1

Respiration

Photosynthesis and photorespiration

Respiration กระบวนการสลายสารอาหาร เพื่อใหไดพลังงาน เชน ATP

ATP เปนสารประกอบพลังงานสูง พลังงานถูกเก็บไวท่ีพันธะเคมีของ ATPการสลายอาหารมี 2 แบบ

Anaerobic respirationAerobic respiration

แหลงสารอาหาร คารโบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน

2

Anaerobic VS aerobic respiration

Anaerobic respiration (fermentation): (glycolysis in cytosol)

3

ปริมาณออกซิเจนเปนตัวกําหนดรูปแบบการหายใจ

Fermentation - เพราะตองการ ให NADH ผันกลับเปน NAD+ - NAD+ เปนตัวรับอิเลตตรอน- ทําให glycolysis เกิดไดตอเนื่องในภาวะไมมี O2

เปาหมายของกระบวนการหมักคืออะไร

Anaerobic respiration (produce ATP without O2)Alcohol fermentationGlucose -> -> 2 ATP + 2 Ethanol + 2 CO2

Lactic acid fermentationGlucose -> 2 ATP + 2 Lactate

(ionized form of lactic acid)Pyruvate Lactate

(Liver)

4

Aerobic respirationIn cytosol

- Glycolysis

In mitochondria- Citric acid cycle(Krebs cycle)

- Electron transport chain

1. Glycolysis : cytosolกระบวนการสลายน้ําตาลที่มี คารบอน 6 อะตอม (1mlc) เปนสารประกอบ (pyruvate) ที่มีคารบอน 3 อะตอม (2 โมเลกุล)

2. Krebs cycle : matrix of mitochondria (MT)กระบวนการสลายสารใหไดเปน CO2 และเก็บพลังงานในรูปตัวนําอิเลคตรอน (NADH, FADH2)

5

3. Electron transport chain : inner membrane of MT: สารพลังงานสูง (NADH) ปลดปลอยพลังงานทีละนิด สงผานอิเลคตรอนเปนทอดๆ โดยตัวนําอิเลคตรอน (protein cpx) ท่ีฝงอยู นําพลังงานที่ไดใชในการนํา H+ (จาก matrix) เขาสูชองวาง ( innermembrane space) เกิดศักยไฟฟาเคมี: O2 เปนตัวรับอิเลตตรอนตัวสุดทาย และรวมกับโปรตอน (H+) ใน matrix ได H2O : พลังงานศกัยไฟฟาเคมี นําไปใชสราง ATP (โดย ATP synthase): OXIDATIVE PHOSPHORYLATION

Glycolysis

6

Citric acid cycle

Electron transport chain

7

พลังงานจากการสลายน้าํตาลกลูโคส 1 mlc

กลามเนื้อหัวใจ หรือตับ 38 ATPกลามเนื้อลายหรือ สมอง 36 ATPในพืช ไมเกิน 36 ATP

8

การสลายไขมันและโปรตีน

ตองมีการเปลี่ยนแปลงสารไขมัน และโปรตีน ใหอยูในรูปของสารประกอบที่เปนสารตัวกลางในกระบวนการหายใจ

Photosynthesis

กระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสง ให เปนพลังงานเคมีอยูท่ีโมเลกุลของสารอินทรีย

ท่ีสรางขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต

9

Photosynthesis

คุณสมบัติของแสง

เปนทั้งคลื่นแมเหลก็ไฟฟาและ อนุภาค คลื่นแสงจึงประกอบดวยสนามแมเหล็กกบัสนามไฟฟาวางตั้งฉากกันอนุภาคแสงเรียก โฟตอน (photon)พลังงานแสงแตละอนุภาคจึงขึ้นกับความถ่ีของแสง

10

LightEnergy form = electromagnetic energy

(radiation)Entire range of radiation =

electromagnetic spectrumVisible light (380- 750 nm), ImportantLight receptors: photosynthetic pigments:Chlorophyll/ Bacteriochlorophyll, :Phycobillins, :Carotenoids (carotenes/xanthophylls)

Electromagnetic spectrum

11

12

Photosynthesis

Photosynthesis

Light reaction (thylakoid)(Light + H2O ATP, NADPH, O2 )- Photosystem I (P700), II (P680) - Electron flow (cyclic, noncyclic): Photophosphorylation: Photolysis

Dark reaction (Calvin cycle) (stroma)(CO2 + ATP SUGAR (G3P))

13

Light reaction

Non cyclic electron flow

14

Cyclic electron flow

Dark reaction

15

Tracking atoms through photosynthesis

6 CO2 + 12 H2O + light -> C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O

6 CO2 + 6 H2O + light -> C6H12O6 + 6O2 (/6)

CO2 + H2O + light -> CH2O + O2

6 CO2 + 12 H2O -> C6H12O6 + 6 O2 + [6 H2O]

16

Photorespiration (การหายใจเชิงแสง)เกิดกลางวัน อากาศรอน ปากใบปดCO2 เขาไมได, O2 ออกไมได (ความเขมขนสูง)เอนไซม Rubisco จับกับ O2ผลผลิตออกจากคลอโรพลาสต ผานขั้นตอนสลายโมเลกุลได CO2ไมสราง ATP, CH2Oผลผลิตจากการสังเคราะหดวยแสงจะลดลง

Photorespiration

17

พืชมีวิธีการตรึง CO2 เพ่ือลดการเกิด photorespiration

C3 plants (Calvin cycle)CO2 + Rubisco -> PGA (3C)

C4 plants1. Mesophyll cell, PEP carboxylase

CO2 + PEP (3C) -> oxaloacetate (4C) -> Malate

2. Bundle sheath cell, +ATP(Malate) -> CO2 (high) + pyruvate (3C)

3. Calvin cycleCO2 + Rubisco -> PGA (3C)

18

CAM plants (Crassulacean acid metabolism)

Photosynthesis ในสภาวะแหงแลง สับปะรด, กระบองเพชร, กลวยไมบางชนิดปากใบปดกลางวัน เปดกลางคืน

1. NightCO2 fixation + PEP (3C) -> Organic acid (สะสมไว)

2. DayCalvin cycle