ページ1:

ww
UNIVER
โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
2. การตรึงคาร์บอนในพืช CAM
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
กลุ่มพืชอวบน้ำที่พบในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง มีการลดรูปของใบให้มีขนาดเล็กลง และปิดรูปากใบ
ในเวลากลางวันเพื่อลดการคายน้ำ ส่งผลให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไม่สามารถแพร่เข้ามาภายในเซลล์ได้ กลไก
นี้พบครั้งแรกในพืชวงศ์กุหลาบหิน (Crassulaceae) จึงเรียกพืชกลุ่มนี้ว่า พืช CAM (Crassutacean acid
metabolism; CAM) แต่ในปัจจุบันพบในพืชวงศ์อื่นอีก เช่น กระบองเพชร กล้วยไม้ ศรนารายณ์ ลิ้นมังกร
ว่านหางจระเข้ เป็นต้น
SucculenT"
การตรึงคาร์บอนของพืชกลุ่มนี้เกิดขึ้น 2 ครั้งเช่นเดียวกับพืช C4 แต่แตกต่างกันตรงที่การตรึงคาร์บอน
ทั้งสองครั้งเกิดขึ้นในเซลล์เดียวกัน แต่เกิดต่างช่วงเวลา
ในเวลากลางคืน ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำลง
และความชื้นสูง พืชกลุ่มนี้เปิดรูปากใบเพื่อตรึง
คาร์บอนที่อยู่ในรูปของ HCO3 โดยใช้
เอนไซม์ PEP carboxylase ในเซลล์มีโซฟิลล์
โดย HCO, จะทำปฏิกิริยากับ PEP ได้เป็น
OAA ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดมาลิกและเก็บ
สะสมไว้ในแวคิวโอล
ในเวลากลางวัน รูปากใบจะปิดเพื่อ
ลดการสูญเสียน้ำ พืชจะมีปฏิกิริยาแสง กรด
มาลิกจะถูกลำเลียงออกจากแวคิวโอล สลาย
เป็นกรดไพรูวิกและ CO2 โดย CO2 จะถูก
นำเข้าสู่วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์ซึ่งอยู่ใน
กลับเป็น PEP อีกครั้ง
เซลล์เดียวกัน ส่วนกรดไพรูวิกจะถูกเปลี่ยน
กลางคืน
CO,ในอากาศ
HCO3
PEP
PEP (3C)
OAA (4C) carboxylase
ไกลโคไลซิส
กรดมาลิก (4C)
คาร์โบไฮเดรต
↑
กรดมาลิก (4C)
แวคิวโอล
กรดไพรูวิก (3C)
กรดมาลิก
(4C)
วัฏจักร
คัลวิน
คลอโรพลาสต์
เซลล์มีโซฟิลล์
กลางวัน
การตรึงคาร์บอนในพืช CAM
การที่รูปากใบปิดและเกิดการสลายของกรดมาลิกในเวลากลางวัน จึงไม่มีการปล่อย CO2 ออกนอก
เซลล์ ทำให้ความเข้มข้นของ CO2 ภายในเซลล์สูง โฟโตเรสไพเรชันจึงเกิดขึ้นได้น้อยมาก
Cam :
Pathway เกิดที่ : Mesophy
กลางวัน _ PEP ←
→
c0, HC0, |
ปากใบเปิด
OAA Malic à
(40) (4C)
a
เช มีแสง
Vacuole
(4C)
Pyruvic a
2
Molic a
C021
→ Calvin
3 Cycle

ページ2:

UNIVERS
Rubis co Bundle Sheath
-
โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
การตรึงคาร์บอนครั้งที่หนึ่ง เกิดขึ้นที่ไซโทพลาซึมของเซลล์มีโซฟิลล์ โดยจะตรึง HCO3 ด้วย PEP
(phosphoenolpyruvate) ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอน 3 อะตอม โดยมีเอนไซม์ PEP carboxylase เร่งการ
เกิดปฏิกิริยาได้เป็น OAA (oxaloacetic acid) ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอน 4 อะตอม จากนั้น OAA จะถูก
เปลี่ยนเป็นสารอินทรีย์ที่มีคาร์บอน 4 อะตอม เช่น กรดมาลิก (malic acid) แล้วลำเลียงผ่านพลาสโมเดสมาตา
ไปยังเซลล์บันเดิลชีทที่อยู่ติดกัน
การตรึงคาร์บอนครั้งที่สอง เกิดขึ้นที่เซลล์บันเดินชีท โดยกรดมาลิกจะถูกสลายเป็นกรดไพรูวิกและ
CO2 โดย CO2 นี้จะถูกนำเข้าสู่วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์ของเซลล์บันเดิลชีท ส่วนกรดไพรูวิกจะถูกลำเลียง
กลับไปยังเซลล์มีโซฟิลล์และเปลี่ยนกลับเป็น PEP โดยใช้พลังงานจาก ATP
HCO₂
PEP
- CO.ในอากาศ
OAA carboxylase PEP
(4C)
(3C)
AMP+PP
KAPP
ATP+P
กรดมาลิก
กรดไพรูวิก
(4C)
(3C)
เซลล์มีโซฟิลล์
กรดมาลิก
กรดไพรูวิก
(4C) CO2 (3C)
คลอโรพลาสต์ วัฏจักร
คัลวิน
- เซลล์บันเดิลชีท —█
การตรึงคาร์บอนในพืช C4
กระบวนการดังกล่าวนี้ทำให้เซลล์บันเดินชีทของพืช C4 มีปริมาณ CO2 สูงกว่า O2 มาก ซึ่งในเซลล์
บันเดิลชีทของพืช C4 จะมีรูบิสโก ในขณะที่เซลล์มีโซฟิลล์ไม่มีเอนไซม์นี้ จึงทำให้รูบิสโกในพืช C4 มีโอกาสน้อย
มากที่จะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนทำให้เกิดโฟโตเรสไพเรชันน้อย หรือไม่เกิดขึ้น จึงช่วยป้องกันการสูญเสีย
คาร์บอนอะตอมที่เกิดจากโฟโตเรสไพเรชันได้
การตรึง C 909 C-Cam
Hatch-Slack pathway?
·Mesophyll 1st
PEP carboxylose
st
PEP
HCO
OAA(4C)
Bundle Sheath 21
st
C02
RUBP
PGA
Rubisco
Malic Acid (สารประกอบ) Calvin Cycle
4C
C02
2
→Pyruvate
"