พืชและสาหร่ายทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารของโลกด้วยพลังการสังเคราะห์แสงที่น่าทึ่ง ในกระบวนการสังเคราะห์แสง แสงแดดจะถูกรวบรวมโดยสิ่งมีชีวิต และใช้ในการผลิตกลูโคสและสารประกอบที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่อุดมไปด้วยพลังงานอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์พบว่าสามขั้นตอนของกระบวนการนี้น่าสนใจและ ศูนย์พลังงานชีวภาพและการสังเคราะห์ด้วยแสง ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนายังให้เหตุผลถึงความสำคัญของการสังเคราะห์แสงเมื่อเทียบกับกระบวนการทางชีววิทยาอื่นๆ
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
กระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานในการสังเคราะห์แสงแสดงเป็น 6H2O + 6CO2 + พลังงานแสง → C6โฮ12โอ6 (กลูโคส: น้ำตาลธรรมดา) + 6O2 (ออกซิเจน).
การสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร?
การสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนหรือมากกว่า ได้แก่ ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงและปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง แบบจำลองการสังเคราะห์ด้วยแสงสามขั้นตอนเริ่มต้นด้วยการดูดซับแสงแดดและสิ้นสุดในการผลิตกลูโคส
พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิด จัดเป็น autotrophsซึ่งหมายความว่าสามารถตอบสนองความต้องการทางโภชนาการผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง Autotrophs อยู่ที่ด้านล่างของ
ห่วงโซ่อาหาร เพราะมันผลิตอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมด ตัวอย่างเช่น พืชถูกกินโดยผู้กินหญ้าซึ่งในที่สุดอาจเป็นแหล่งอาหารสำหรับผู้ล่าและผู้ย่อยสลายอาหารไม่ได้เป็นเพียงส่วนเดียวของการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานสะสมใน พลังงานจากถ่านหิน และใช้ไม้เพื่อให้ความร้อนแก่บ้าน ธุรกิจ และอุตสาหกรรม นักวิทยาศาสตร์ศึกษาขั้นตอนของการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการที่ autotrophs ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และคาร์บอนไดออกไซด์ในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ ผลการวิจัยอาจนำไปสู่วิธีการผลิตพืชผลแบบใหม่และเพิ่มผลผลิต
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง: ระยะที่ 1: การเก็บเกี่ยวพลังงานที่เปล่งประกาย
เมื่อแสงแดดส่องกระทบต้นไม้ใบเขียว กระบวนการสังเคราะห์แสงก็จะเริ่มเคลื่อนไหว
ขั้นตอนแรกของการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นใน occurs คลอโรพลาสต์ ของเซลล์พืช โฟตอนแสงถูกดูดซับโดยเม็ดสีที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ซึ่งมีอยู่มากในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ของคลอโรพลาสต์แต่ละตัว คลอโรฟิลล์ ปรากฏเป็นสีเขียวต่อดวงตาเพราะไม่ดูดซับคลื่นสีเขียวบนสเปกตรัมแสง มันสะท้อนพวกมันแทน นั่นคือสีที่คุณเห็น
พืชรับคาร์บอนไดออกไซด์ผ่าน ปากใบ (ช่องเปิดด้วยกล้องจุลทรรศน์ในเนื้อเยื่อ) เพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง พืชเกิดขึ้นและเติมออกซิเจนในอากาศและมหาสมุทร
ขั้นที่ 2: การแปลงพลังงานที่เปล่งประกาย
หลังจากดูดซับพลังงานจากแสงแดดแล้ว พืชจะเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมีในรูปแบบที่ใช้งานได้เพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับเซลล์ของพืช
ใน ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสง เกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนที่สองของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง อิเล็กตรอนจะตื่นเต้นและแยกออกจากโมเลกุลของน้ำ ปล่อยให้ออกซิเจนเป็นผลพลอยได้ ไฮโดรเจนอิเล็กตรอนของโมเลกุลน้ำจะเคลื่อนที่ไปยังศูนย์กลางปฏิกิริยาในโมเลกุลคลอโรฟิลล์
ในศูนย์ปฏิกิริยา อิเล็กตรอนจะเคลื่อนไปตามห่วงโซ่การขนส่ง ซึ่งได้รับความช่วยเหลือจากเอนไซม์ ATP synthase พลังงานสูญเสียไปเมื่ออิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นลดลงจนถึงระดับพลังงานที่ต่ำ พลังงานจากอิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนไปยัง อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) และนิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต (NADPH) ที่ลดลง โดยทั่วไปเรียกว่า “สกุลเงินพลังงาน” ของเซลล์
ขั้นที่ 3: การจัดเก็บพลังงานที่เปล่งประกาย
ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเรียกว่าวัฏจักร Calvin-Benson ซึ่งพืชใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศและน้ำจากดินเพื่อแปลง ATP และ NADPH ปฏิกิริยาเคมีที่ประกอบเป็นวัฏจักรของ Calvin-Benson เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์
ขั้นตอนนี้ของกระบวนการสังเคราะห์แสงคือ ไม่ขึ้นกับแสง และสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในเวลากลางคืน
ATP และ NADPH มีอายุการเก็บรักษาสั้น และต้องแปลงและจัดเก็บโดยโรงงาน พลังงานจากโมเลกุล ATP และ NADPH ช่วยให้เซลล์ใช้หรือ "แก้ไข" คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ส่งผลให้เกิดการผลิตน้ำตาล กรดไขมัน และกลีเซอรอลในขั้นตอนที่สามของการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานที่พืชไม่ต้องการในทันทีจะถูกเก็บไว้เพื่อใช้ในภายหลัง