Stomata ทำงานอย่างไรในการสังเคราะห์ด้วยแสง?

บทบาทของปากใบในการสังเคราะห์แสงมักถูกประเมินค่าต่ำเกินไป แต่รูขุมขนเล็ก ๆ เหล่านี้ควบคุมทางเข้าของคาร์บอนไดออกไซด์และทางออกของออกซิเจนและไอน้ำ ในที่สุด ปากใบจะทำหน้าที่ควบคุมอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

พืชใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างกลูโคส โดยการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์เพื่อรวมน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ พืชจะสร้างกลูโคส น้ำตาลชนิดหนึ่ง และปล่อยออกซิเจน ซึ่งเป็นของเสียจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาเคมีนี้เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ที่อยู่ในชั้นในของใบพืช พืชบางชนิดมีใบขนาดเล็กมากและการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นที่เปลือกหรือลำต้น

วัตถุดิบของการสังเคราะห์ด้วยแสงประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำ 6 ตัว (6H₂0) และคาร์บอนไดออกไซด์หกตัว (6CO₂) โมเลกุล ในพืชส่วนใหญ่ รากจะดูดซับน้ำจากดิน น้ำเดินทางผ่านไซเลม ซึ่งเป็นชั้นพิเศษของเซลล์ ในพืชบางชนิด น้ำจะถูกดูดซึมผ่านใบจากอากาศโดยตรง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซในชั้นบรรยากาศจะเข้าสู่ใบผ่านทางปากใบซึ่งเป็นรูเล็กๆ ในใบ (ปากใบเป็นรูเดียว) เมื่อน้ำเข้าโดยตรงจากชั้นบรรยากาศ น้ำจะเข้าสู่ใบผ่านทางปากใบด้วย วัตถุดิบเหล่านี้จะเดินทางเข้าสู่คลอโรพลาสต์ในชั้นของใบไม้ที่เป็นรูพรุนและเป็นขุย สารเคมีทำปฏิกิริยาโดยใช้พลังงานของดวงอาทิตย์ที่คลอโรฟิลล์ดูดซับไว้ในคลอโรพลาสต์

ปฏิกิริยาเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงส่งผลให้เกิดโมเลกุลน้ำตาลหนึ่งโมเลกุล (กลูโคส: C₆โฮ₁₂โอ₆) และออกซิเจน 6 คู่ (6O₂). พืชเก็บกลูโคสและปล่อยออกซิเจนเป็นของเสีย โดยออกซิเจนส่วนใหญ่ออกจากพืชผ่านทางปากใบ

แต่ละ stoma (รูพรุนหรือรูเล็กๆ) ถูกขนาบด้วยเซลล์ป้องกันสองเซลล์ซึ่งขยายและหดตัว ปิดและเปิดรูเปิด การควบคุมการเปิดและปิดของปากใบสองอย่างคือความสมดุลของน้ำของพืชและความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อพืชแห้งและเหี่ยวแห้ง การปิดปากใบของพืชจะกักเก็บน้ำไว้ เมื่อระดับความชื้นเพิ่มขึ้น ปากใบจะเปิดขึ้นอีกครั้ง เมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในใบลดลงต่ำกว่าปกติประมาณ 0.03 เปอร์เซ็นต์ ปากใบก็เปิดรับคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น

ปากใบควบคุมการไหลของก๊าซเข้าและออกจากใบ ในระหว่างวัน เมื่ออุณหภูมิของอากาศสูงขึ้นและระดับคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในเกณฑ์ปกติหรือสูงกว่าปกติ ปากใบจะเปิดออก ปล่อยให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปและเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เป็นพิษ (ต่อพืช) ออกจากปากใบ ในเวลากลางคืน กลูโคสจะรวมตัวกันอีกครั้งกับออกซิเจน โดยปล่อยพลังงานออกมาในขณะที่โมเลกุลของกลูโคสแตกตัวกลับเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำส่วนเกินออกจากปากใบในกระบวนการที่เรียกว่าการคายน้ำ ดังนั้นปากใบจึงไม่มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยตรง อย่างไรก็ตาม ปากใบควบคุมการไหลเข้าของคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสง และปล่อยให้ออกซิเจนส่วนเกินไหลออก ปากใบยังควบคุมการไหลของไอน้ำออกจากใบ จำกัดการสูญเสียน้ำในช่วงฤดูแล้งและปล่อยให้น้ำส่วนเกินไหลออก