอบจะให้ PGAL อิสระ ออกมา 1 โมเลกุลเท่านั้น)

43. 2.ในพืชทั่วๆไป สารชนิดแรกที่คงตัวที่ได้จากการตรึง CO2คือ PGA ซึ่งมี 3C จึงเรียกการตรึง CO2แบบนี้ว่า C3-pathwayและเรียกว่าพืช C-3 ซึ่งก็คือพืชใบเลี้ยงคู่และใบเลี้ยงเดี่ยวทั่วๆ ไป (ข้าวสาลี,ถั่วเหลือง)

44. Photorespiration การตรึง CO2 ของRuBPต้องใช้เอนไซม์ Rubiscoซึ่งอยู่ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ เอนไซม์นี้นอกจากกระตุ้นให้ RuBP ตรึง CO2แล้วยังตรึง O2 ได้ด้วย เมื่อพืช ตรึง O2ด้วย RuBP ซึ่ง RuBPจะถูกสลายเป็นสารประกอบคาร์บอน 2 อะตอม เพราะฉะนั้นการจะสร้าง RuBPจึงเสีย CO2ไปบางส่วน การตรึง O2และคาย CO2ในเวลาที่พืชได้รับแสง จึงเรียกว่า โพโตเรสไพเรชัน(Photorespiration)

45. Ribuosebisphosphate CarboxylaseOxygenase Ribulosebisphosphate • ปฏิกิริยาขั้นที่ 1: • การตรึง CO2(Carbon fixation หรือ Carboxylation)

46. 3 O2 P P P P P P P P 3 RuBP ฟอสโฟ ไกลโคลิก PGA P P P P

48. Photorespiration 2 (PGA) 1 (PGA)

49. พืชตรึง CO2 ได้สารประกอบ คงตัวชนิดแรกคือ  PGA สาร C3 พืชที่สามารถตรึง CO2 ได้สารประกอบ คงตัวชนิดแรกคือ  OAA สาร C4 จึงเรียกพืชที่มีกระบวนการเช่นนี้ว่า พืช C4

50. พบ C4 ส่วนใหญ่พืชที่มีดอก และใบเลี้ยงเดี่ยว เช่น ข้าวโพด, อ้อย,ข้าวฟ่าง, บาร์เลย์,บานไม่รู้โรย, หญ้าแพรก,หญ้าแห้วหมู,ผักโขมจีน ไม่พบ C4 ในพวกเมล็ดเปลือย: สนสองใบ สามใบ แป๊ะก๋วยมอส ลิเวอร์เวิร์ตฮอนเวิร์ต และสาหร่ายทุกชนิด