1. ปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง

อ่านประมาณ 5 นาที

การสังเคราะห์ด้วยแสงคือกระบวนการทางชีวภาพที่ช่วยให้พืชสีเขียว สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิดสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี [4] กระบวนการนี้ใช้วัตถุดิบตั้งต้นคือ คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงอาทิตย์ เพื่อผลิตน้ำตาลที่กักเก็บพลังงานเคมีสำหรับการเจริญเติบโตและเมแทบอลิซึมของพืช ในขณะเดียวกันก็ปล่อยออกซิเจนออกมาเป็นผลพลอยได้ที่มีค่า [1]

ในพืช การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเป็นหลักภายในคลอโรพลาสต์ (chloroplasts) ที่พบในใบไม้สีเขียว [3] กระบวนการโดยรวมแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนหลัก ได้แก่ ปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง (light-dependent reactions) และวัฏจักรคัลวิน (ปฏิกิริยาที่ไม่ต้องใช้แสง หรือ light-independent reactions) aline.com openstax.org

1. ปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง (Light-Dependent Reactions)

• ตำแหน่งที่เกิด: ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในเยื่อไทลาคอยด์ (thylakoid membranes) ภายในคลอโรพลาสต์ [1]
• กระบวนการ: รงควัตถุ เช่น คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) จะดักจับแสงอาทิตย์ [5] พลังงานแสงที่ถูกดูดซับจะขับเคลื่อนกระบวนการโฟโตไลซิส (photolysis) ซึ่งก็คือการแตกตัวของโมเลกุลน้ำ [1]
• ผลผลิต: ขั้นตอนนี้จะผลิตตัวนำพลังงานชั่วคราว ซึ่งก็คือ ATP และ NADPH และปล่อยก๊าซออกซิเจน ($O_2$) ออกสู่ชั้นบรรยากาศในฐานะผลพลอยได้ [2]

2. วัฏจักรคัลวิน (ปฏิกิริยาที่ไม่ต้องใช้แสง)

• ตำแหน่งที่เกิด: วัฏจักรนี้เกิดขึ้นในสโตรมา (stroma) ของคลอโรพลาสต์ [1]
• กระบวนการ: แม้ว่าปฏิกิริยาเหล่านี้จะไม่ต้องการแสงโดยตรง แต่ต้องอาศัย ATP และ NADPH ที่สร้างขึ้นในช่วงปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง [5] คาร์บอนไดออกไซด์ ($CO_2$) จะถูกดักจับและตรึงผ่านชุดขั้นตอนต่างๆ เพื่อสร้าง glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) ซึ่งเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม [1]
• ผลผลิต: G3P จะถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์กลูโคสและคาร์โบไฮเดรตอื่นๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารและแหล่งพลังงานสำหรับพืช [1]

สมการเคมีโดยสรุป

สมการเคมีโดยรวมแบบย่อสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ:

$$6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} + \text{light energy} \rightarrow \text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$$ [1]

ผ่านระบบสองขั้นตอนนี้ พืชสามารถดักจับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากสิ่งแวดล้อม เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเมแทบอลิซึมของระบบชีวภาพเกือบทั้งหมด และจัดหาออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต www.ncbi.nlm.nih.gov www.sciencefocus.com