วชาชววทยา 3 รหส ว 30243 ชนมธยมศกษาปท 5

ชดท 2กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

กรวรรณ งามสม

บทบาทนกเรยน

1

โรงเรยนสอาดเผดมวทยา อำาเภอเมอง จงหวดชมพร

นกเรยน นกเรยนในแตละกลมเลอกประธานและเลขานการกลมประธานกลม มหนาท 1. อานบตรกจกรรม 2. เปนผนำาในการปฏบตกจกรรมตาง ๆ 3. ควบคมดแลการปฏบตกจกรรมภายในกลม 4. ตรวจสอบวสดอปกรณใหเรยบรอย กอนและหลงปฏบตกจกรรม 5. เปนผประสานงานกบครและสมาชก เมอมปญหาหรอขอสงสยเลขานการกลม มหนาท 1. บนทกขอมลทไดจากการปฏบตกจกรรมกลม 2. เปนผนำาเสนอผลการอภปรายกลมสมาชกในกลม มหนาท 1. ปฏบตกจกรรมตาง ๆ ดวยความตงใจและใหทนตามเวลาทกำาหนด 2. ตอบคำาถามจากบตรคำาถามในชดการสอนอยางเตมความสามารถ 3. ชวยกนรกษาความสะอาด เกบวสดอปกรณตาง ๆ ใหเรยบรอยเมอปฏบตกจกรรมเสรจในแตละชดการสอน

คำาชแจง

2

4. ใชชดการสอนอยางระมดระวงไมขดเขยนขอความใด ๆ ลงในชดการสอน

ชดการสอน ชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสงน ใชสำาหรบจดกจกรรมการเรยนการสอนวชาชววทยา 3 รหส ว 30243 ชนมธยมศกษาปท 5 ครผสอน มบทบาทสำาคญ ดงน

1. ศกษาคมอครและแผนการจดการเรยนร เรอง กระบวนการการสงเคราะหดวยแสง

คำาชแจงสำาหรบครในการใชชดการสอนชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

เวลา 6 ชวโมง

คำาชแจง

3

2. เตรยมความพรอมนกเรยนกอนการเรยนโดยใชชดการสอน3. เตรยมชดการสอนและแบบบนทกกจกรรมประจำาชดท 2 ให

พรอม4. แนะนำาขนตอนการใชชดการสอน แนวปฏบตใหนกเรยนรบ

ทราบโดยละเอยด5. จดกจกรรมการเรยนการสอนโดยปฏบตตามบตรคำาสง ใน

ชดท 2 อยางเครงครด ครตองกำากบ ดแลนกเรยนอยางใกลชดขณะจดกจกรรมการเรยนการสอน

6. หลงจากทำากจกรรมการเรยนการสอนเสรจเรยบรอยแลว ใหนกเรยนเกบวสดอปกรณประกอบชดการสอนใสซองใหเรยบรอย

7. บนทกผลคะแนนจากการทำากจกรรม ตามเกณฑการวดผลประเมนผลทระบในแผนการจดการเรยนรใหเรยบรอย

คำาชแจงสำาหรบนกเรยนในการใชชดการสอนชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

เวลา 8 ชวโมง

ลำาดบขนตอนในการใชชดการสอนสำาหรบนกเรยน

ศกษาจดประสงคการเรยนร

4

1. อานคำาชแจงและคำาแนะนำาสำาหรบนกเรยนใหเขาใจกอนลงมอศกษาชดการสอนชดท 2

2. นกเรยนรบแบบบนทกกจกรรมประจำาชดท 2 คนละ 1 ชดทครผสอน

3. ทำาแบบทดสอบกอนเรยน จำานวน 15 ขอ โดยใชเวลา 15 นาท เพอประเมนความรเดม ของนกเรยน

4. นกเรยนศกษาชดการสอนตามขนตอนทระบไวในบตรคำาสง

5. ทำาแบบทดสอบหลงเรยน จำานวน 15 ขอ โดยใชเวลา 15 นาท เพอดความกาวหนาใน การเรยนของนกเรยนหลงจากทำากจกรรมการเรยนการสอนโดยใชชดการสอน

6. บอกคะแนนททำาไดจากบตรกจกรรม/แบบทดสอบหลงเรยนทกชดการสอน ใหเลขานการกลมบนทกลงในแบบบนทกผลการประเมนดานความรจากการทำากจกรรมตามชดการสอนเพอหาคะแนนสรป

7. หลงจากทำากจกรรมการเรยนการสอนเสรจเรยบรอยแลว ใหนกเรยนเกบวสดอปกรณประกอบชดการสอนใสซองใหเรยบรอย

8. ในการทำากจกรรมตามชดการสอนทกชด ขอใหนกเรยนทำาดวยความตงใจ ใหความรวมมอและมความซอสตยตอตนเองใหมากทสด ไมขดเขยนขอความใด ๆ ลงในชดการสอน

9. หากนกเรยนเรยนไมทนหรอเรยนยงไมเขาใจใหรบชดการสอนไปศกษา เพมเตมนอกเวลาเรยนเพอใหเขาใจมากยงขน

5

จดประสงคการเรยนร

พรอมแลว เรมทำากจกรรม

1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะห ดวยแสงได

ชดการสอน เรอง การสงเคราะหดวยแสง ชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

บตรคำาสง

6

1. นกเรยนอานคำาชแจงสำาหรบนกเรยนใหเขาใจกอนลงมอศกษาชดการสอน

2. ทำาแบบทดสอบกอนเรยน ประจำาชดการสอน (ทำาลงในชดแบบบนทกกจกรรมทครแจก) 3. ศกษาบตรเนอหา เรอง กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

4. ตอบคำาถามจากบตรคำาถาม5. ตรวจบตรคำาถาม โดยรบบตรเฉลยคำาถามพรอมแบบ

ตรวจผลงานจากคร ตรวจสอบความ ถกตองและแกไขใหเรยบรอย6. ทำาแบบทดสอบหลงเรยน ประจำาชดการสอน (ทำาลงในชด

แบบบนทกกจกรรมทครแจก) 7. ตรวจแบบทดสอบกอนเรยน และ หลงเรยน โดยรบบตรเฉลยแบบทดสอบกอนเรยนและแบบทดสอบหลงเรยนจากคร ตรวจสอบความถกตอง ใหคะแนน ขอละ 1 คะแนน (กรณทไดคะแนนไมถง 70 % ใหซอมเสรมโดยเขยนโจทยกบตวเลอกทถก เฉพาะขอทผดลงสมดจดงานสงครในชวโมงถดไป)

8. แจงคะแนนแบบทดสอบกอนเรยน แบบทดสอบหลงเรยน และบตรกจกรรมของตนเองใหเลขานการกลมบนทกลงในแบบบนทกกจกรรมกลมเพอสรปตอไป

เวลา 6 ชวโมง

7

แบบทดสอบกอนเรยน ชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

คำาชแจง1. แบบทดสอบฉบบนม 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน (ใชเวลา 15 นาท) 2. ใหนกเรยนเลอกคำาตอบทถกตองทสดเพยงคำาตอบเดยว โดยทำาเครองหมายกากบาท (X) ลงใน กระดาษคำาตอบ

1. สวนของคลอโรพลาสตทมเอนไซมทเกยวกบกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอขอใด

ก. กรานม (Granum) ข. สโตรมา (Stroma) ค. ลเมนในไทลาคอยด (Lumen) ง. สโตรมาลาเมลลา (Stroma lamella)

2. เมอตดใบตามขวางเพอศกษาโครงสรางภายใน จะพบวาบรเวณทมคลอโรพลาสตอยมากทสด คอขอใด

ก. Epidermis ข. Mesophyll

8

ค. Spongy mesophyll ง. Palisade mesophyll

3. ตนถวงอกทงอกพนดนแลว ลำาตนมสเขยว มใบเลยงสเขยวตดอย และมใบจรงสเขยว 1 ค เซลลทม กระบวนการสงเคราะหดวยแสงเกดขนมากทสด คอขอใด

ก. เซลลทกสวนทมสเขยว ข. เซลลทมสเขยวของใบเลยง ค. เซลลชนมโซฟลลของใบจรง ง. เซลลทมสเขยวของลำาตนออน

4. พชชนสงสามารถสงเคราะหดวยแสงไดดทสด เมอไดรบแสงสใด ก. สเหลองและสเขยวข. สนำาเงนและสแดง ค. สนำาเงนและสสมง. สแดงและสสม

5. ในปฏกรยาทไมใชแสง (Dark reaction) ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงนน CO2 ทำาปฏกรยา กบสารในขอใด

ก. Hydrogen ข. Phosphoglyceric acid ค. Riburose bisphosphate ง. Phosphoglyceraldehyde

6. CO2 เขารวมในปฏกรยาการสงเคราะหดวยแสงในชวงใด ก. Hill reaction ข. Calvin’s cycleค. Light reaction

9

ง. Electron transport system 7. ลำาดบการถายทอดอเลกตรอนในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอขอใด

ก. H2O ------------> ระบบแสง 2 ----------> ระบบแสง 1 ------------> NADP+

ข. H2O ------------> ระบบแสง 1 ----------> ระบบแสง 2 ------------> NADP+ ค. H2O ------------> NADP+----------> ระบบแสง 1 ------------> ระบบแสง 2ง. NADP+ ------------> ระบบแสง 1 ----------> ระบบแสง 2 ------------> H2O

8. ปฏกรยาในชวงใดของกระบวนการสงเคราะหดวยแสง ทใหผลผลตเปน O2 ออกมา

ก. Dark reaction ข. Cyclic electron transfer ค. Non-cyclic electron transfer ง. Cyclic electron transfer และ Non-cyclic electron transfer

9. สารสในขอใด ไมพบในระบบแสง II (Photosystem II) ก. แคโรทน (Carotene) ข. แซนโทฟลล (Xanthophyll) ค. คลอโรฟลล เอ (Chlorophyll A) ง. คลอโรฟลล บ (Chlorophyll B)

10. ศกษาการทดลองขางลางน แลวตอบคำาถาม

10

กราฟแสดงการเปลยนแปลงปรมาณ 14C ใน RuBP และ PGA เมอมแสง และ ไมมแสง ขณะทมคารบอนไดออกไซดตลอดเวลา การท PGA เพมขน และ RuBP ลดลง เมอไมมแสง เพราะเหตใด

ก. เมอไมมแสง CO2 รวมตวกบ PGA ไดดขน ข. เมอไมมแสง จงไมมสารทจะนำามาใชในการสงเคราะห RuBP ค. RuBP รวมตวกบ CO2 เปลยนเปน 2 PGA ตลอดเวลาแมไมมแสง ง. อาจเปนไปไดทงขอ ข. และขอ ค.

11. ผลผลตสทธ (Net product) ของวฏจกรคลวนทสมดล 1 วฏจกร คอขอใด

ก. 1 PGAL ข. 2 PGAL ค. 1 Glucose ง. 2 Glucose

12. ถาเราให C16O2 และ H218O แกพชสเขยวทอยในแสงแดด จะ

เกดผลผลตขนสดทาย ตามขอใด ก. C6H12

18O6 18O2 H218O

ข. C6H1216O6 18O2 H2

16O ค. C6H12

18O6 16O2 H218O

ง. C6H1216O6 16O2 H2

18 O

11

13. ศกษาการทดลองขางลางน แลวตอบคำาถามขางลาง

กราฟแสดงการเปลยนแปลงปรมาณของ RuBP และ PGA เมอมและไมมคารบอนไดออกไซด โดยมแสงอยตลอดเวลาเมอไมม CO2 ปรมาณ RuBP ลดลง สวน PGA เพมขน เพราะเหตใด

ก. PGA เปลยนเปนสารอน ข. RuBP ไมตองม CO2 กเปลยนเปนสารอนได ค. PGA ไดรบ CO2 เทานนจงจะเปลยนเปนสารอน ง. RuBP จะเปลยนเปนสารอนได จะตองไดรบ CO2

14. ในปฏกรยาทใชแสง (Light reaction) พลงงานแสงถกนำาไปสรางสารใด

ก. RuBP และ PGAL ข. ATP และ NADPH ค. ATP NADPH และ PGALง. Phosphoglyceraldehyde

15. ลำาดบการเปลยนแปลงของนำาตาลโมเลกลเดยวในวฏจกรคลวน คอขอใด

12

ก. RuBP --> PGA --> PGAL ข. PGAL--> PGA --> RuBP ค. PGA --> RuBP --> PGAL ง. อาจเปนไปไดทงขอ ก. ขอ ข.

13

แบบบนทกคะแนนการทดสอบกอนและหลงเรยนชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

กระดาษคำาตอบ ทดสอบกอนเรยน กระดาษคำาตอบ ทดสอบหลงเรยน

ขอ

ก ข ค ง ขอ

ก ข ค ง

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910

10

11

11

12

12

13

13

14

14

15

15

14

สรปคะแนนสอบกอนเรยน สรปคะแนนสอบหลงเรยน

15

15

“ ความพยายามอยทไหน ความสำาเรจ

15

คลอโรพลาสตเปนออรแกเนลลขนาดเลก จำาเปนตองใชกลองจลทรรศนอเลกตรอนและเทคนคตาง ๆ เพอศกษารายละเอยดเกยวกบโครงสรางและหนาท คลอโรพลาสตจดเปนออรแกเนลลชนดหนงทมความสำาคญตอพชและสาหราย เนองจากเปนแหลงทใชสงเคราะหคารโบไฮเดรต ในพชคลอโรพลาสตมลกษณะกลมร มความยาวประมาณ 5 ไมโครเมตร กวาง 2 ไมโครเมตร หนา 1-2 ไมโครเมตร สวนคลอโรพลาสตในสาหรายจะแตกตางกนทงขนาดและรปราง

ชดการสอน เรอง การสงเคราะหดวยแสงชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

จากบทเรยนทผานมานกชววทยาทราบวา นำาและแกสคารบอนไดออกไซดเปนวตถดบสำาคญ โดยมแสง และคลอโรพลาสตเปนปจจยทจำาเปนในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง และยงทราบวาพชสงเคราะหดวยแสง มปฏกรยาแบงออกเปน 2 ชวง คอ

ปฏกรยาทตองใชแสง (Light reaction) ปฏกรยาทไมใชแสง (Dark reaction) หรอปฏกรยาตรงคารบอนไดออกไซด (Carbondioxide fixation)

ปฏกรยาทตองใชแสงและไมใชแสงเปนปฏกรยาทตอ

บตรเนอหา

โครงสรางของคลอ

คลอโรพลาสตและสารสใน

16

คลอโรพลาสตสวนใหญเปนออรแกเนลลรปรางกลมร สามารถมองเหนไดชดเจนดวยกลองจลทรรศน (Light microscope) มเยอหมเปน 2 ชน คอ เยอหมชนนอก (Outer membrane) และ เยอหมชนใน (Inner membrane) ภายในบรรจของเหลว เรยกของเหลวนวา สโตรมา (Stroma) ซงจะมเอนไซมทเกยวของกบการเปลยนแกสคารบอนไดออกไซด ใหกลายเปนนำาตาลในปฏกรยาท ไมตองใชแสงละลายอยหลายชนด เมอตดผานคลอโรพลาสตและศกษาดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน จะพบวาภายในจะเหนลกษณะเปนแผนเยอ (Membrane) ซอนทบกนอยเปนกลม ๆ แผนเยอทอยภายในคลอโรพลาสตน เรยกวา ไทลาคอยด (Thylakoid) บางสวนของไทลาคอยดจะอยซอนทบกนเปนชน ๆ เรยกชนของไทลาคอยดนวา กรานม (Granum) หรอ กรานาลาเมลลา (Grana lamella) และสวนทไมไดซอนทบกนอยระหวางกรานม เรยกวา สโตรมาลาเมลลา (Stroma lamella) หรอ สโตรมาไทลาคอยด (Stroma thylakoid) ภายในไทลาคอยดมลกษณะคลายถงมชอง เรยกวา ลเมน (Lumen) หรอ ไทลาคอยดสเปสช (Thylakoid space) ซงมของเหลวทประกอบดวยเอนไซมตาง ๆ อยภายในสารสทงหมด รวมทงคลอโรฟลลจะอยบนเยอไทลาคอยด ซงเปนบรเวณทมการดดซบพลงงานแสงมาใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง ดงภาพท 2.1

17

ภาพท 2.1 แสดงบรเวณทพบคลอโรพลาสตในใบพชทมา : www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-biology1

วนทสบคน 29 /09/2557

ภายในคลอโรพลาสตเตมไปดวยกรานมทกระจดกระจายอยทวไป คลอโรพลาสตทเจรญเตมทประกอบดวยกรานมประมาณ 40-60 กรานมตอ 1 คลอโรพลาสต สวนลาเมลลาและไทลาคอยด ประกอบดวยเยอหม 2 ชนซงมคลอโรฟลลและสารสอน ๆ เชน แคโรทนอยด (Carotenoid) ฝงอยบนแผนไทลาคอยดและมลเมน (Lumen) อยเปนจำานวนมาก ซงมขนาดแตกตางกนมาก สำาหรบลเมนทมขนาดใหญภายในมกลมของสารสในระบบแสง I และระบบแสง II ซงลเมนเหลานจะทำาหนาทดดซบพลงงานแสง ทำาใหอเลกตรอนมพลงงานสงขน สำาหรบลเมนขนาดเลก นาจะเปนทอยของเอนไซมชนดตาง ๆ ทเกยวของกบกระบวนการถายทอดอเลกตรอนในปฏกรยาทใชแสง นนคอ เยอหมลาเมลลาหรอเยอหมไทลาคอยด เปนทอยของระบบแสงทใชในการดดพลงงานแสง นอกจากนภายในกรานมยงม DNA RNA และไรโบโซม จงทำาใหคลอโรพลาสตสามารถสงเคราะหโปรตนและจำาลองตวเองไดเชนเดยวกบไมโทคอนเดรย ดงภาพท 2.2

18

ภาพท 2.2 โครงสรางภายในคลอโรพลาสตทมา : kingdomplant.blogspot.com

วนทสบคน 29 /09/2557

กระบวนการสงเคราะหดวยแสงเกดขนทคลอโรพลาสต ซงภายในมสารส (Pigment) หลายชนดบรรจอย สารสเหลานทำาหนาทดดพลงงานจากแสง ซงแสงมความยาวคลนทแตกตางกน โดยแสงทตาคนเราสามารถรบสมผสไดหรอมองเหนได (Visual light หรอ Visible light) มชวงความยาวคลนประมาณ 390-760 นาโนเมตร ดงภาพท 2.3

สารสในปฏกรยาแสง

19

ภาพท 2.3 คลนแสงและแสงทคนมองเหนไดทมา : brecosmeticlab.com

วนทสบคน 29 /09/2557

จากภาพแสงทตาคนเราสามารถรบสมผสได มความยาวคลนประมาณ 390-760 นาโนเมตร และเมอฉายแสงผานปรซมจะหกเหเปนแถบแสงส (Spectrum) ม 7 ส คอ สมวง สคราม ส นำาเงน สเขยว สเหลอง สแสดหรอสสม และสแดง สวนรงสทมชวงคลนสนกวาสมวง หรอมความยาวคลนนอยกวา 390 นาโนเมตร เชน รงสแกมมา (Gamma ray) รงสเอกซ (X-ray) รงสอลตราไวโอเลต (Ultra-violet) มระดบพลงงานสง สามารถทะลทะลวงผานวตถตวกลางไดด (หกเหนอย) สวนรงสทมคลนยาวกวา 760 นาโนเมตร ไดแก รงสอนฟราเรด (Infared) คลนวทย (Radio wave) ซงมระดบพลงงานตำาทะลทะลวงผานวตถตวกลางไดนอย (หกเหงาย)

นกชววทยาไดทำาการทดลองโดยสกดคลอโรฟลลออกมาจากใบของพชชนดหนง นำาสารละลายคลอโรฟลลใสในหลอดทดลองแลวฉายแสงสตาง ๆ ผานเขาไปในสารละลายทมคลอโรฟลล ดงภาพท 2.4

20

ภาพท 2.4 การทดสอบการดดแสงสตาง ๆ ของคลอโรฟลลทมา : Dr. SIMMONS' CELLS AND CELLULAR

PROCESSES.วนทสบคน 29/09/2557

วธการทดลองโดย เตรยมอปกรณซงประกอบดวย หลอดไฟ ปรซม แผนโลหะสดำา (เจาะร เลก ๆ ตรงกลาง 1 ร) สารละลายคลอโรฟลล หลอดโฟโตอเลกตรก (Photoelectric tube : เปลยนความเขมแสงเปนกระแสไฟฟา) และเครองวดกระแสไฟฟา (Galvanometer) โดยมลำาดบขน การทดลอง ดงน

ขนท 1 ไมใชปรซม ฉายแสงไปยงแผนโลหะ และผานไปยงหลอดทดลองทมแอลกอฮอล (Blank tube) อานคากระแสไฟฟา บนทกผล

21

ขนท 2 ไมใชปรซม ฉายแสงไปยงแผนโลหะ และผานไปยงหลอดทดลองทมสารละลายคลอโรฟลล (Control tube) อานคากระแสไฟฟา บนทกผล

ขนท 3 ใชปรซม ฉายแสงผานปรซม แลวหกเหไปยงแผนโลหะ แลวผานไปยงหลอดทดลองทมสารละลายคลอโรฟลล (Experimental tube) โดยเลอนแผนโลหะใหรตรงกบแสงสตาง ๆ ตงแตแสงสมวง ไปจนถงแสงสแดง อานคากระแสไฟฟา บนทกผล

จากภาพท 2.4 (a) เลอนแผนโลหะใหรมาตรงกบแสงสเขยว ปรากฏวาอานคาไฟฟาไดสงมาก แสดงวา สารละลายคลอโรฟลลดดแสงสเขยวไดนอย จงสองผานไดมาก สวนภาพท 2.4 (b) เลอนแผนโลหะใหรตรงกบแสงสนำาเงน ปรากฏวาอานคาไฟฟาไดตำา แสดงวา สารละลายคลอโรฟลลดดแสงสนำาเงนไวไดมาก จงสองผานไดนอย นำาคาการดดกลนแสงของสารละลายคลอโรฟลลไปเขยนกราฟไดผลดงภาพท 2.5

ภาพท 2.5 กราฟการดดแสงสตาง ๆ ของคลอโรฟลล

22

ทมา : ARBOR SCIENCTIFIC.วนทสบคน 29/09/2557

นกชววทยาไดศกษาอตราการสงเคราะหดวยแสงของพช โดยฉายแสงสตาง ๆ แกพชแลววดปรมาณแกสออกซเจนทพชปลดปลอยออกมา เมอนำาไปเขยนกราฟปรากฏวาลกษณะกราฟ มลกษณะคลายคลงหรอสอดคลองกนกบกราฟการดดคลนแสงสตาง ๆ ของสารละลายคลอโรฟลล กลาวคอ แสงสใดทคลอโรฟลลดดไดดกจะมอตราการสงเคราะหดวยแสงสง ซงกคอ แสงสมวง แสงสนำาเงน แสงสแดง และแสงสสม ตามลำาดบ สวนแสงสใดทคลอโรฟลลดดไวไดนอยกจะมอตราการสงเคราะหดวยแสงตำาตามไปดวย ซงกคอ แสงสเขยว ดงภาพท 2.6

ภาพท 2.6 กราฟแสดงอตราการสงเคราะหดวยแสงของพชในชวงความยาวคลนตาง ๆ

ทมา : dc473.4shared.comวนทสบคน 29/09/2557

23

นกชววทยาไดทดลองสกดสารสชนดตาง ๆ ออกมาจากใบพช และผานแสงแตละสเขาไป ในสารละลายของสารสนน ๆ แลววดปรมาณแสงสตาง ๆ ทสารสดดกลนไวนำามาเขยนเปนกราฟ ดงภาพท 2.7 และภาพท 2.8

ภาพท 2.7 กราฟเปรยบเทยบการดดกลนแสงของคลอโรฟลล เอ คลอโรฟลล บ และแคโรทนอยด

ทมา : www.godandscience.org/images/photosyntheticabs

orption.jpg วนทสบคน 29/09/2557

24

ภาพท 2.8 กราฟเปรยบเทยบการดดคลนแสงของสารสบางชนดในสงมชวต

ทมา : dc231.4shared.comวนทสบคน 29/09/2557

ถาพจารณาจากกราฟตามภาพท 2.7 และภาพท 2.8 สรปไดวา

คลอโรฟลล เอ (Chlorophyll a) สามารถดดกลนแสงไดมากอย 2 ชวงคอ ชวงทแสง มความยาวคลนประมาณ 430 และ 680 นาโนเมตร แตดดกลนแสงไดนอยมากในชวงคลน 500-600 นาโนเมตร

คลอโรฟลล บ (Chlorophyll b) สามารถดดกลนแสงไดมากอย 2 ชวงคอ ชวงทแสง มความยาวคลนประมาณ 460 และ 650 นาโนเมตร แตดดกลนแสงไดนอยมากในชวงคลน 500-600 นาโนเมตร

แคโรทนอยด (Carotenoids) สามารถดดกลนแสงไดมากอย 2 ชวงคอ ชวงทแสงม ความยาวคลนประมาณ 460 และ 490 นาโนเมตร แตไมดดกลนแสงทมความยาวคลนประมาณ 600-700 นาโนเมตร

ไฟโคอรทรน (Phycoerythrin) ดดกลนแสงไดดทชวงความยาวคลน 495-565 นาโนเมตร และดดกลนแสงได

25

ดทสดทความยาวคลน 560 นาโนเมตร และดดกลนคลนแสงไดบาง ทความยาวคลนนอยกวา 390 นาโนเมตร

ไฟโคไซยานน (Phycocyanin) ดดกลนแสงไดดทสดทความยาวคลน 550-615 นาโนเมตร และดดกลนคลนแสงไดบางทความยาวคลนนอยกวา 390 นาโนเมตร

สารสทพบในสงมชวตทสงเคราะหดวยแสงไดมหลายชนด เชน คลอโรฟลล (Chlorophyll)

แคโรทนอยด (Carotenoid) แบคเทอรโอคลอโรฟลล (Bacteriochlorophyll) และไฟโคบลน (Phycobilin) พชและสาหรายเปนสงมชวตประเภทยคารโอต (Eukaryote) จะพบสารสตาง ๆ อยใน คลอโรพลาสต สวนสงมชวตประเภทโพรคารโอต (Prokaryote) จะพบสารสตาง ๆ อยในเยอหมเซลล หรอองคประกอบอน ๆ ทเปลยนแปลงมาจากเยอหมเซลล (Photosynthetic membrane) ตามตาราง ท 2.1

ตารางท 2.1 ชนดของสารสทพบในสงมชวตชนดตาง ๆ

ชนดของสงมชวต

คลอโรฟลลแคโรทนอย

ด

ไฟโค บ

ลน

แบคเทอรโอคลอโรฟลล

เอ บ ซ ด เอ บ ซ ด

26

ยคารโอตมอส + + - - + - - - - -เฟน + + - - + - - - - -พชดอก + + - - + - - - - -สาหรายสเขยว + + - - + - - - - -ยกลนา + + - - + - - - - -ไดอะตอม + - + - + - - - - -ไดโนแฟลกเจลเลต

+ - + - + - - - - -

สาหรายสนำาตาล + - + - + - - - - -สาหรายสแดง + - - + + + - - - -โพรคารโอตไซยาโนแบคทเรย + - - + + + - - - -โปรคลอโรไฟต + + - - + - - - - -ซลเฟอรเพอเพลแบคทเรย

- - - - + - + + - -

นอนซลเฟอรเพอเพลแบคทเรย

- - - - + - + + - -

กรนแบคทเรย - - - - + - + - +/-

+/-

หมายเหต + หมายถง ม และ – หมายถง ไมม

ทมา : Taiz, L. & Zeiger.วนทสบคน 29/09/2557

จากตารางสามารถสรปได ดงน คลอโรฟลล เอ คลอโรฟลล บ พบในพชทกชนด สาหรายส

เขยว และยกลนา

27

คลอโรฟลล เอ พบในพชและสาหรายทกชนด รวมทงไซยาโนแบคทเรย โปรคลอโรไฟต และยกลนา

คลอโรฟลล บ พบเฉพาะในพช สาหรายสเขยว และยกลนาคลอโรฟลล ซ พบเฉพาะในไดอะตอม ไดโนแฟลกเจลเลต

และสาหรายสนำาตาล คลอโรฟลล ด พบเฉพาะสาหรายสแดง และไซยาโน

แบคทเรย แคโรทนอยด พบในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได สงมชวตพวกยคารโอต จะพบสารส คอคลอโรฟลล เอ และ

คลอโรฟลลอนอก 1 ชนด ไฟโคบลน พบเฉพาะสาหรายสแดง และไซยาโนแบคทเรย แบคเทอรโอคลอโรฟลล ชนด เอ ซ และด เทานนทพบใน

กรนแบคทเรย แบคเทอรโอคลอโรฟลล ชนด เอ บ เทานนทพบในเพอเพล

แบคทเรยทงสะสม และ ไมสะสมซลเฟอร (Purple sulfur bacteria และ Purple non-sulfur bacteria)

แบคเทอรโอคลอโรฟลล บ ไมพบในสงมชวตชนดใดเลย ผเรยนเคยสงเกตเหนหรอไมวา ใบไมบางชนดมสเขยวลวน

บางชนดมใบดางเหลองหรอดางคอนขางขาว บางชนดมใบดางสแดงหรอสนำาตาล ดงภาพท 2.9

ก ข

28

ภาพท 2.9 ใบไมทมสารสชนดตาง ๆก. ภาพซาย ใบยานดาโอะ ทมา : กรวรรณ งามสม ข. ภาพขวา ใบบอนส ทมา :

sudsiam.blogspot.comวนทสบคน 30/09/2557

จากตารางท 2.1 ภาพท 2.7 ภาพท 2.8 และภาพท 2.9 จะเหนวาพช สาหรายสเขยว สาหรายสแดง และไซยาโนแบคทเรย มคลอโรฟลล เอ คลอโรฟลล บ และยงมแคโรทนอยด ซงพบในสงมชวตทกชนด นอกจากนยงพบวาในสาหรายสแดง และไซยาโนแบคทเรย มไฟโคบลนดวย แสดงวา การทใบไมมสตาง ๆ กน นาจะเกยวของกบปรมาณสารสและชนดของสารสนนเอง

1. คลอโรฟลล

คลอโรฟลล เปนสารสสเขยว พบในพช สาหราย และไซยาแบคทเรย เปนสารสสำาคญท ทำาใหพชสามารถนำาพลงงานจากแสงมาใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได ดดกลนคลนแสง สนำาเงน และแสงสแดงไดด คลอโรฟลลสามารถละลายไดในตวทำาละลายอนทรยตาง ๆ เชน Ethyl alcohol Ethyl eter Acetone และ Chloroform แตไมละลายนำา คลอโรฟลลทพบในพชและสาหราย ม 4 ชนด คอ

คลอโรฟลล เอ (Chlorophyll a) มสเขยวแกมนำาเงน พบในพช สาหรายทกชนดและ ยกลนา มสตรโมเลกล คอ C55H72O5N4Mg ดดคลนแสงไดดทชวงคลน 430 และ 680 นาโน

สารสททำาหนาทดดซบพลงงานแสงและสงผานพลงงานแสงมอยหลายชนดสามารถแบงออกเปน 2 กลม คอ

1. คลอโรฟลล (Chlorophyll)2. สารสเสรม (accessory pigment) ไดแก แคโรทนอยด

(Carotenoids) และ ไฟโคบลน (Phycobilin)

29

คลอโรฟลล เปนสารสสเขยว พบในพช สาหราย และไซยาแบคทเรย เปนสารสสำาคญท ทำาใหพชสามารถนำาพลงงานจากแสงมาใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได ดดกลนคลนแสง สนำาเงน และแสงสแดงไดด คลอโรฟลลสามารถละลายไดในตวทำาละลายอนทรยตาง ๆ เชน Ethyl alcohol Ethyl eter Acetone และ Chloroform แตไมละลายนำา คลอโรฟลลทพบในพชและสาหราย ม 4 ชนด คอ

คลอโรฟลล เอ (Chlorophyll a) มสเขยวแกมนำาเงน พบในพช สาหรายทกชนดและ ยกลนา มสตรโมเลกล คอ C55H72O5N4Mg ดดคลนแสงไดดทชวงคลน 430 และ 680 นาโน

2.1 แคโรทนอยด

แคโรทนอยด เปนสารประกอบจำาพวกไขมน มอยในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได เชน ในพช สาหราย และแบคทเรยทสงเคราะหดวยแสงได (Green sulfur bacteria และ Purple sulfur bacteria) พบอยในคลอโรพลาสตและโครโมพลาสต (Chromoplast) ตามสวนตาง ๆ ของพช เชน ดอกไม ผลไมสกหรอใบไมทแกจวนจะรวง ประกอบดวยสารส 2 ชนด คอ

แคโรทน (Carotene) เปนสารสสแดงสม มสตรโมเลกล คอ C40H56 ไมละลายนำาและแอลกอฮอล แตสามารถละลายในไขมน เอธลอเทอรและคลอโรฟอรม ดดคลนแสงไดดทสดทชวงความยาวคลน 460 และ 490 นาโนเมตร แคโรทนของพชสามารถถกสงเคราะหตอไปเปนวตามน เอ ในรางกายของสตวได พบในพชและสาหรายทกชนด สารอาหารทเรารจกกนเปนอยางด ไดแก เบตา-แคโรทน (β-Carotene) แอลฟา-แคโรทน (α-Carotene) และ ไลโคปน (Lycopene)

2. สารสเสรม

30

แคโรทนอยด เปนสารประกอบจำาพวกไขมน มอยในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได เชน ในพช สาหราย และแบคทเรยทสงเคราะหดวยแสงได (Green sulfur bacteria และ Purple sulfur bacteria) พบอยในคลอโรพลาสตและโครโมพลาสต (Chromoplast) ตามสวนตาง ๆ ของพช เชน ดอกไม ผลไมสกหรอใบไมทแกจวนจะรวง ประกอบดวยสารส 2 ชนด คอ

แคโรทน (Carotene) เปนสารสสแดงสม มสตรโมเลกล คอ C40H56 ไมละลายนำาและแอลกอฮอล แตสามารถละลายในไขมน เอธลอเทอรและคลอโรฟอรม ดดคลนแสงไดดทสดทชวงความยาวคลน 460 และ 490 นาโนเมตร แคโรทนของพชสามารถถกสงเคราะหตอไปเปนวตามน เอ ในรางกายของสตวได พบในพชและสาหรายทกชนด สารอาหารทเรารจกกนเปนอยางด ไดแก เบตา-แคโรทน (β-Carotene) แอลฟา-แคโรทน (α-Carotene) และ ไลโคปน (Lycopene)

2.2 ไฟโคบลน

ไฟโคบลน เปนสารสทมคณสมบตแตกตางจากคลอโรฟลลและสารสชนดอน คอ ละลายนำาได มอยเฉพาะในสาหรายสแดงและสาหรายสเขยวแกมนำาเงน ประกอบดวยสารส 2 ชนดคอ

ไฟโคอรทรน (Phycoerythrin) เปนสารสสแดง มอยในสาหรายสแดง จะรบแสง สเขยวทมความยาวคลนประมาณ 495-565 นาโนเมตร ไวไดมากทสด

ไฟโคไซยานน (Phycocyanin) เปนสารสสนำาเงน มอย

แบคเทอรโอคลอโรฟลล

แบคเทอรโอคลอโรฟลล เปนสารส ทมสเขยวคลายคลอโรฟลล เอ แตมสารสจำาพวก แคโรทนอยดหมอยขางนอกอกทหนง จงเหนเปนสแดงหรอสมวง หรอสเหลอง พบในแบคทเรยชนด Purple sulfur bacteria และ Purple non-sulfur bacteria สามารถดดซบพลงงานแสงไดดในชวงคลน 650 และ 660 นาโนเมตร

แบคทเรยชนดกรนแบคทเรย (Green bacteria) มสารส

ความรเพมเตม

31

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาโครงสรางของคลอโรพลาสตจากภาพดานลางแลวเขยนคำาตอบลงในแบบ บนทกบตรกจกรรมท 1 ใหถกตองตรงตามหมายเลขทกำาหนด

แบคเทอรโอคลอโรฟลล เปนสารส ทมสเขยวคลายคลอโรฟลล เอ แตมสารสจำาพวก แคโรทนอยดหมอยขางนอกอกทหนง จงเหนเปนสแดงหรอสมวง หรอสเหลอง พบในแบคทเรยชนด Purple sulfur bacteria และ Purple non-sulfur bacteria สามารถดดซบพลงงานแสงไดดในชวงคลน 650 และ 660 นาโนเมตร

แบคทเรยชนดกรนแบคทเรย (Green bacteria) มสารส

บตร

จดประสงค 1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใช

ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได

เรอง โครงสรางของคลอโรพลาสต

32

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาโครงสรางของคลอโรพลาสตดานลางแลวเขยนคำาตอบหมายเลข 1-12 ให ถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 12 คะแนน

หมายเลข 1……………………………………………………หมายเลข 7…………………………………………………..…

แบบบนทกบตรกจกรรมท 1เรอง โครงสรางของคลอโรพลาสต

ช

จดประสงค 1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใช

ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได

พรอมกนแลวใชไหมคะเพอนๆ ถาอยางนนเราไปทำา

33

หมายเลข 2……………………………………………………หมายเลข 8………………………………………………..……หมายเลข 3……………………………………………………หมายเลข 9………………..……………………………………หมายเลข 4……………………………………………………หมายเลข 10……………………………………………………หมายเลข 5……………………………………………………หมายเลข 11……………………………………………………หมายเลข 6……………………………………………………หมายเลข 12……………………………………………………

คำาชแจง ใหนกเรยนเขยนผงมโนทศนในหวขอสารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง (5 คะแนน)

บตรคะแนนการทำาบตรกจกรรมท 1 ทนกเรยนได = _____ คะแนน จากคะแนนเตม 12 คะแนน

จดประสงค 1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใช

ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได

เรอง สารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการ

34

คำาชแจง ใหนกเรยนเขยนผงมโนทศนในหวขอสารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง (5 คะแนน)

แบบบนทกบตรกจกรรมท 2เรอง สารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะห

ช

จดประสงค 1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใช

ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได

คะแนนการทำาบตรกจกรรมท 2 ทนกเรยนได = _____ คะแนน

35

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน

1. ออรแกเนลลทพชและสาหราย รวมทงยกลนา ใชเปนแหลงผลตสารอาหารคออะไร

ตอบ …………………………………………………………………………………………………………………………………2. สารสทพบเฉพาะในสาหรายสแดง และสาหรายเขยวแกมนำาเงน ไมพบในพชและสาหราย ชนดอนคอสารสชนดใด

ตอบ ……………………………………………………………………………………………………………………………….3. คลอโรฟลลดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………….4. แคโรทนอยดดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

จดประสงค 1. อธบายเกยวกบโครงสรางของคลอโรพลาสตได 2. อธบาย และสรปการดดกลนแสงของสารสตาง ๆ ทใช

ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงได

บตร

36

ตอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………..5. ไฟโคบลนดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………. 6. แบคเทอรโอคลอโรฟลลดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ ……………………………………………………………………………………………………………………………….7. ในพช สาหรายสเขยว และยกลนา พบสารสชนดใดบาง

ตอบ ……………………………………………………………………………………………………………………………….8. นกเรยนคดวาถาหากมแตสารสอน ๆ ยกเวนคลอโรฟลล กระบวนการสงเคราะหดวยแสง จะเกดขนไดหรอไม เพราะเหตใด

ตอบ ……………………………………………………………………………………………………………………………….

9. สารสใดทพบในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได ตอบ

………………………………………………………………………………………………………………………………. 10. ในสงมชวตพวกยคารโอต จะพบสารสชนดใดบาง

ตอบ

37

บตร

ระบบแสง

9. สารสใดทพบในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได ตอบ

………………………………………………………………………………………………………………………………. 10. ในสงมชวตพวกยคารโอต จะพบสารสชนดใดบาง

ตอบ

38

ในสงมชวตพวกยคารโอต มออรแกเนลลทใชเปนแหลงสำาคญในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอ คลอโรพลาสต โดยเยอลาเมลลาและไทลาคอยด ซงประกอบดวยเยอหม 2 ชนมคลอโรฟลลและสารสอน ๆ เชน แคโรทนอยด (Carotenoids) ฝงตดอยบนแผนไทลาคอยดและมลเมนอยเปนจำานวนมากซงมขนาดแตกตางกนมาก สำาหรบแกรนลทมขนาดใหญภายในมกลมของสารสระบบแสง (Photosystem) ซงลเมนเหลานจงทำาหนาทรบพลงงานแสงทำาใหอเลกตรอนมพลงงานสงขน ๆ สำาหรบลเมนขนาดเลกนาจะเปนทอยของเอนไซมชนดตาง ๆ ทเกยวของกบกระบวนการถายทอดอเลกตรอนในปฏกรยาทใชแสง นนคอเยอหมลาเมลลาหรอเยอหมไทลาคอยดเปนทอยของระบบแสงทใชในการดดพลงงานแสง ซงมสารสทสำาคญ คอ คลอโรฟลล ดงภาพท 2.10

ภาพท 2.10 แสดงการฝงตวและโครงสรางของคลอโรฟลล ทมา : online.science.psu.edu

วนทสบคน 29/09/2557

39

จากภาพจะเหนวาทเยอไทลาคอยด (Thylakoid membrane) มกลมของสารสฝงตวอย ซงมคลอโรฟลล เอ และบ รวมอยดวย โครงสรางโมเลกลของคลอโรฟลล เอ และบ ตางกนเลกนอยทหมเมธล (Methyl group : -CH3) และหมอลดไฮด (Aldehyde group : -CHO) ตรงกรอบสแดงในภาพท 2.10 ทงคลอโรฟลลและแคโรทนอยด จะเรยงตวเปนกลมอยางเปนระบบ เรยกวา ระบบแสง (Photosystem) ระบบแสงสวนใหญจะประกอบดวยคลอโรฟลลประมาณ 250 โมเลกลและ แคโรทนอยดประมาณ 50 โมเลกล โดยสารสทเรยงตวอยรอบ ๆ ทำาหนาทดดซบพลงงานจากแหลงกำาเนดแสง แลวสงตอไปเรอย ๆ ทำาใหโมกลของสารสมการสะสมพลงงาน พลงงานสงขน ๆ ซงเรยกสารสทเรยงรอบนอกทำาหนาทรบและสงพลงงานแสงเหลานวา แอนเทนนา คอมเพลกซ (Antenna complexes หรอ Light-Harvesting complexes ; LHC) และสดทายสงพลงงานตอใหคลอโรฟลล เอ ซงทำาหนาทเปนศนยกลางของระบบแสง (Reaction center) ดงภาพท 2.11

ภาพท 2.11 ระบบแสง (Photosystem)

40

ทมา : dc336.4shared.comวนทสบคน 29/09/2557

สารสทเรยงตวอยในแอนเทนนาจะดดซบพลงงงานจากแสง (Photon : หนวยวดความเขมแสง) แลวถายเทพลงงาน (Transfer of energy) ไปยงสารสอน ๆ ในแอนเทนนาทอยดานในพลงงานจะถกสะสมในโมเลกลมากขน ๆ สดทายสงตอไปใหคลอโรฟลล เอ (พเศษ) ซงอยในศนยกลางของระบบแสง (Reaction center) มพลงงานสงมาก และมากพอทจะทำาใหอเลกตรอนหลดออกไปจากระบบ โดยสงไปยงสารททำาหนาทรบอเลกตรอนตวแรก (Primary electron acceptor) สารสในระบบแสงกจะมระดบพลงงานลดลงเปนปกต

การถายทอดพลงงานเกดจากการทโมเลกลของสารสดดซบพลงงานแสงหรอไดรบการถายทอดจากโมเลกลขางเคยง ทำาใหอเลกตรอนซงเมออยในสภาพปกต (Ground state) จะเคลอนทรอบนวเคลยสในระดบหนง เมอไดรบพลงงานเพมขน หรอเรยกวาอยในสภาพเรงเรา (Excited state) ซงเปนสภาพทไมคงตว (Unstable) อเลกตรอนจะเคลอนทเรวขนและเคลอนหางออกไปอกระดบหนง โมเลกลของสารสจะตองถายทอดพลงงานนออกไป หรอจะตองสงอเลกตรอนไปยงสารตวรบอเลกตรอน และรบอเลกตรอนทมระดบพลงงานตำากวาเขามาแทนท เพอกลบคนสระดบปกต ดงภาพท 2.12

41

ภาพท 2.12 การเคลอนทของอเลกตรอนในสภาพปกตและสภาพเรงเรา

ทมา : emc.maricopa.eduวนทสบคน 29/09/2557

โครงสรางของระบบแสง ประกอบดวย 1. แอนเทนนา คอมเพลกซ (Antena complexes)

ประกอบดวยรงควตถตาง ๆ และมการเรยงตวอยางเปนระบบ จากดานนอกเขามาดานในตามลำาดบ คอ แคโรทนอยด คลอโรฟลล บ และคลอโรฟลล เอ

2. ศนยกลางของปฏกรยา (Reaction center) เปนสารสชนดคลอโรฟลล เอ (พเศษ)

3. ตวรบอเลกตรอนตวแรก (Primary electrom acceptor) เปนสารประกอบพวกโปรตน ททำาหนาทเปนตวรบอเลกตรอนจากระบบแสง เชน ฟโอไฟทน (Pheophytin) ฟลโลควนโนน (Phylloquinones) หรอวตามน เค

42

ภาพท 2.13 โครงสรางของระบบแสง ทมา : www.thaigoodview.com

วนทสบคน 29/09/2557

ระบบแสง ประกอบดวยโมเลกลของคลอโรฟลล เอ แตเนองจากคลอโรฟลล เอ นไดเชอม ตอกบโปรตนตางชนดกน จงทำาใหคณสมบตในการรบแสงทความยาวคลนตางกนเลกนอย จงสามารถแบงระบบแสงออกเปน 2 ระบบ โดยใชชนดของสารสในศนยกลางของปฏกรยาเปนเกณฑ ในการจำาแนก ดงน

1. ระบบแสง I (Photosystem I หรอ PS I) ประกอบดวยสารสทมคลอโรฟลล เอ ชนดทดดกลนคลนแสงไดดทสดทชวงคลน 700 นาโนเมตร เปนศนยกลางของปฏกรยา และเรยกศนยกลางของปฏกรยาของระบบแสง I นวา P700

2. ระบบแสง II (Photosystem II หรอ PS II) ประกอบดวยสารสทมคลอโรฟลล เอ ชนดทดดกลนคลนแสงไดดทสดทชวงคลน 680 นาโนเมตร เปนศนยกลางของปฏกรยา และเรยกศนยกลางของปฏกรยาของระบบแสง II นวา P680

ระบบแสงทง 2 ระบบมความคลายคลงกนในดานโครงสราง แตกมความแตกตางกนบาง ทางดานองคประกอบ ดงน ตารางท 2.2 เปรยบเทยบโครงสรางของระบบแสง

ลกษณะทเปรยบเทยบ ระบบแสง I ระบบแสง IIชนนอกสดของแอนแทนนาคอมเพลกซ

สวนมากเปนแคโรทน

แซนโทรฟลด(ไมมแคโรทน)

43

จำานวนโมเลกลของคลอโรฟลล เอ และคลอโรฟลล บ ของแอนเทนนาคอมเพลกซ

250 โมเลกล 250 โมเลกล

จำานวนโมเลกลของโปรตนทเกาะอยกบคลอโรฟลล เอ

100,000 โมเลกล

47,000 โมเลกล

ชวงคลนทดดซบพลงงานไดดทสดของคลอโรฟลล เอ ในศนยกลางของปฏกรยา

700 นาโนเมตร หรอ P700

680 นาโนเมตร หรอ P680

ทมา : hyperphysics.phy- astr.gsu.edu.วนทสบคน 29/09/2557

จากการทดลองของอารนอน ทำาใหทราบวาพชดดพลงงานแสงไวในคลอโรพลาสต และเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานเคมในรปของ ATP และ NADPH ซงพชสามารถนำาไปใชตอได เรยกปฏกรยานวา ปฏกรยาแสง (Light reaction) และจากการศกษาพบวาบนเยอไทลาคอยดม ระบบแสง I ระบบแสง II และโปรตนหลายชนดททำาหนาทรบและถายทอดอเลกตรอน ซงอาจจำาลองการจดเรยงตว ดงภาพท 2.14

ปฏกรยาแสง

44

ภาพท 2.14 การจดเรยงตวของโครงสรางทอยบนเยอไทลาคอยดทมา : en.wikipedia.orgวนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.14 สรปไดวา บนเยอในไทลาคอยด ซงทำาหนาทรบสงอเลกตรอน และเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานเคม ประกอบดวย

• ระบบแสง ม 2 ระบบ คอ ระบบแสง I (PS I) และระบบแสง 2 (PS II)

• สารประกอบโปรตนเชงซอนททำาหนาทรบและสงอเลกตรอน ไดแก

o พลาสโทควโนน (Plastoquinone : PQ) เปนสารพวกโปรตนฝงอยในเยอไทลาคอยด รบและสงอเลกตรอนไดในระยะสน

o พลาสโทไซยานน (Plastocyanin : PC) เปนสารพวกโปรตน ทมธาตทองแดง เปนองคประกอบ และฝงอยทเยอดานในของไทลาคอยดสามารถเคลอนทไดเลกนอย

o เฟอรดอกซน (Ferredoxin : Fd) เปนสารพวกโปรตนมธาตเหลกและกำามะถน

45

ฝงอยในเยอไทลาคอยด ทำาหนาทรบและสงอเลกตรอนไปยง NADP+ ซงอยในสโตรมา

• ไซโทโครม บหก เอฟ คอมเพลกซ (Cytocrome b6f complex) เปนสารพวกโปรตนและมโมเลกลซบซอน มธาตเหลกเปนองคประกอบ ซงจะรบและสงเฉพาะอเลกตรอน (e-) เทานน ไมรบไฮโดรเจนไอออน (H+)

• เอทพ ซนเทส (ATP synthase ) เปนสารพวกโปรตน ฝงตวอยบนเยอไทลาคอยด ซงเปนชองทางในการลำาเลยง H+ และทำาหนาทเปนเอนไซมชวยกระตนให ADP รวมกบ Pi เมอเกดความแตกตางของศกยไฟฟาเคม (Electrochemical potential gradient) ของโปรตอนระหวางภายในและภายนอกเยอไทลาคอยด

สารสในแอนเทนนา คอมเพลกซจะมการถายทอดพลงงานทดดกลนไว จากสารสโมเลกลหนงไปยงอกโมเลกลหนง จนกระทงถงคลอโรฟลล เอ โมเลกลพเศษทเปนศนยกลางปฏกรยาของระบบแสง พลงงานดงกลาวจะกระตนใหอเลกตรอนของคลอโรฟลล เอ ทเปนศนยกลางปฏกรยา มพลงงานสงขน ๆ และถายอเลกตรอนทมระดบพลงงานสงนไปยงตวรบอเลกตรอน ทำาใหเกดการสรางพลงงานเคม เปนการเปลยนพลงงานแสงใหมาอยในรปพลงงานเคม

การถายทอดอเลกตรอนดงกลาวขางตน เกดขนได 2 ลกษณะ คอ การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร (Non-cyclic electron transfer) และการถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร (Cyclic electron transfer)

การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร เปนกระบวนการทมการรบและสงอเลกตรอน (e-) จากโมเลกลของนำาภายในไทลา

การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร (Non-

46

คอยดลเมนไปยง NADP+ ซงอยในสโตรมาของคลอโรพลาสต และทำาใหเกดความตางศกยของประจหรอไอออนระหวางภายนอกและภายในไทลาคอยด จนนำาไปสการสงเคราะห ATP ได ซงมการถายทอดอเลกตรอน ดงภาพท 2.15

ภาพท 2.15 การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรทมา : en.wikipedia.orgวนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.15 สามารถสรปขนตอนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรได 4 ปฏกรยา ซงเกดเกอบพรอมกน ตอเนองและสมพนธกน ดงน

1. โฟโตไลซส (Photolysis ) เกดในไทลาคอยดลเมนเมอสารสในแอนเทนนาคอมเพลกซ ของระบบแสง II ดดซบพลงงานแสงและสงตอไปจนถง คลอโรฟลล เอ P680 และทำาใหโมเลกลของคลอโรฟลล เอ P680 เสยอเลกตรอนไปนน พลงงานสวนหนงจากแอนเทนนาคอมเพลกซ จะถกสงไปกระตนเอนไซมททำาหนาทแยกโมเลกลของนำา (Water splitting enzyme) ซงอยใน ไทลาคอยด ลเมน ทำาใหเกดปฏกรยาการแยกตวของนำา ซงคนพบโดย

47

Robin Hill และเรยก ปฏกรยา นวา Hill reaction ซงตอมาเรยกวา Photolysis จากนนอเลกตรอนจากโมเลกลของนำาจะถกสง ไปใหระบบแสง II และเกดการแยกตวของธาตออกซเจน จนไดโมเลกลของแกสออกซเจนและแพรสบรรยากาศในทสด

2. การถายทอดอเลกตรอนของระบบแสง II เกดทเยอไทลาคอยดโดยสารสของ แอนเทนนาคอมเพลกซดดซบพลงงานแสงและสงพลงงานตอไป ๆ จนถง คลอโรฟลล เอ พเศษ P680 ในศนยกลางปฏกรยา โมเลกลของคลอโรฟลล เอ พเศษ P680 ซงมระดบพลงงานสงมากกจะสงอเลกตรอนไปยงสารรบอเลกตรอนตวแรก ซงกคอ ฟโอไฟทน (Pheophytin) และสงตอไปยงพลาสโทควโนน (Plastoquinone : PQ) ไซโทโครม บหกเอฟ คอมเพลกซ (Cytocrome b6f complex) ซงจะรบเฉพาะอเลกตรอนเทานน จงทำาให H+ ถกปลดปลอยเขาไปสะสมอยในลเมนของไทลาคอยด สวนไซโทโครม บหกเอฟ คอมเพลกซ กสงอเลกตรอนตอไปยงพลาสโทไซยานน (Plastocyanin : PC) และสงตอไปยงระบบแสง I ในทสด

3. การถายทอดอเลกตรอนของระบบแสง I เกดทเยอไทลาคอยดโดยสารสในแอนเทนนา คอมเพลกซดดซบพลงงานแสงและสงพลงงานตอไป ๆ จนถงคลอโรฟลล เอ พเศษ P700 ในศนยกลางปฏกรยา โมเลกลของคลอโรฟลล เอ พเศษ P700 ซงมระดบพลงงานสงมากจะสงอเลกตรอนไปยงสารตวรบอเลกตรอนตวแรก ซงกคอ ฟลโลควโนน (Phylloquinone : PQ) และถายทอดอเลกตรอนไปยงตวรบและตวสงอเลกตรอนอกหลายตวจนถงเฟอรดอกซน (Ferredoxin : Fd) และสงอเลกตรอนตอไปยง NADP+

โดยมเอนไซมเฟอรดอกซน เอนเอดพ รดกเทส (Ferredoxin-NADP reductase) กระตนปฏกรยา ไดผลผลตคอ NADPH

48

4. เคมออสโมซส (Chemiosmosis) เปนกระบวนการลำาเลยงไอออนผานเยอ เนองจากในขณะทสารสดดซบพลงงานแสงและมการถายทอดอเลกตรอนของระบบแสง I และการเกดปฏกรยา โฟโตไลซส ทำาใหมการปลดปลอย H+ เขาไปสะสมอยในไทลาคอยดลเมนมากขน ๆ ทำาใหเกดความตางศกยของไฟฟาเคม (Electrochemical potential gradient) ระหวางภายในและภายนอกไทลาคอยด และทำาใหโปรตอนเคลอนทออกจากลเมนผานโปรตนทฝงอยบนเยอไทลาคอยด ซงกคอ ATP synthase และทำาหนาทเปนเอนไซมกระตนให ADP รวมกบ Pi ได ATP และเรยกกระบวนการทมการสงเคราะห ATP โดยใชแสงนวา โฟโตฟอสโฟไรเลชน (Photophospho rylation) หรอนอนไซคลก โฟโตฟอสโฟไรเลชน (Non-cyclic photophos phorylation) การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรแตละครงเกดจากการแตกตวของนำา 1 โมเลกล และมการถายทอดอเลกตรอนครงละ 2 อเลกตรอน ไปยงระบบแสง II ระบบแสง I และ NADP+ ตามลำาดบ ขณะเกดปฏกรยาจะมการปลดปลอย H+ ไปสะสมอยในไทลาคอยดลเมน ซงนำาไปสการสงเคราะห ATP ไดอยางนอย 1 โมเลกล การถายทอดอเลกตรอนแบบนมลกษณะ คลายอกษร Z จงอาจเรยกวา Z scheme ดงภาพท 12.16

49

ภาพท 2.16 แผนภาพแสดงระดบพลงงานในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

ทมา : plantphys.info/plant_physiologyวนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 12.16 สามารถเขยนเปนปฏกรยาทางเคมของการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปน วฏจกร ไดดงน

H2O + ADP + Pi + NADP+ ------------> ATP + NADPH +

12 O2

และจากการศกษาทผานมาทราบวาพชสงเคราะหนำาตาลกลโคส 1 โมเลกล ตองใชนำา 12 โมเลกล ดงนนปฏกรยาทางเคมทถกตอง จะเปนดงน

12 H2O + 12 ADP + 12 Pi +12 NADP+ ------------> 6 O2 + 12 ATP + 12 NADPH

การถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร เกดขนในสภาวะทภายในคลอโรพลาสต อยในสภาวะขาดแคลน NADP+ โดยมลกษณะการถายทอดอเลกตรอนคลายแบบไมเปนวฏจกร แตอเลกตรอนทสงออกไปจากระบบแสง I ไปยงเฟอรดอกซน (Fd) เมอไมม NADP+

มารบอเลกตรอน เฟอรดอกซนจงสงอเลกตรอนยอนกลบมายงพลาสโทควโนน (PQ) ซงจะถายทอดอเลกตรอนตอไปยง ไซโทโครม บหกเอฟ คอมเพลกซ (Cytocrome b6f complex) พลาสโทไซ

การถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร (Cyclic

50

ยานน (PC) และยอนกลบมายงระบบแสง 1 ตามเดม ดงภาพท 2.17

ภาพท 2.17 แผนภาพแสดงระดบพลงงานในการถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร

ทมา : dc336.4shared.comวนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 12.17 สามารถเขยนเปนปฏกรยาทางเคมของการถายทอดอเลกตรอนแบบ เปนวฏจกร ไดดงน

ADP + Pi ------------> ATP

จากภาพท 12.17 การถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกรเกยวของเฉพาะกบระบบแสง I เทานน และในการขณะทมการถายทอดอเลกตรอนจากพลาสโทควโนน (PQ) ไปยงไซโทโครม บหกเอฟคอมเพลกซ ทำาใหมการสะสม H+ ภายในลเมนมากพอทจะชกนำาให ATP synthase สงเคราะหพลงงาน ATP ไดอยางนอย 1

51

โมเลกล เรยกการสงเคราะหพลงงานแบบนวา โฟโตฟอสโฟไรเลชน (Photophosphorylation) หรอไซคลก โฟโตฟอสโฟไรเลชน (Cyclic photophosphorylation) จากการถายทอดอเลกตรอนทง 2 แบบ มการสงเคราะห ATP เกดขนเชนเดยวกน แตอยางไรกตาม ยงมความแตกตางกนบางประการ ดงแสดงในตารางท 2.3

ตารางท 2.3 เปรยบเทยบการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรและแบบเปนวฏจกร

การถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

การถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร

เกดขนท ระบบแสง I เกดขนท ระบบแสง I Iความยาวคลนทเกยวของ 700 nm

ความยาวคลนทเกยวของ 700 nm และ 680 nm

อเลกตรอนหลดออกจากระบบแสง I I แลวสงตอไปใหระบบแสง I โดยรบอเลกตรอนจากนำามาทดแทน

อเลกตรอนหลดออกจากระบบแสง I แลวกลบคนสระบบแสง I ตามเดม

มการสราง ATP 2 ครง (H+

จากนำา และ H+ จากไซโทโครม)มการสราง ATP 1 ครง (H+

จาก ไซโทโครม)มการสราง NADPH ไมมการสราง NADPHม O2 เกดขน ไมม O2 เกดขนเกยวของกบระบบแสง I และระบบแสง I I

เกยวของกบระบบแสง I เทานน

มกระบวนการ Photolysis ไมมกระบวนการ Photolysis

ทมา : กรวรรณ งามสม

52

53

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการถายทอดอเลกตรอนในปฏกรยาแสง แลวเขยนคำาตอบลงใน แบบบนทกบตรกจกรรมท 3

บตร

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

เรอง การถายทอด

แบบบนทกบตรกจกรรมท 3เรอง การถายทอดอเลกตรอน

พรอมแลว ทำากจกรรมตอไปกนเลย

54

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการถายทอดอเลกตรอนในปฏกรยาแสง แลวเขยนคำาตอบ หมายเลข 1-10 ใหถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน

หมายเลข 1……………………………………………………หมายเลข 6…………………………………………………..…หมายเลข 2……………………………………………………หมายเลข 7………………………………………………..……หมายเลข 3……………………………………………………หมายเลข 8………………..……………………………………

ช

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

1.

3.

2. 4.

5.

6.

9.

7.

8.

10.

55

หมายเลข 4……………………………………………………หมายเลข 9...……………………………………………………หมายเลข 5……………………………………………………หมายเลข 10……………………………………………………

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

บตร

1. ระบบแสง (Photosystem) มโครงสรางประกอบดวยอะไรบาง

ตอบ________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. ในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรสารใดเปนตวใหอเลกตรอน และสารใด เปนตวรบอเลกตรอนตวสดทาย ตอบ _____________________________________________________________3. ผลลพธทไดจากกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร ( noncyclic electron transfer) ไดแก

ตอบ____________________________________________________________

คะแนนการทำาบตรกจกรรมท 3 ทนกเรยนได = _____ คะแนน

8. ปฏกรยาการสงเคราะหดวยแสงขนตอนทใชแสงจะตองประกอบดวยปจจยในขอใด

ตอบ_______________________________________________________________

9. การแยกสลายดวยแสง (photolysis) ของการสงเคราะหดวยแสงกบกระบวนการหายใจเหมอนกนอยางไรตอ

บ______________________________________________________________ 10. สารทเกดจากปฏกรยาทตองใชแสง และจะถกนำาไปใชในปฏกรยาทไมตองใชแสง คอสารใด

ตอบ_______________________________________________________________

11. ใหนกเรยนเรยงลำาดบการถายทอดอเลกตรอนของกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบ

ไมเปนวฏจกร (noncyclic electron transfer)ตอ

บ_______________________________________________________________12. จงเขยนปฏกรยาเคมทเกดขนในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

56

การตรงคารบอนไดออกไซด

คะแนนการตอบคำาถาม ทนกเรยนได = _____ คะแนน จากคะแนนเตม 15 คะแนน

บตร

57

ภาพท 2.18 เมลวน คลวน ภาพท 2.19 แอนดร เอ เบนสน ภาพท 2.20 เจมส บาสสเฮม (Melvin Calvin) (Andrew A. Benson) (James Bassham) ทมา : en.wikipedia.org ทมา : en.wikipedia.org ทมา : imglib.lbl.gov

วนทสบคน 29/09/2557

ในป พ.ศ. 2493 (ค.ศ. 1950) เมลวน คลวน (Melvin Calvin) แอนดร เอ เบนสน (Andrew A. Benson) เจมส บาสสเฮม (James Bassham) และคณะนกวจยแหงมหาวทยาลยแคลฟอรเนย ทเบรกเลย ไดออกแบบอปกรณเพอศกษาการนำาผลผลตชวงปฏกรยาทใชแสง คอ ATP และ NADPH รวมทงการตรง CO2 เพอสงเคราะหเปนคารโบไฮเดรต หรอเรยกวาปฏกรยาไมใชแสง (Dark reaction) หรอปฏกรยาการตรงคารบอนไดออกไซด (Carbondioxide fixation) ดงภาพท 2.21 และภาพท 2.22

58

ภาพท 2.21 ชดทดลองเพอศกษาผลทไดจากการสงเคราะหดวยแสงทออกแบบโดยคลวน และคณะ

ทมา : sciencematters.berkeley.eduวนทสบคน 29/09/2557

ภาพท 2.22 ชดทดลองเพอศกษาผลทไดจากการสงเคราะหดวยแสง

ทมา : www.myfirstbrain.comวนทสบคน 29/09/2557

59

จากภาพท 2.21 และภาพท 2.22 เปนอปกรณทออกแบบเปนพเศษ โดยนำาคลอเรลลา ซงเปนสาหรายสเขยวเซลลเดยวใสลงไปในขวดแกวชนดพเศษ ทใสสารละลายโซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต (NaHCO3) มโคมไฟฉายแสงอยางเพยงพอ มแผนโปรงใสปองกนความรอน เมอฉายแสงจนมอตราการสงเคราะหดวยแสงคงทแลว จงเตม 14CO2 โดยเตมในรปของ H14CO3

- ซงมคารบอนเปนสารกมมนตรงส (14C) ทดานลางของขวดแกวมลนปดเปด สามารถนำาสารละลายและสาหรายไปตรวจเปนระยะตามทวางแผนไว และภาชนะทเกบตวอยางกมเมทานอลทรอนเพอทำาลายเซลล คลอเรลลาทนท

จากการทดลองพบวาเมอฉายแสงเปนเวลา 7 วนาท ตรวจพบ 14C ในสารประกอบทมคารบอน 3 อะตอม คอ ฟอสโฟกลเซอเรต (Phosphoglycerate) หรอ กรดฟอสโฟกลเซอรก (Phosphoglyceric acid) หรอใชอกษรยอวา PGA โดยตรวจพบทงหมด 3 โมเลกล มเพยง 1 โมเลกลทม 14C

เมอฉายแสงเปนเวลาประมาณ 60 วนาท ยงตรวจพบ 14C ในสารประกอบทมคารบอน 3 อะตอม คารบอน 5 อะตอม และคารบอน 6 อะตอม และเมอฉายแสงเปนเวลา 90 วนาท จะตรวจพบ 14C ในสารประกอบหลายชนด เชน นำาตาลกลโคส ไขมน

จากการตรวจผลครงแรก คลวนและคณะสนนษฐานวา นาจะมสารประกอบทมคารบอน 2 อะตอม ซงเมอรวมตวกบ CO2 จะได PGA แตเมอคนหาอยางละเอยดกลบไมพบสารประกอบทมคารบอน 2 อะตอมอยเลย คลวนและคณะจงตรวจหาสารประกอบใหมทจะมารวมกบ 14CO2 เพอสงเคราะห PGA ในทสดตรวจพบสารประกอบทมคารบอน 5 อะตอม คอ ไรบโลส 1,5 บสฟอสเฟต (Ribulose-1,5 bisphosphate : RuBP) ซงเมอรวมตวกบ

60

คารบอนไดออกไซดจะเกดเปนสารประกอบตวใหมทมคารบอน 6 อะตอม แตสารทมคารบอน 6 อะตอมนไมเสถยร จะสลายและแยกออกเปนสารประกอบทมคารบอน 3 อะตอม ซงกคอ PGA จำานวน 2 โมเลกล

นอกจากนคลวนและคณะยงพบวา ปฏกรยาเหลานเกดขนหลายขนตอนตอเนองกนไปเปน วฏจกร ในปจจบนเรยกวฏจกรของปฏกรยานวา วฏจกรคลวน (Calvin cycle) หรอวฏจกรคลวน-เบนสน -บาสสเฮม (Calvin–Benson-Bassham cycle) และวฏจกรคลวนทสมดลตองใช แกสคารบอนไดออกไซดเขารวมในปฏกรยา จำานวน 3 โมเลกล ดงภาพท 2.23

2Pi

61

ภาพท 2.23 วฏจกรคลวนทมา : bioap.wikispaces.com

วนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.23 วฏจกรคลวน เปนปฏกรยาทเกดในสโตรมาของคลอโรพลาสต ซงมเอนไซมอยมากมาย วฏจกรประกอบดวยปฏกรยา 3 ขนตอน คอ

ปฏกรยาขนตอนท 1 คารบอกซเลชน (Carboxylation)หรอการตรงคารบอนไดออกไซด โดยคารบอนไดออกไซดจะเขาสวฏจกรเพอทำาปฏกรยากบ RuBP โดยมเอนไซม ไรบโลส 1,5 บสฟอสเฟตคารบอกซเลสออกซจเนส (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase) เรยกยอ ๆ วา รบสโก (RuBisCO) เปนตวเรงปฏกรยา เมอ RuBP ซงเปนสารทมคารบอน 5 อะตอม ทำาปฏกรยากบคารบอนไดออกไซด ไดสารประกอบใหมทมคารบอน 6 อะตอม และสารทเกดขนใหมนเปนสารไมอยตว จะสลายไปเปน PGA 2 โมเลกล ซง 1 โมเลกลของ PGA จะมคารบอนอย 3 อะตอม และฟอสเฟต 1 หม ดงภาพท 2.24

62

ภาพท 2.24 ปฏกรยาการตรงคารบอนไดออกไซดทมา : www.ncbi.nlm.nih.gov

วนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.24 RuBP 1 โมเลกล รวมตวกบ CO2 1 โมเลกล ไดผลผลตคอ PGA 2 โมเลกล ซงสาร PGA นเปนสารทมคารบอน 3 อะตอม และเปนสารทอยตวหรอเสถยรชนดแรกทเกดในวฏจกรคลวน ดงนน ถาตองการตรง CO2 3 โมเลกล จะตองใช RuBP 3 โมเลกลเชนกนและเมอรวมตวกนแลวจะได PGA 6 โมเลกล ดงสมการ

3 CO2 + 3 C5H12O11P2 + 3 H2O --------------------> 6 C3H7O7P

ปฏกรยาขนตอนท 2 รดกชน (Reduction) เปนปฏกรยาทโมเลกลของ PGA จะรบหมฟอสเฟตจาก ATP กลายเปน 1,3 บสฟอสโฟกลเซอเรต (1,3 -bisphosphoglycerate) จากนนรบอเลกตรอน 1 คจาก NADPH เพอรดวซ 1,3 บสฟอสโฟกลเซอเรตไปเปนนำาตาลทมคารบอน 3 อะตอม ทเรยกวา กลเซอรลดไฮด 3 ฟอสเฟต (Glyceraldehyde 3-phosphate : G3P) หรอ ฟอสโฟกลเซอรลดไฮด (Phosphoglyceraldehyde : PGAL) ซง PGAL เปนนำาตาลชนดแรกทเกดขนในวฏจกรคลวน ดงภาพท 2.25

63

ภาพท 2.25 ปฏกรยาการรดวซ PGA ไปเปน PGALทมา : Gallant's Biology Stuff

วนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.25 โมเลกลของ PGA ถกรดวซไปเปน PGAL ซงตองใช ATP และ NADPH ซงเปนผลผลตจากปฏกรยาชวงทใชแสง ดงนนปฏกรยาเคมของรดกชน เปนดงน

6 C3H7O7P + 6 ADP-PO3H2 6 C3H8O10P2 + 6 ADP-H

6 C3H8O10P2 + 6 NADPH 6 C3H7O6P + 6 NADP+ + 6 PO4H2

-

ปฏกรยาขนตอนท 3 รเจนเนอเรชน (Regeneration) เปนขนตอนทจะสราง RuBP ขนมาใหม เพอกลบไปรบ CO2 อกครง ในการสราง RuBP ซงมคารบอนอะตอม 5 อะตอม ตองสรางจาก PGAL ซงมคารบอน 3 อะตอม ขนตอนนตองใช ATP ดงนน ปฏกรยาทสมดล คอ ตองใช PGAL จำานวน 5 โมเลกล (มคารบอน 30 อะตอม) เพอสราง RuBP 3 โมเลกล (มคารบอน 30 อะตอม) ดงภาพท 2.26

64

ภาพท 2.26 ปฏกรยารเจนเนอเรชนทมา : www.doctortee.com

วนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2.26 มปฏกรยาเกดขนหลายปฏกรยา และสามารถลำาดบไดดงน

PGAL โมเลกลท 1 เปลยนโครงสรางไปเปนไดไฮดรอกซอะซโตน ฟอสเฟต (Dihydroxy acetone Phosphate : DHAP)

PGAL โมเลกลท 2 รวมตวกบ DHAP ไดสารประกอบทมคารบอน 6 อะตอม คอ ฟรกโทส 1,6 ฟอสเฟต (Fructose-1,6-Phosphate : F-1,6-P) แลวเปลยนไปเปนฟรกโทส 6 ฟอสเฟต (Fructose- 6-Phosphate : F-6-P)

PGAL โมเลกลท 3 รวมตวกบ F6P ไดสารประกอบทมคารบอน 9 อะตอม แลวแตกตวเปน นำาตาลทมคารบอน 4 อะตอม

65

คอ อรโทส 4 ฟอสเฟต (Erythrose-4-Phosphate : E-4-P) และนำาตาลทมคารบอน 5 อะตอม คอ ไซลโลส 5 ฟอสเฟต (Xylulose-5-Phosphate : X-5-P) ซงจะเปลยนโครงสรางตอไปเปนนำาตาลทมคารบอน 5 อะตอม คอ ไรโบส 5 ฟอสเฟต (Ribose-5-Phosphate : R-5-P) และรบ Pi จาก ATP ได ไรบโลส 1,5 บสฟอสเฟต (Ribulose 1,5 Bisphosphate : RuBP) ซงได RuBP กลบคนมา 1 โมเลกล

PGAL โมเลกลท 4 จะเปลยนโครงสรางไปเปนไดไฮดรอกซ อะซโตนฟอสเฟต (Dihydroxy acetone Phosphate : DHAP) แลวรวมกบ E-4-P ไดนำาตาลทมคารบอน 7 อะตอมคอซโดเฮปตโลส 1,7 ฟอสเฟต (Sedoheptulose-1,7-Phosphate : S-1,7-P)

PGAL โมเลกลท 5 รวมกบ S-1,7-P ไดสารประกอบทมคารบอน 10 อะตอม แลวแตกตว ไดเปนนำาตาลทมคารบอน 5 อะตอม 2 โมเลกล คอ ไรโบส 5 ฟอสเฟต (Ribose-5-Phosphate : R-5-P) และ ไซลโลส 5 ฟอสเฟต (Xylulose-5-Phosphate : X5P) และเปลยนโครงสรางตอไปเปน ไรโบส 5 ฟอสเฟต (Ribose-5-Phosphate : R-5-P) และ R-5-P ทง 2 โมเลกลนจะรบ Pi จาก ATP และเปลยนเปน ไรบโลส 1,5 บสฟอสเฟต (Ribulose 1,5 Bisphosphate : RuBP) ซงได RuBP กลบคนมาอก 2 โมเลกล

จากทกลาวมาขางตนสามารถเขยนเปนปฏกรยาโดยสรป ไดดงน

5 PGAL + 3 ATP ----------> 3 RuBP + 3 ADP

PGAL (1)PGAL (2)

DHAP

F-1,6-P

F-6-P

G-6-P

Glucose

1

2 3 4 5

66

ปฏกรยาขนตอนท 4 การสงเคราะหคารโบไฮเดรต (Carbohydrate synthesis) เปนปฏกรยาทไมไดอยในวฏจกรคลวน โดยเกดจากวฏจกรคลวนทสมดล 1 วฏจกรจะม PGAL สะสมไว 1 โมเลกล เมอเกดวฏจกรคลวนทสมดล 2 วฏจกร จะม PGAL สะสม 2 โมเลกลซงมากพอทจะสงเคราะห นำาตาลกลโคส ได 1 โมเลกล และมปฏกรยาทสำาคญ ดงภาพท 2.27

ภาพท 2.27 ปฏกรยาการสงเคราะหนำาตาลกลโคสทมา : กรวรรณ งามสม สรางขนเอง

จากภาพท 2-27 มปฏกรยาทสำาคญๆ 5 ปฏกรยา ดงน ปฏกรยาท 1 PGAL[1] โมเลกลท 1 ซงสะสมไดจากวฏจกร

คลวลถกกระตนใหเปลยนเปน DHAP (Dihydroxyaceton phosphate)

ปฏกรยาท 2 PGAL[2] โมเลกลท 2 ซงสะสมไดจากวฏจกรคลวลถกกระตนใหรวมตวกบ DHAP (จากปฏกรยาท 1) ไดสารทมคารบอน 6 อะตอม คอ F-1,6-P (Fructos-1,6-phosphate)

ปฏกรยาท 3 F-1,6-P ถกกระตนใหเปลยนไปเปน F-6-P (Fructose-6-phosphate)

ปฏกรยาท 4 F-6-P ถกกระตนใหเปลยนโครงสรางไปเปน G-6-P (Glucose-6-phosphate)

ปฏกรยาท 5 G-6-P ถกกระตนใหเปลยนไปเปน Glucose ซงเปนผลผลตของกระบวนการสงเคราะหดวยแสง

67

การสงเคราะหดวยแสงชวงไมใชแสงมปฏกรยาทงหมดดงภาพท 2.28

ภาพท 2.28 ปฏกรยาอยางละเอยดของปฏกรยาชวงไมใชแสงทมา : www.doctortee.com

วนทสบคน 29/09/2557

จากภาพท 2-28 มปฏกรยาทงหมด มากกวา 11 ปฏกรยา ดงน

ปฏกรยาท 1 ปฏกรยาการตรงคารบอนไดออกไซด

3 RuBP + 3 CO2 6 PGA ปฏกรยาท 2 ปฏกรยารดวซ PGA ไปเปน PGAL

6 PGA 6 G-1,3-P 6 PGAL

ปฏกรยาท 3 PGAL โมเลกลท 1 เปลยนไปเปน DHAP แลวรวมกบ PGAL โมเลกลท 2 ได นำาตาลทมคารบอน 6 อะตอม คอ F-1,6-P (Fructose-1,6-phosphate)

3

6 ATP 6 NADPH

68

PGAL (1) DHAP + PGAL (2) F-1,6-P

ปฏกรยาท 4 นำาตาล F-1,6-P เปลยนไปเปนนำาตาล F-6-P (Fructose-6-phosphate)

F-1,6-P F-6-P + Pi ปฏกรยาท 5 PGAL โมเลกลท 3 รวมกบ F-6-P ได

สารประกอบทมคารบอน 9 อะตอม แลวแตกตวออกเปนนำาตาลทมคารบอน 4 และ 5 อะตอม คอ E-4-P (Erythose-4-phosphate) และ X-5-P (Xylulose-5-phosphate) ตามลำาดบ

PGAL (3) + F-6-P E-4-P + X-5-P

ปฏกรยาท 6 PGAL โมเลกลท 4 รวมกบ E-4-P ไดนำาตาลทมคารบอน 7 อะตอม คอ S-7-P (Sedoheptulose-1,7-phosphate)

PGAL (4) + E-4-P S-1,7-P ปฏกรยาท 7 PGAL โมเลกลท 5 รวมกบ S-1,7-P ได

สารประกอบทมคารบอน 10 อะตอม แลวแตกตวเปนนำาตาลทมคารบอน 5 อะตอม จำานวน 2 โมเลกล คอ X-5-P (Xylulose-5-phosphate) และ R-5-P (Ribose-5-phosphate) ตามลำาดบ

PGAL (5) + S-1,7-P X-5-P + R-5-P

ปฏกรยาท 8 X-5-P จากปฏกรยาท 5 เปลยนไปเปน Ru-5-P (Ribulose-5-phosphate)

X-5-P Ru-5-P ปฏกรยาท 9 X-5-P จากปฏกรยาท 7 เปลยนไปเปน Ru5P

(Ribulose-5-phosphate) X-5-P Ru-5-P

ปฏกรยาท 10 R-5-P จากปฏกรยาท 7 เปลยนไปเปน Ru-5-P (Ribulose-5-phosphate)

R-5-P Ru-5-P

69

ปฏกรยาท 11 Ru-5-P จำานวน 3 โมเลกล จากปฏกรยาท 8, 9 และ 10 เปลยนไปเปน RuBP จำานวน 3 โมเลกล เพอนำาไปใชในการตรงคารบอนไดออกไซดตอไป

3 Ru5P 3 RuBP ปฏกรยาอน ๆ ทสำาคญ คอ เมอม GPAL สะสมในเซลล อาจ

เกดปฏกรยาตอจากปฏกรยา ท 4 แลวสงเคราะหเปนแปงเกบไวในคลอโรพลาสตกอน เพอรอการลำาเลยงตอไป หรอเปลยน PGAL ไปเปน DHAP แลวลำาเลยงออกไปนอกคลอโรพลาสต จากนนเกดกระบวนการสงเคราะหคารโบไฮเดรต และสะสมไวในแหลงสะสมอาหารของพช

สรปกระบวนการสงเคราะหดวยแสงของพช ประกอบดวย ปฏกรยาใชแสง (Light reaction) และปฏกรยาไมใชแสง (Dark reaction) ซงปฏกรยาใชแสงตองใชนำา 12 โมเลกล เกดปฏกรยาโฟโตไลซส 12 ครง มการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร 12 ครง ดงน

12 H2O + 24 ADP + 24 Pi + 12 NADP+ 6O2 + 12 NADPH +12H++ 24 ATP

ผลผลตแรกของกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอ O2 ซงจะแพรสบรรยากาศ สวน 12 NADPH+12 H+ และ 24 ATP ถกนำาไปใชตอในชวงไมใชแสง ซงตองมการตรง CO2 จำานวน 6 โมเลกล ซงตองเกดวฏจกรคลวนทสมดล 2 วฏจกร ดงน

6CO2 + 12NADPH + 12H++ 18ATP C6H12O6+ 12NADP++ 18ADP + 18Pi + 6H2O

จากปฏกรยาการตรงคารบอนไดออกไซด เพอสงเคราะหนำาตาลกลโคส และได ADP+Pi และ NADP+ กลบคนมา เพอนำากลบไปใชในปฏกรยาใชแสงตอไป นอกจากนจากการศกษาเพมเตม

70

ยงพบวา ในขนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรแตละครงมการสงเคราะห ATP ไดอยางนอย 1 ATP แตไมเกน 2 ATP โดยถาสงเคราะหไดสงสด คอ 24 ATP นำามาใชขนไมใชแสง 18 ATP กจะมพลงงานเหลอนำาไปใชในกระบวนการเจรญเตบโตตอไป แตถาสงเคราะหไดเพยง 12 ATP กจะตองมกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกรเพอสงเคราะห ATP ใหเพยงพอกบความตองการ ซงอาจทำาใหเสยเวลา และสนเปลองพลงงาน

จากปฏกรยาไมใชแสง สารเคมทไดจากวฏจกรเปนสารชนดแรก เสถยรและไมสลายตว สารนมคารบอน 3 อะตอม ซงกคอ กรดฟอสโฟกลเซอรก (Phosphoglyceric acid : PGA) จงเรยกการตรงคารบอนไดออกไซดแบบนวา วถ C3 หรอ C3-pathway และเรยกพชทมวธการตรงคารบอนไดออกไซดแบบนวา พช C3 หรอ C3 plant

พช C3 เปนพชทมเยอหมทอลำาเลยงนำา และอาหาร (Bundle sheath) ไมมคลอโรพลาสต ตวอยางไดแก ขาวเจา ขาวสาล ถว และพชทว ๆ ไป พชพวกนจะมการตรงคารบอนไดออกไซดท เนอใบชนมโซฟลล (Mesophyll) และกระบวนการสงเคราะหแสงเกดทเนอใบชนมโซฟลล เพราะทเยอหมทอลำาเลยงนำาและอาหารไมมคลอโรพลาสต ดงภาพท 2.29

ภาพท 2.29 โครงสรางภายในใบของพช C3

ทมา : science.cmru.ac.th/biology

71

วนทสบคน 29/09/2557

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการตรงคารบอนไดออกไซด แลวเขยนคำาตอบลงในแบบบนทก บตรกจกรรมท 4 ใหถกตองตรงตามหมายเลขทกำาหนด

บตร

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

เรอง การตรง

แบบบนทกบตรกจกรรมท 4เรอง การตรงคารบอนไดออกไซด

ถาเขาใจแลว ไปเขยนคำา

ตอบ กน

2Pi

72

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการตรงคารบอนไดออกไซด แลวเขยนคำาตอบหมายเลข 1-10 ใหถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน

หมายเลข 1……………………………………………………หมายเลข 6…………………………………………………..…หมายเลข 2……………………………………………………หมายเลข 7………………………………………………..……หมายเลข 3……………………………………………………หมายเลข 8………………..……………………………………

ช

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

6CO2

2.1.6ATP3.4.6NADPH2NADP+

6Pi

5.

9.

7.6.

10.

8.

6ATP

73

หมายเลข 4……………………………………………………หมายเลข 9...……………………………………………………หมายเลข 5……………………………………………………หมายเลข 10……………………………………………………

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 10 ขอ คะแนนเตม 10 คะแนน

จดประสงค : อธบาย และสรปขนตอนตาง ๆ ในกระบวนการ

บตร

1. ปฏกรยาทไมตองใชแสงเกดขนทบรเวณใดของคลอโรพลาสต

ตอบ_______________________________________________________________2. กระบวนการสรางนำาตาลของปฏกรยาทไมตองใชแสงตองอาศยสารใดบาง

ตอบ____________________________________________________________________________________________________________________________________3. สารประกอบทจะมารวมกบ CO2 ในวฏจกรคลวนไดแกสารใด

ตอบ_______________________________________________________________4. สารประกอบทมคารบอนตวแรกทคงตวในวฏจกรคลวนไดแกสารใด

ตอบ______________________________________________

คะแนนการทำาบตรกจกรรมท 4 ทนกเรยนได = _____ คะแนน

74

8. ATP synthase คออะไรและทำาหนาทอยางไรในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง

ตอบ_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________9. จงอธบายขนตอนตาง ๆ ทเกดในวฏจกรคลวนวามกขนตอน อะไรบาง

ตอบ_______________________________________________

คะแนนการตอบคำาถาม ทนกเรยนได = _____ คะแนน จากคะแนนเตม 10 คะแนน

เราตองพยายามนะ เพราะไมไดยาก

75

แบบทดสอบหลงเรยน ชดท 2 กระบวนการสงเคราะหดวยแสง

คำาชแจง1. แบบทดสอบฉบบนม 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน (ใชเวลา 15 นาท) 2. ใหนกเรยนเลอกคำาตอบทถกตองทสดเพยงคำาตอบเดยว โดยทำาเครองหมายกากบาท (X) ลงในกระดาษคำาตอบ

1. ถาเราให C16O2 และ H218O แกพชสเขยวทอยในแสงแดด จะเกด

ผลผลตขนสดทาย ตามขอใด ก. C6H12

18O6 18O2 H218O

ข. C6H1216O6 18O2 H2

16O ค. C6H12

18O6 16O2 H218O

ง. C6H1216O6 16O2 H2

18 O 2. ลำาดบการเปลยนแปลงของนำาตาลโมเลกลเดยวในวฏจกรคลวน คอขอใด

ก. RuBP --> PGA --> PGAL ข. PGAL--> PGA --> RuBP

ค. PGA --> RuBP --> PGAL ง. อาจเปนไปไดทงขอ ก. ขอ ข.

3. สวนของคลอโรพลาสตทมเอนไซมทเกยวกบกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอขอใด

ก. กรานม (Granum) ข. สโตรมา (Stroma) ค. ลเมนในไทลาคอยด (Lumen)

76

ง. สโตรมาลาเมลลา (Stroma lamella) 4. ผลผลตสทธ (Net product) ของวฏจกรคลวนทสมดล 1 วฏจกร คอขอใด

ก. 1 PGAL ข. 2 PGAL ค. 1 Glucose ง. 2 Glucose

5. พชชนสงสามารถสงเคราะหดวยแสงไดดทสด เมอไดรบแสงสใด ก. สแดงและสสม ข. สนำาเงนและสสม ค. สนำาเงนและสแดง ง. สเหลองและสเขยว

6. ในปฏกรยาทใชแสง (Light reaction) พลงงานแสงถกนำาไปสรางสารใด

ก. RuBP และ PGAL ข. ATP และ NADPH ค. ATP NADPH และ PGAง. Phosphoglyceraldehyde

7. ในปฏกรยาทไมใชแสง (Dark reaction) ในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงนน CO2 ทำาปฏกรยา กบสารในขอใด

ก. Hydrogen ข. Phosphoglyceric acid ค. Riburose bisphosphate

77

ง. Phosphoglyceraldehyde 8. ปฏกรยาในชวงใดของกระบวนการสงเคราะหดวยแสง ทใหผลผลตเปน O2 ออกมา

ก. Dark reaction ข. Cyclic electron transfer ค. Non-cyclic electron transfer ง. Cyclic electron transfer และ Non-cyclic

electron transfer 9. CO2 เขารวมในปฏกรยาการสงเคราะหดวยแสงในชวงใด

ก. Hill reaction ข. Calvin’s cycle ค. Light reactionง. Electron transport system

10. ลำาดบการถายทอดอเลกตรอนในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง คอขอใด

ก. H2O NADP+ ระบบแสง I ระบบแสง II

ข. H2O ระบบแสง I ระบบแสง II NADP+

ค. H2O ระบบแสง II ระบบแสง I NADP+

ง. NADP+ ระบบแสง I ระบบแสง II H2O 11. สารสในขอใด ไมพบในระบบแสง II (Photosystem II)

78

ก. แคโรทน (Carotene) ข. แซนโทฟลล (Xanthophyll) ค. คลอโรฟลล เอ (Chlorophyll A) ง. คลอโรฟลล บ (Chlorophyll B)

12. เมอตดใบตามขวางเพอศกษาโครงสรางภายใน จะพบวาบรเวณทมคลอโรพลาสตอยมากทสด คอ ขอใด

ก. Epidermis ข. Mesophyll ค. Spongy mesophyll ง. Palisade mesophyll

13. ศกษาการทดลองขางลางน แลวตอบคำาถาม

กราฟแสดงการเปลยนแปลงปรมาณของ RuBP และ PGA เมอมและไมมคารบอนไดออกไซด โดยมแสงอยตลอดเวลา เมอไม CO2 ปรมาณ RuBP ลดลง สวน PGA เพมขน เพราะเหตใด

ก. เมอไมมแสง CO2 รวมตวกบ PGA ไดดขน ข. เมอไมมแสง จงไมมสารทจะนำามาใชในการสงเคราะห RuBP ค. RuBP รวมตวกบ CO2 เปลยนเปน 2 PGA ตลอดเวลาแม

ไมมแสง ง. อาจเปนไปไดทงขอ ข. และขอ ค.

79

14. ตนถวงอกทงอกพนดนแลว ลำาตนมสเขยว มใบเลยงสเขยวตดอย และมใบจรงสเขยว 1 ค เซลลท มกระบวนการสงเคราะหดวยแสงเกดขนมากทสด คอขอใด

ก. เซลลทกสวนทมสเขยว ข. เซลลทมสเขยวของใบเลยง ค. เซลลชนมโซฟลลของใบจรง ง. เซลลทมสเขยวของลำาตนออน

15. ศกษาการทดลองขางลางน แลวตอบคำาถามขางลาง

กราฟแสดงการเปลยนแปลงปรมาณ 14C ใน RuBP และ PGA เมอมแสง และ ไมมแสง ขณะทมคารบอนไดออกไซดตลอดเวลา การท PGA เพมขนและ RuBP ลดลง เมอไมมแสง เพราะเหตใด

ก. PGA เปลยนเปนสารอน ข. RuBP ไมตองม CO2 กเปลยนเปนสารอนได ค. PGA ไดรบ CO2 เทานนจงจะเปลยนเปนสารอน ง. RuBP จะเปลยนเปนสารอนได จะตองไดรบ CO2

80

บรรณานกรม

เกษม ศรพงษ. (ม.ป.ป.). เตรยมสอบ Admissions ชววทยา. กรงเทพฯ: ภมบณฑต.--------- . (ม.ป.ป.). คมอเตรยมสอบสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม ชววทยา ม.5 เลม 4. กรงเทพฯ: ภมบณฑต.บรรจบ ธปพงษ. (ม.ป.ป.). เอกสารประกอบการเรยน เรองการสงเคราะหดวยแสง ชน

มธยมศกษาป 5. โรงเรยนเบญจมราชรงสฤษฎ ฉะเชงเทรา.ประสงค หลำาสะอาด และจตเกษม หลำาสะอาด. (2549). คมอสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ชววทยา ม.5 เลม 4. กรงเทพฯ: สำานกพมพ

พ.ศ. พฒนา จำากด.--------- . (2553). คมอสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ชววทยา ม.5 เลม 4. กรงเทพฯ: บรษทสำานกพมพ พ.ศ. พฒนา จำากด.ปรชา สวรรณพนจ และนงลกษณ สวรรณพนจ. (ม.ป.ป.). คมอเตรยมสอบ ชววทยา ม.5 เลม 4. กรงเทพฯ: ธรพงษการพมพ.---------. (2553). ชววทยา 1. กรงเทพฯ: โรงพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย.----------. (2556). ชววทยา ม. 4-6 เลม 3 รายวชาเพมเตม. กรงเทพฯ: เจรญดมนคง

การพมพ.

81

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย กระทรวงศกษาธการ. (2547). พจนานกรม

ศพทวทยาศาสตร-คณตศาสตร องกฤษ-ไทย ไทย-องกฤษ. กรงเทพฯ: บรษทรากขวญ

จำากด.---------. (2557). คมอครสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม ชววทยา เลม 3 กลมสาระ การ

เรยนรวทยาศาสตร ชนมธยมศกษาปท 5 ตามหลกสตรการศกษาขนพนฐาน

พทธศกราช 2551. กรงเทพฯ: โรงพมพ สกสค. ลาดพราว.---------. (2557). หนงสอเรยนรายวชาเพมเตม ชววทยา เลม 3 กลมสาระ การเรยนรวทยาศาสตร ชนมธยมศกษาปท 5 ตามหลกสตรการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551. กรงเทพฯ: โรงพมพ สกสค. ลาดพราว.สมาน แกวไวยทธ. (ม.ป.ป.). ชววทยา ม.5 เลม 4. นนทบร: ไทยเนรมตกจ อนเตอรโปรเกรสซฟ

จำากด. ARBOR SCIENCTIFIC. (n.d.). Spectrum Analysis: Breaking it all down [Online]. Retrieved September 29, 2014. from http://www.arborsci.com

Gallant's Biology Stuff. (n.d.). Photosynthesis: Calvin Cycle [Online]. Retrieved

September 29, 2014. from http://kvhs.nbed.nb.ca/gallant/biology/calvin.htmlDr. SIMMONS' CELLS AND CELLULAR PROCESSES 05-1115/3. (2007a). Photosynthesis Chap. 10 [Online]. Retrieved September 29, 2014. from

82

http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/photosynthesis.htmScienceMatters@Berkeley. (2006). Berkeley's Scientific Legacy: Melvin Calvin and

Photosynthesis [Online]. Retrieved September 29, 2014. from

http://sciencematters.berkeley.eduTaiz, L. & Zeiger, E. (n.d.a). Plant Physiology, Fifth Edition: Topic 7.2 The Distribution of Chlorophylls and Other Photosynthetic Pigments [Online]. Retrieved September 29, 2014. from http://5e.plantphys.net/article.php

83

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน

ภาคผนวก

บตรเฉลยแบบทดสอบกอนเรยนและหลงเรยน

84

ขอ 1 ข ขอ 1 ขขอ 2 ง ขอ 2 กขอ 3 ค ขอ 3 ขขอ 4 ข ขอ 4 กขอ 5 ค ขอ 5 คขอ 6 ข ขอ 6 ขขอ 7 ก ขอ 7 คขอ 8 ค ขอ 8 คขอ 9 ก ขอ 9 ข

ขอ 10 ง ขอ 10 คขอ 11 ก ขอ 11 กขอ 12 ข ขอ 12 งขอ 13 ง ขอ 13 งขอ 14 ข ขอ 14 กขอ 15 ก ขอ 15 ง

บตรเฉลยบตรกจกรรมท 1เรอง โครงสรางของคลอโรพลาสต

85

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาโครงสรางของคลอโรพลาสตดานลางแลวเขยนคำาตอบหมายเลข 1-12 ให ถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 12 คะแนน

1 เยอหมชนนอก (Outer membrane) 2 ชองวางระหวางเยอชนนอกและชนใน

(Intermembrane space) 3 เยอหมชนใน (Inner membrane) 4 สโตรมา (Stroma) 5 ไทลาคอยดลเมน (Thylakoid lumen) :

อยภายในไทลาคอยด 6 เยอหมไทลาคอยด (Tthylakoid

membrane) 7 กรานม (Granum หรอ Stack of

thylakoids) 8 ไทลาคอยดลาเมลลา (Thylakoid

lamella) 9 แปง (Starch) 10

ไรโบโซม (Ribosome)

อยในดลยพนจของคร

สารส สารสเสรมคลอโรฟลล

คลอโรฟลล เอ

คลอโรฟลล บ

คลอโรฟลล ซ

คลอโรฟลล ด ไฟโคบลน

แคโรทนอยด

แคโรทน แซนโทฟลล

ไฟโคไซยานนไฟโคอรทน

86

11

DNA (Plastidial DNA)

12

หยดไขมน (Plastoglobule หรอ Drop of lipids)

คำาชแจง ใหนกเรยนเขยนผงมโนทศนในหวขอสารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง (5 คะแนน)

แนวการเฉลย

บตรเฉลยบตรกจกรรมท 2เรอง สารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะหดวย

87

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน

1. ออรแกเนลลทพชและสาหราย รวมทงยกลนา ใชเปนแหลงผลตสารอาหารคออะไร

ตอบ คลอโรพลาสต2. สารสทพบเฉพาะในสาหรายสแดง และสาหรายเขยวแกมนำาเงน ไมพบในพชและสาหราย ชนดอน คอสารสชนดใด

ตอบ คลอโรฟลล ด และไฟโคบลน3. คลอโรฟลลดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ สมวง สนำาเงน สสม และสแดง4. แคโรทนอยดดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ สมวง สนำาเงน และสเขยว 5. ไฟโคบลนดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ สเขยว สเหลอง และสแดง6. แบคเทอรโอคลอโรฟลลดดกลนคลนแสงไดดทชวงแสงสใดบาง

ตอบ รงสเหนอมวง สแดง สมวง7. ในพช สาหรายสเขยว และยกลนา พบสารสชนดใดบาง

ตอบ คลอโรฟลล เอ คลอโรฟลล บ และแคโรทนอยด

บตรเฉลยบตรคำาถามท 1เรอง สารสตาง ๆ ทใชในกระบวนการสงเคราะหดวย

9. สารสใดทพบในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได ตอบ แคโรทนอยด

10. ในสงมชวตพวกยคารโอต จะพบสารสชนดใดบาง ตอบ คลอโรฟลลและแคโรทนอยด

11. เราจะพบสารสชนดใดในแบคทเรยทสามารถสงเคราะหดวยแสงได

ตอบ แคโรทนอยด แบคเทอรโอคลอโรฟลล เอ บ ซ และด12. นกเรยนคดวาใบไมทมสดงภาพนาจะมสารสชนดใดมากทสด

ตอบ แซนโทฟลล13. คลอโรฟลล สามารถดดซบพลงงานแสงสใดไดดทสดและนอยทสดตามลำาดบ

ตอบ ดดซบแสงสมวง สนำาเงน ไดดทสด สเขยวนอยทสด14. แคโรทนอยดมบทบาทอยางไรในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง

ตอบ แคโรทนอยดเปนตวรบพลงงานแสงแลวสงตอใหกบคลอโร

88

8. นกเรยนคดวาถาหากมแตสารสอนๆยกเวนคลอโรฟลล กระบวนการสงเคราะหดวยแสง จะเกดขน ไดหรอไม เพราะเหตใด ตอบ ไม เพราะ คลอโรฟลลเปนสารสทนำาพลงงานแสงไปใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง

89

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการถายทอดอเลกตรอนในปฏกรยาแสง แลวเขยนคำาตอบ หมายเลข 1-10 ใหถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน

หมายเลข 1 ระบบแสง II (P680)หมายเลข 2 Plastoquinoneหมายเลข 3 Cytochrome bหมายเลข 4 ATP

บตรเฉลยบตรกจกรรมท 3เรอง การถายทอดอเลกตรอน

1.

3.

2. 4.

5.

6.

9.

7.

8.

10.

90

หมายเลข 5 Plastocyaninหมายเลข 6 ระบบแสง I (P700)หมายเลข 7 Ferredoxinหมายเลข 8 NADP+

หมายเลข 9 NADPH + H+ หมายเลข 10 H2O

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 15 ขอ คะแนนเตม 15 คะแนน

บตรเฉลยบตรคำาถามท 2เรอง ระบบแสง

1. ระบบแสง (Photosystem) มโครงสรางประกอบดวยอะไรบาง

ตอบ แคโรทนอยด คลอโรฟลลด บ และคลอโรฟลล เอ2. ในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรสารใดเปนตวใหอเลกตรอน และสารใด เปนตวรบอเลกตรอนตวสดทาย ตอบ H2O เปนตวใหอเลกตรอน และ NADP+ เปนตวรบอเลกตรอนตวสดทาย3. ผลลพธทไดจากกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร ( noncyclic electron transfer) ไดแก

ตอบ O2 ATP และ NADPH + H+

4. พลงงานจากแสงอาทตยทคลอโรฟลลดดซบไวจะถกนำาไปใชเพออะไร ตอบ ทำาใหโมเลกลของนำาแตกตว5. กระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร ( cyclic electron transfer) เกยวของกบระบบแสงใด

ตอบ ระบบแสง I เทานน (P700)6. กระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

8. ปฏกรยาการสงเคราะหดวยแสงขนตอนทใชแสงจะตองประกอบดวยปจจยใดบาง

ตอบ แสง คลอโรฟลล และ นำา9. การแยกสลายดวยแสง (photolysis) ของการสงเคราะหดวย

แสงกบกระบวนการหายใจเหมอนกนอยางไรตอบ ให ATP เหมอนกน

10. สารทเกดจากปฏกรยาทตองใชแสง และจะถกนำาไปใชในปฏกรยาทไมตองใชแสง คอสารใด ตอบ ATP และ H + H+

11. ใหนกเรยนเรยงลำาดบการถายทอดอเลกตรอนของกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบ

ไมเปนวฏจกร (noncyclic electron transfer)ตอบ จะมการถายโอนอเลกตรอนในทศทางเดยว คอ จาก นำา

ระบบแสง II ระบบแสง I NADP+

12. จงเขยนปฏกรยาเคมทเกดขนในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

ตอบ H2O + ADP + Pi + NADP+ ATP + NADPH + H+

13. ถาไมมตวรบอเลกตรอน คอ NADP+ จะเกดปฏกรยาโฟโตไลซสหรอไม และจะเกดแกส

ออกซเจนหรอไม จงอธบาย ตอบ ไมเกดไลซส และไมเกดแกสออกซเจน เพราะถาไมม NADP+ มารบอเลกตรอน เฟอรดอกซนไมสามารถสงอเลกตรอนตอไปได อเลกตรอน

91

1. ระบบแสง (Photosystem) มโครงสรางประกอบดวยอะไรบาง

ตอบ แคโรทนอยด คลอโรฟลลด บ และคลอโรฟลล เอ2. ในการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกรสารใดเปนตวใหอเลกตรอน และสารใด เปนตวรบอเลกตรอนตวสดทาย ตอบ H2O เปนตวใหอเลกตรอน และ NADP+ เปนตวรบอเลกตรอนตวสดทาย3. ผลลพธทไดจากกระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร ( noncyclic electron transfer) ไดแก

ตอบ O2 ATP และ NADPH + H+

4. พลงงานจากแสงอาทตยทคลอโรฟลลดดซบไวจะถกนำาไปใชเพออะไร ตอบ ทำาใหโมเลกลของนำาแตกตว5. กระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบเปนวฏจกร ( cyclic electron transfer) เกยวของกบระบบแสงใด

ตอบ ระบบแสง I เทานน (P700)6. กระบวนการถายทอดอเลกตรอนแบบไมเปนวฏจกร

บตรเฉลยบตรกจกรรมท 4เรอง การตรงคารบอนไดออกไซด

92

คำาชแจง ใหนกเรยนศกษาเกยวกบการตรงคารบอนไดออกไซด แลวเขยนคำาตอบหมายเลข 1-10 ให ถกตอง คำาตอบละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน

หมายเลข 1 Ribulose-1,5 bisphosphate : RuBP 6 โมเลกลหมายเลข 2 Phosphoglycerate : PGA 12 โมเลกลหมายเลข 3 ADP 12 โมเลกลหมายเลข 4 1,3 bisphosphoglycerate 12 โมเลกลหมายเลข 5 Glyceraldehyde 3-phosphate : G3P 12 โมเลกลหมายเลข 6 Glyceraldehyde 3-phosphate : G3P 2 โมเลกลหมายเลข 7 Glyceraldehyde 3-phosphate : G3P 10 โมเลกลหมายเลข 8 Pi 4 โมเลกลหมายเลข 9 Ribulose 5 phosphate : RuMP 6 โมเลกล

6CO2

2.1.12ATP3.4.12NADPH212NADP+

12Pi

5.

9.7.

6.

10.

8.

6ATP

93

หมายเลข 10 ADP 6 โมเลกล

คำาชแจง จงเตมขอความลงในชองวางใหสมบรณและถกตอง จำานวน 10 ขอ คะแนนเตม 10 คะแนน

1. ปฏกรยาทไมตองใชแสงเกดขนทบรเวณใดของคลอโรพลาสตตอบ Stroma

2. กระบวนการสรางนำาตาลของปฏกรยาทไมตองใชแสงตองอาศยสารใดบาง

ตอบ ATP NADPH + H+ จากปฏกรยาไมใชแสง3. สารประกอบทจะมารวมกบ CO2 ในวฏจกรคลวนไดแกสารใด

ตอบ Ribulose-1,5 bisphosphate : RuBP 4. สารประกอบทมคารบอนตวแรกทคงตวในวฏจกรคลวนไดแกสารใด

ตอบ Phosphoglycerate : PGA5. นำาตาลชนดแรกทถกสรางขนในวฏจกรคลวน มชอวาอยางไร และเกดในขนตอนใด

ตอบ Glyceraldehyde 3-phosphate : G3P หรอ Phosphoglyceraldehyde : PGAL และเกดในขน Reduction

6. ถามการสงเคราะหนำาตาลกลโคส 1 โมเลกล ในปฏกรยาชวงใชแสง ตองใชแกส คารบอนไดออกไซด ATP และ NADPH อยางละกโมเลกล ตอบ ตองใชแกสคารบอนไดออกไซด 6 โมเลกล ATP 18

บตรเฉลยบตรคำาถามท 3เรอง การตรงคารบอนไดออกไซด

94

8. ATP synthase คออะไรและทำาหนาทอยางไรในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง

ตอบ เปนโปรตนฝงอยบนเยอไทลาคอยด ทำาหนาทเปนชองทางลำาเลยง H+ ระหวางภายใน

ลเมนและสโตรมา และยงทำาหนาทเปนเอนไซมกระตนให ADP+Pi กลายเปน ATP9. จงอธบายขนตอนตาง ๆ ทเกดในวฏจกรคลวนวามกขนตอน อะไรบาง

ตอบ วฏจกรคลวน ม 3 ขนตอน คอ 1. คารบอกซเลชน เปนปฏกรยาตรง CO2

2. รดกชน เปนปฏกรยาเปลยน PGA ไปเปน PGAL