ページ1:

nant
การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นมากกว่า
โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
บทที่ 11 การสังเคราะห์ด้วยแสง
11.3 โฟโตเรสไพเรชัน (photorespiration)
พืชโดยทั่วไปตรึง CO2 เข้าสู่วัฏจักรคัลวินได้เป็น PGA ซึ่งเป็นสารประกอบคาร์บอนที่เสถียรชนิดแรกที่
มีคาร์บอน 3 อะตอมจึงเรียกพืชกลุ่มนี้ว่าพืช C3 ตัวอย่างเช่น ข้าว ข้าวสาลี ถั่วเหลือง
เมื่อพืชอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนหรือแล้ง จะมีการปิด
รูปากใบเพื่อลดการสูญเสียน้ำ ทำให้ CO2 จะไม่สามารถเข้าสู่ใบ
ได้ ส่งผลให้ปริมาณ CO2 ภายในเซลล์ลดต่ำลง พืชจึงสร้าง
น้ำตาลจากวัฏจักรคัลวินได้น้อยลง ในขณะเดียวกัน O2 ที่เกิด
จากปฏิกิริยาแสงไม่สามารถลำเลียงออกจากใบผ่านรูปากใบได้
จึงมีการสะสมของแก๊สออกซิเจนภายในเซลล์มากขึ้น
รูบิสโกมีบริเวณเร่งซึ่งสามารถจับได้ทั้ง CO2 และ O2
เมื่อมีการสะสมของแก๊สออกซิเจนมากขึ้น จึงทำให้แก๊ส
ออกซิเจนมีโอกาสจับกลับรูบิสโกได้มากขึ้น และทำปฏิกิริยากับ
RuBP แทน CO2 ทำให้เกิดกระบวนการที่เรียกว่าการหายใจ
เชิงแสงหรือโฟโตเรสไพเรชัน (photorespiration)
Chloroplast Peroxisome Mitochondriad
2 RuBP 20 2PG-phosphoglycolate →→
(5P) Ribisco +
2PGA
Calvin __PGA
Cycle
PGA So กว่า PG
ATP
5 5 5 5 5
ความร้อน
CO,
02
CO, O2
โมเลกุลน้ำ
อากาศ Sou
5 5 5 5 5
CO2
ปากใบปิด
CO,
C02
การปิดปากใบเพื่อลดการสูญเสียน้ำใน
สารตอกลาง สภาพแวดล้อมที่ร้อนหรือแล้ง
(30)
ATP
ATP
CO,
07
RuBP
RuBP
Calvin Cycle
Photorespiration
ข้อเสี่ย
ประโตน์
PGA
ได้น้อย
ATP, A
ADH
Sugar
ATP
NADPH
2 PGA
Rubisco
PGA
CO2
PG +
PGA
ATP
NADPH
การเข้าแย่งจับกับเอนไซม์รูบิสโกของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์
02
CO₂
1

ページ2:

โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
เมื่อ O2 รวมตัวกับ RuBP จะเกิด PGA 1 โมเลกุลและ PG (phosphoglycolate) 1 โมเลกุล ซึ่งเป็น
สารประกอบที่มีคาร์บอน 2 อะตอม โดย PGA ที่เกิดขึ้นจะเข้าสู่ขั้นตอนรีดักชันในวัฏจักรคัลวิน ส่วน PG ที่
เกิดขึ้นจะถูกเปลี่ยนแปลงและลำเลียงออกจากคลอโรพลาสต์ไปยังเพอรอกซิโซมและไมโทคอนเดรีย
เกิดปฏิกิริยาอีกหลายขั้นตอนและเกิดเป็นสารตัวกลางชนิดต่างๆ
ซึ่งจะ
ในไมโทคอนเดรียสารตัวกลางที่มีคาร์บอน 2 อะตอม จำนวน 2 โมเลกุลจะรวมตัวกันได้เป็นสาร
ตัวกลางที่มีคาร์บอน 3 อะตอมจำนวน 1 โมเลกุล และ CO2 จำนวน 1 โมเลกุล ซึ่งสารตัวกลางที่มีคาร์บอน 3
อะตอมนั้นจะถูกนำกลับเข้าสู่คลอโรพลาสต์และเปลี่ยนเป็น PGA ได้ในที่สุด และในขั้นตอนดังกล่าวนี้ต้องใช้
พลังงานจาก ATP จะเห็นว่า PGA ที่ได้จากโฟโตเรสไพเรชันจะน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการที่ RuBP ตรึง CO2
2 RuBP (5C)
คลอโรพลาสต์
วัฏจักร
คัลวิน
PGA (3C)
ADP
ATP
2 PG (2C) + 2 PGA (3C) สารที่มี 3C
เพอรอกซิโซม
ไมโทคอนเดรีย
สารที่มี 2C 2โมเลกุล-
- สารที่มี 3C
CO2
photorespiration
จะเห็นว่าโฟโตเรสไพเรชันเป็นกระบวนการที่คล้ายกับการหายใจระดับเซลล์ คือ มีการสลาย
สารอินทรีย์และปล่อย CO2 ออกมา โดยมีการใช้ O2 แต่การหายใจระดับเซลล์เป็นการสลายสารอินทรีย์เพื่อ
สร้าง ATP ในขณะที่โฟโตเรสไพเรชันจะมีการใช้พลังงานจาก ATP
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าโฟโตเรสไพเรชันทำให้พืชสร้างน้ำตาลจาก
ตาลจากวัฏจักรคัลวินได้น้อยลงและสูญเสีย
พลังงานจาก ATP แต่ปัจจุบันมีการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าโฟโตเรสไพเรชันจำเป็นต่อพืช โดยเมื่ออัตราการ
เกิดปฏิกิริยาระหว่างวัฏจักรคัลวินกับปฏิกิริยาแสงไม่สมดุลกัน จะทำให้ปริมาณ NADP และ ADP มีจำกัด
ส่งผลให้การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสงเกิดได้ไม่ต่อเนื่อง จนทำให้เกิดอนุมูลอิสระที่เป็นอันตรายต่อ
เซลล์ ซึ่งการเกิดโฟโตเรสไพเรชันจะทำให้มีการใช้ ATP และได้ ADP เพิ่มขึ้นนอกเหนือจาก ADP ที่เกิดขึ้น
จากวัฏจักรคัลวิน ทำให้การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสงเกิดได้อย่างต่อเนื่อง
2