Light Reaction








ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง














ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง มี 2 ปฏิกิริยาใหญ่ๆคือ
1.       ปฏิกิริยาใช้แสง (Light Reaction) เป็นปฏิกิริยาที่พืชรับพลังงานแสงมาใช้สร้างสารอินทรีย์พลังงานสูง 2 ชนิด คือ ATP และ NADPH โดยใช้น้ำเข้าร่วมปฏิกิริยาและได้ก๊าซออกซิเจเป็นผลิตผลพลอยได้
2.       ปฏิกิริยาไม่ใช้แสง (Dark Reaction) เป็นปฏิกิริยาที่พืชสร้างน้ำตาล โดยนำ ATP และ NADPH จากปฏิกิริยาใช้แสงมาใช้
ปฏิกิริยาใช้แสง
1.                       ระบบแสง I (Photosystem I หรือ PSI) หรือ P700 ทำหน้าที่รับพลังงานแสง ซึ่งประกอบด้วยรงควัตถุชนิดสำคัญคือ คลอโรฟิลล์ เอ ชนิดพิเศษ รับแสงที่มีความยาวคลื่น 683 และ 700 นาโนเมตร ได้ดี พบในพืชและสาหร่ายทุกกลุ่ม
2.                       ระบบแสง II (Photosystem II หรือ PSII) หรือ P800 ทำหน้าที่รับพลังงานแสง
โครงสร้างของระบบแสง ประกอบด้วย
1.                       แอนเทนนา (Antena) ประกอบด้วยรงควัตถุต่างๆ และมีการเรียงตัวอย่างเป็นระบบ ทำหน้าที่ถ่ายทอดพลังงานแสงไปยังศูนย์กลางของปฏิกิริยา
2.       ศูนย์กลางปฏิกิริยา (Reaction Center) เป็นรงควัตถุชนิดคลอโรฟิลล์ เอ ชนิดพิเศษ
แหล่งที่เกิด
            เกิดที่บริเวณเยื่อไทลาคอยด์ เพราะคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ไม่ค่อยละลายน้ำ เลยฝังอยู่ในฟอสโฟลิพิด นอกจากนี้ยังมีอิเล็กตรอนวิ่งไปมา จึงต้องใช้โปรตีนขนส่ง และโปรตีนพวกนี้ก็ฝังอยู่ในเยื่อไทลาคอยด์













ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาใช้แสง
1.                       การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบเป็นวัฏจักร (Cyclic Electron Transfer)
-          เป็นการถ่ายทอดอิเล็กตรอนในระบบแสง I เพียงระบบเดียว
-          มีการถ่ายทอดอิเล็กตรอนจาก P700 ไปยัง Ferridoxin, Cytochrome Complex, Plastocyanin และ PSI             
-          มีการสร้าง ATP ผ่านทาง Cytochrome Complex
















2.                        การถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็นวัฏจักร (Noncyclic Electron Transfer)
-          เป็นการถ่ายทอดผ่านทั้งระบบแสง I และ ระบบแสง II
-          มีการแตกตัวของน้ำ
-          สารสีใน PSI และ PSII ได้รับการกระตุ้นจากพลังงานแสงพร้อมกัน P700 ในระบบแสง I จะถ่ายทอดอิเล็กตรอนให้กับ Ferridoxin และส่งไปยัง NADP+ ทำให้ P700 ขาดอิเล็กตรอนซึ่งได้รับทดแทนจาก Plastocyanin
-          Plastocyanin จะรับอิเล็กตรอนมาจาก PSII มาทดแทนโดย P680 ที่ได้รับการกระตุ้นจากพลังงานแสง และถ่ายทอดอิเล็กตรอนให้กับ Plastoquinone และส่งต่อไปยัง Cytochrome Complex และ Plastocyanin ตามลำดับ
-          เมื่อ PSII สูญเสียอิเล็กตรอน จะได้รับทดแทนจากปฏิกิริยา Photolysis หรือ Hill Reaction โดยมี Mn2+ และ Cl- เป็นตัวกระตุ้นและมีแสงเป็นตัวช่วยกระตุ้นทางอ้อม                       
-          โปรตอนที่ได้จากการแตกตัวของน้ำ จะถูกส่งไปรวมกับ NADP­+ พร้อมกับรับอิเล็กตรอนมาจาก PSI ได้เป็น NADPH ดังสมการ

ปฏิกิริยาไม่ใช้แสง
          เป็นปฏิกิริยาตรึง CO2 (CO2 Fixation) สร้างสารประกอบคาร์โบไฮเดรต โดยใช้ ATP และ NADPH เป็นแหล่งพลังงาน เกิดในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ ซึ่งมีเอนไซม์อยู่มากมาย ซึ่งกระบวนการเกิดเป็นวงจร เรียกว่า วัฏจักรคัลวิน (Calvin Cycle) มี 3 ขั้น ได้แก่
1.                    Carboxylation เป็นการตรึง CO2 ด้วย RuBP (Ribulose Bisphosphate) โดยใช้เอนไซม์ RUBISCO (Ribulose Bisphosphate Carboxylase Oxygenase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริรยา จะได้สารที่มีคาร์บอน 6 อะตอม ซึ่งไม่เสถียร จะแตกออกเป็นสารที่คาร์บอน 3 อะตอม และฟอสเฟต 1 หมู่ จำนวน 2 โมเลกุล คือ Phosphoglycerate (PGA) เป็นสารอินทรีย์ที่อยู่ตัวชนิดแรก
2.                    Reduction เป็นปฏิกิริยาที่โมเลกุลของ PGA จะรับหมู่ฟอสเฟตจาก ATP กลายเป็น 1, 3 บิสฟอสโฟกลีเซอเรต (1, 3 bisphosphoglycerate) จากนั้นจะถูก reduce ไปเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม ที่เรียกว่า กลีเซอรัลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟต (Glyceraldehyde-3-Phosphate : G3P) หรือฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์ (Phosphoglyceraldehyde : PGAL) โดยรับอิเล็กตรอนจาก NADPH ซึ่ง PGAL เป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม และถือว่าเป็นน้ำตาลชนิดแรกที่เกิดขึ้นในวัฏจักรคัลวิน
3.                    Regeneration and Synthesis เป็นขั้นที่ PGAL เปลี่ยนไปสองทาง
1)      เป็นขั้นตอนที่จะสร้าง RuBP ขึ้นมาใหม่ เพื่อกลับไปรับ CO2 อีกครั้ง ในการสร้าง RuBP ซึ่งมีคาร์บอน 5 อะตอม ต้องสร้างจาก PGAL ซึ่งมีคาร์บอน 3 อะตอม ขั้นตอนนี้ต้องใช้ ATP ดังนั้น ปฏิกิริยาที่สมดุลคือ ต้องใช้ PGAL จำนวน 5 โมเลกุล เพื่อสร้าง RuBP 3 โมเลกุล
2)      เป็นปฏิกิริยาที่ไม่ได้อยู่ในวัฏจักรคัลวิน โดยเกิดจากวัฏจักรคัลวินที่สมดุล 1 วัฏจักรจะมี PGAL สะสมไว้ 1 โมเลกุล เมื่อเกิดวัฏจักรคัลวินที่สมดุล 2 วัฏจักร จะมี PGAL สะสม 2 โมเลกุลซึ่งมากพอที่จะสังเคราะห์น้ำตาลกลูโคสได้ 1 โมเลกุล
จากการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อสังเคราะห์น้ำตาลกลูโคส และได้ ADP + Pi และ NADP+กลับคืนมา เพื่อนำกลับไปใช้ในปฏิกิริยาใช้แสงต่อไป

ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น

โพสต์ยอดนิยมจากบล็อกนี้

ทดสอบ ICT กลุ่ม 2

รูปภาพ
การสลายสารอาหารแบบใช้ ออกซิเจน  (Aerobic  respiration)                  การหายใจ (Respiration)  คือกระบวนการสลายสารอาหาร เช่น  คาร์โบไฮเดรต    ไขมันและโปรตีน    โดยอาศัยการควบคุมของเอนไซม์ภายในเซลล์ การหายใจแบบใช้ออกซิเจน    เป็นกระบวนการสร้าง  ATP  จากโมเลกุลของ กลูโคส ได้มากที่สุดถึง   36 -38   โมเลกุล    หรือมากกว่าต่อกลูโคส   1   โมเลกุล การหายใจแบบใช้ออกซิเจน  (Aerobic  respiration)   เป็นการสลายสารอาหารโดยใช้ออกซิเจนเข้าร่วมปฏิกิริยา    ประกอบด้วย   4   ขั้นตอน    คือ 1.     ไกลโคลิ ซีส  ( Glycolysis ) 2.    การ สร้างอะ ซิติลโคเอนไซม์ เอ    หรือการออกซิเดชัน    กรดไพรู วิก  ( Pyruvate   oxidation  หรือ    pyruvate    de...
อ่านเพิ่มเติม

การหายใจระดับเซลล์

การสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงานนั้นเซลล์ต้องใช้กระบวนการซับซ้อนเพื่อค่อย ๆ ปล่อยพลังงาน ออกมาอย่างช้า ๆ เซลล์จึงจะสามารถนำพลังงานเหล่านั้นไปเก็บสะสมในรูปของ ATP ได้อย่างมี ประสิทธิภาพ และถึงกระนั้นก็ตามพลังงานจำนวนมากก็สูญเสียไปในรูปของความร้อน ดังนั้นถ้าการปล่อย พลังงานของสารอาหารในสิ่งมีชีวิตเป็นไปอย่างรวดเร็ว นอกจากอาจทำให้เซลล์ได้รับพลังงานลดลงแล้ว อาจเกิดความร้อนสูงเกินไปจนเป็นอันตรายต่อเซลล์ สารอาหารที่ถูกใช้เป็นตัวอย่างในการศึกษาการสลายสารอาหาร คือ น้ำตาลกลูโคส การสลายน้ำตาลกลูโคส จะต้องอาศัยกลุ่มของปฏิกิริยา 3 กลุ่ม คือ ไกลโคลิซิส (GLYCOLYSIS), การสร้างแอซีติลโคเอนไซม์ เอ และ วัฏจักรเครบส์ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการย่อยสลายกลูโคส คือ พลังงาน, คาร์บอนไดออกไซด์, น้ำและสารอื่น ๆ ที่ได้จาก การนำเอาสารในกระบวนการย่อยสลายไปสังเคราะห์ขึ้น การคำนวณหาพลังงานที่ได้อาจพิจารณาจาก แผนภาพง่าย ๆ นี้ (ดูรูปที่ 4) จะเห็นได้ว่าในการย่อยสลายกลูโคสจะได้พลังงานในรูปของ ATP และ GTP จำนวนหนึ่ง ส่วนพลังงานที่เก็บ ในรูปของอิเล็กตรอนใน NADH และ FADH2 นั้น จะถูกเปลี่ยนเป็น ATP โดยการถ่ายทอดอิเล็กตรอน...
อ่านเพิ่มเติม