การเปลี่ยนแปลงพลังงานอะไรเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง?

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นพลังงานเคมีโดยเก็บไว้ในพันธะของกลูโคสหรือน้ำตาล กระบวนการนี้เกิดขึ้นในพืช แบคทีเรีย และโปรติสต์บางชนิด หรือสาหร่ายเพื่อผลิตน้ำตาลเป็นอาหาร คลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในใบของพืชสังเคราะห์แสงจับพลังงานจากแสงแดดและแปลงเป็นคาร์โบไฮเดรต การสังเคราะห์ด้วยแสงใช้คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำเป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำตาลและปล่อยออกซิเจนเป็นผลพลอยได้

การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นที่ใบและลำต้นเป็นหลัก ใบทั่วไปประกอบด้วยหนังกำพร้าบนและล่าง มัดของหลอดเลือด มีโซฟิลล์และปากใบ หรือรูพรุนของพืช หนังกำพร้าด้านบนและด้านล่างทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันใบ stomates เป็นรูพรุนในหนังกำพร้าตอนล่างซึ่งทำหน้าที่เป็นทางผ่านสำหรับ CO2 และอากาศให้ผ่าน การรวมกลุ่มของหลอดเลือดจะเคลื่อนน้ำ แร่ธาตุ และสารอาหารไปรอบ ๆ พืช มีโซฟิลล์ประกอบด้วยคลอโรพลาสต์ในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ นี่คือสถานที่ที่มีการสังเคราะห์แสง

ปฏิกิริยาเคมีโดยรวมภายใต้การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถเขียนได้เป็น “6H2O + 6CO2 > C6H12O6+ 6O2” กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือปฏิกิริยาของแสงที่ใช้สร้างโมเลกุลพลังงานสูง พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาแสงจะถูกเก็บไว้ในเซลล์ในรูปของสารเคมีที่เรียกว่า ATP หรืออะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต ขั้นตอนที่สองของการสังเคราะห์ด้วยแสงเรียกว่าปฏิกิริยาวัฏจักรคาลวิน

ในส่วนนี้ของปฏิกิริยา พลังงานเคมีที่เก็บไว้ที่ ATP ถูกใช้เพื่อผลิตน้ำตาลจาก CO2 ผ่านปฏิกิริยาเอนไซม์หรือเอนไซม์ ในขั้นต้น CO2 ทำปฏิกิริยากับสารประกอบห้าคาร์บอนที่เรียกว่าไรบูโลส บิสฟอสเฟต (RuBP) ซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดย เอนไซม์คาร์บอกซิเลสออกซิเจนเพื่อผลิตสารประกอบคาร์บอนสามตัวที่เสถียรซึ่งเรียกว่าฟอสโฟกลีเซอเรต (PGA) พลังงานที่จับได้ใน ATP จะแปลง PGA เป็น glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) ซึ่งถูกแปลงเป็นสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ

การสังเคราะห์ด้วยแสงถูกกำหนดอย่างมากจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มของแสง ธาตุอาหารในดิน ความพร้อมของน้ำ อุณหภูมิ และความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ระดับน้ำลดลงช่วยลดความชื้นจากดินและปิดปากใบ ซึ่งจะจำกัดการแพร่กระจายของคาร์บอนไดออกไซด์และส่งผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง