การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชสร้างอาหารโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงแดด คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่พืชผ่านรูเล็กๆ ในใบ ซึ่งเรียกว่าปากใบ น้ำเดินทางไปที่ใบผ่านทางเส้นเลือดในพืชหลังจากถูกดูดซึมโดยราก
ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานจากแสงแดดจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างกลูโคสจากCO2 และ H2โอ. กลูโคสนี้ให้สารอาหารแก่พืช เนื่องจากรูปแบบชีวิตที่สูงขึ้นหลายๆ อย่างต้องอาศัยพืชกินและออกซิเจนในการหายใจ กระบวนการนี้จึงมีความสำคัญต่อ ความอยู่รอดของระบบนิเวศ.
บันทึก: การสังเคราะห์ด้วยแสงยังเกิดขึ้นในสาหร่ายและแบคทีเรียบางชนิด กระทู้นี้เน้นที่ การสังเคราะห์แสงในพืช.
ที่ตั้งของการสังเคราะห์แสง Photos
การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ที่พบในใบและลำต้นสีเขียวของพืช ใบไม้หนึ่งใบมีเซลล์หลายหมื่นเซลล์ ซึ่งแต่ละใบมี คลอโรพลาสต์ 40 ถึง 50 ตัว.
คลอโรพลาสต์แต่ละตัวถูกแบ่งออกเป็นช่องรูปดิสก์จำนวนมากที่เรียกว่าไทลาคอยด์ ซึ่งจัดเรียงในแนวตั้งเหมือนกองแพนเค้ก แต่ละกองเรียกว่า granum (พหูพจน์คือ grana) ซึ่งแขวนลอยอยู่ในของเหลวที่เรียกว่าสโตรมา ดิ ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสง เกิดขึ้นในกรานา ปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสงเกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์
สองขั้นตอนของการสังเคราะห์ด้วยแสง
แม้ว่ากระบวนการทั้งหมดจะใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งนาที แต่กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นค่อนข้างซับซ้อน
การสังเคราะห์แสงมี 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาแสง (ส่วนภาพถ่าย) และ ปฏิกิริยามืด ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า Calvin Cycle (ส่วนการสังเคราะห์) และแต่ละระยะของการสังเคราะห์ด้วยแสงมีหลายขั้นตอน
ปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับแสง
ขั้นตอนแรกของการสังเคราะห์แสงใช้ พลังงานแสง เพื่อสร้างโมเลกุลตัวพาพลังงานที่จะใช้ในกระบวนการที่สอง ปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่าปฏิกิริยาแสง ซึ่งใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์โดยตรง โมเลกุลของเม็ดสีหลายร้อยชนิดมีอยู่ในโฟโตเซ็นเตอร์ใน เยื่อหุ้มไทลาคอยด์ และทำหน้าที่เป็นเสาอากาศในการดูดซับแสงและถ่ายเทพลังงานไปยังโมเลกุลของคลอโรฟิลล์
เม็ดสีสังเคราะห์แสงเหล่านี้ช่วยให้พืชสามารถดูดซับแสงแดดได้ ซึ่งจำเป็นสำหรับการเริ่มต้นกระบวนการ แสงกระตุ้นอิเล็กตรอนทำให้เกิดสถานะพลังงานที่สูงขึ้น ส่งผลให้มีการเปลี่ยนพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีซึ่งให้ อาหารสำหรับพืช
โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ ในพืชประกอบขึ้นเป็นศูนย์ปฏิกิริยาที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงไปยังโมเลกุลของตัวรับซึ่งจะถูกถ่ายโอนผ่านชุดของพาหะเมมเบรน อิเล็กตรอนพลังงานสูงเหล่านี้ส่งผ่านระหว่างโมเลกุลและส่งผลให้มีการแบ่งโมเลกุลของน้ำออกเป็นออกซิเจน ไฮโดรเจนไอออน และอิเล็กตรอน
ในขั้นตอนแรกนี้ ชุดของปฏิกิริยาทำให้พลังงานแสงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีและแยกเป็นสองส่วน photosystems อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนตามลำดับเพื่อสร้าง adenosine triphosphate (ATP) และ nicotine adenine dinucleotide ฟอสเฟต (NADP+).
อิเล็กตรอนพลังงานสูงบางตัวจะไปลด NADP+ ถึง NADPH ออกซิเจนที่ผลิตได้จะกระจายออกจากคลอโรพลาสต์และหลบหนีออกสู่บรรยากาศผ่านรูพรุนในใบ ATP และ NADPH ที่ผลิตในระยะแรกนี้จะถูกนำมาใช้ในขั้นตอนต่อไปซึ่งจะสร้างกลูโคสขึ้น
ปฏิกิริยาอิสระแสง
กระบวนการสังเคราะห์แสงครั้งที่สองส่งผลให้เกิดการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากCO2. ในระยะที่ไม่ขึ้นกับแสง (เดิมเรียกว่าความมืด) NADPH ที่สร้างขึ้นในขั้นตอนแรกจะให้ไฮโดรเจนที่จะ แบบฟอร์มกลูโคส ในขณะที่ ATP ก่อตัวขึ้นในปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงจะให้พลังงานที่จำเป็นในการสังเคราะห์มัน
หรือที่เรียกว่าวัฏจักรคาลวิน ระยะนี้เกิดขึ้นในสโตรมาและส่งผลให้มีการผลิต ซูโครส ซึ่งจะนำไปใช้เป็นแหล่งอาหารและพลังงานให้กับพืช เฟสนี้ตั้งชื่อตามเมลวิน คาลวิน ใช้ ATP และ NADPH ที่สร้างขึ้นในระยะแรก ร่วมกับเอนไซม์ไรบูโลส บิสฟอสเฟต คาร์บอกซิเลสที่พบในคลอโรพลาสต์
ที่นี่ไรบูโลสทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อ "แก้ไข" โมเลกุลของคาร์บอนซึ่งจะถูกแปลงเป็นคาร์โบไฮเดรตซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับพืช