carbon fixation

carbon fixation

• 1.
  1 By Thanyamon Chaturavitkul
• 2.
  2 By Thanyamon Chaturavitkul
• 3.
  stroma สารตั้งต้นที่ใช้ คือ NADPHATP CO2 ผลิตภัณฑ์ที่ได้ คือ Glucose 3 By Thanyamon Chaturavitkul
• 4.
  ปี พ.ศ. 2493(ค.ศ. 1950) คัลวิน (Melvin Calvin) แอนดรู เอ เบนสัน (Andrew A Benson) และคณะ ได้นาสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียว คลอเรลลา (Chlorella) และน้าใส่ในขวดแก้ว 4 By Thanyamon Chaturavitkul
• 5.
  • ผ่านแสงและ CO2ที่เป็น 14C ที่อยู่ในรูปของ H14CO- 3 เข้าไปในขวดเพื่อให้เกิด การสังเคราะห์ด้วยแสง • เมื่อผ่านไปได้ประมาณ 60 วินาที ตรวจสารประกอบแล้วพบ 14C ใน สารประกอบของ ฟอสโฟกลีเซอริก (Phosphoglyceric acid) หรือ PGA • PGA มีคาร์บอนอยู่ 3 อะตอมในโมเลกุล แต่มีอะตอมเดียวเท่านั้นที่เป็น 14C ส่วนอีก 2 อะตอมเป็นอะตอมของคาร์บอนปกติ P 5 By Thanyamon Chaturavitkul
• 6.
   เมื่อมีแสงปริมาณของ PGAและ RuBP จะ อยู่ในระดับคงที่  ขณะที่ไม่มีแสงสว่าง แต่มีคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาณ PGA เพิ่มขึ้น ส่วน RuBP ลดลง  การที่ RuBP ลดลงขณะที่ไม่มีแสง เนื่องจาก ไม่เกิดปฏิกิริยาแสง จึงไม่มี ATP และ NADPH เพื่อใช้เปลี่ยน PGA ให้กลายเป็น RuBP  การเปลี่ยนแปลงของ PGA และ RuBP ในช่วงที่ไม่มี CO2 เป็นการสนับสนุนว่า RuBP เป็นตัวรับคาร์บอนไดออกไซด์ แล้ว ทาให้เกิด PGA ขึ้นมา เนื่องจาก เมื่อไม่มี CO2 ปริมาณ RuBP เพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่ PGA ลดลง แสดงว่า การขาด CO2 ทาให้ RuBP ไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็น PGA ได้ 6 By Thanyamon Chaturavitkul
• 7.
  7 By Thanyamon Chaturavitkul •สารตัวแรกที่เสถียรที่เกิดจากการ ตรึง CO2 ด้วยวัฏจักรคัลวิน คือ PGA(3-Phosphoglycerate) เป็นสารที่มี C 3 อะตอม จึง เรียกพืชกลุ่มนี้ว่าพืช C3 • พืช C3 เช่น ข้าวเจ้า ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ข้าวเหนียว ถั่ว และ พืชในเขตอบอุ่นทั่วไป จะมีการ ตรึงคาร์บอนด้วยวัฏจักรคัลวิน เพียงอย่างเดียว
• 8.
  คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่วัฏจักร คัลวินด้วยการทาปฏิกริยากับ RuBP โดยมีเอนไซม์ ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase: Rubisco เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา 8 ทาให้ได้สารประกอบที่ไม่อยู่ตัว มีคาร์บอนอยู่ 6 อะตอม แล้วสลายให้ Phosphoglycerate : PGA (3C) หรือ 3-PG 2 โมเลกุล 1. Carboxylation /Carbon fixation By Thanyamon Chaturavitkul
• 9.
  1. PGA รับหมู่ฟอสเฟตจาก ATPกลายเป็น 1,3- bisphosphoglycerate 2. รับอิเล็กตรอนจาก NADPH เพื่อรีดิวซ์ 1,3- bisphosphoglycerate ให้ กลายเป็น PGAL (phosphoglyceraldehyde) หรือ G3P (glyceraldehyde -3-phosphate) 9 2. Reduction By Thanyamon Chaturavitkul
• 10.
  3. Regeneration 10 • เป็นปฏิกิริยาที่สร้างRuBP ขึ้นมาใหม่เพื่อกลับไปรับ CO2 อีกครั้ง • มีการใช้ ATP เพื่อสร้าง RuBP จาก G3P By Thanyamon Chaturavitkul
• 11.
  By Thanyamon Chaturavitkul11
• 12.
   น้าตาลที่ได้จากวัฏจักรคัลวินจะถูกนาไปสร้างเป็น glucoseและ sucrose เพื่อลาเลียง ไปสู่ส่วนต่าง ๆ ของพืช  ในปัจจุบัน พบว่า แสงมีบทบาทสาคัญในกระบวนการตรึงคาร์บอน เนื่องจากแสงจะไป กระตุ้นการทางานของเอนไซม์หลายชนิดในวัฏจักรคัลวิน เช่น Rubisco และแสงยังมี อิทธิพลต่อการลาเลียง G3P ออกจาก chloroplast และมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของ ไอออนต่าง ๆ 12 By Thanyamon Chaturavitkul
• 13.
   หมายถึง กระบวนการตรึงO2 ในคลอโรพลาสต์ เมื่อได้รับแสง  กระบวนการนี้มักเกิดขึ้นเมื่อพืชอยู่ในภาวะร้อน หรือแห้งแล้ง จึงมีการปิดรูปากใบ ซึ่งจะส่งผลต่อ การแลกเปลี่ยนแก๊สของพืช พืชจึงได้รับ CO2 ลดลง ทาให้ RuBP ตรึง O2 แทนการตรึง CO2 13 By Thanyamon Chaturavitkul • RuBP จะทาปฏิกริยากับ O2 แทนที่ CO2 • ได้ Phosphoglycolic acid (2C) และ PGA (3C)
• 14.
  14 By Thanyamon Chaturavitkul PGA ยังคงอยู่ใน Calvin cycle แต่ Phosphoglycolate จะออกจาก คลอโรพลาสต์เข้าสู่ Peroxisome และ Mitochodria จนสลายเป็น CO2  เรียกว่า Photorespiration เนื่องมาจาก 1. เกิดในที่มีแสง (Photo) 2.ใช้ O2 และได้ CO2 คล้ายการหายใจ ระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน (cellular respiration)  ต่างจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจน คือ ไม่มีการสร้าง ATP (แต่ใช้ ATP)  ต่างจากการสังเคราะห์ด้วยแสง คือ ไม่มีการ สร้างน้าตาล  ช่วยป้องกันความเสียหายให้แก่ระบบการ สังเคราะห์ด้วยแสง เมื่อใบพืชอยู่ในสภาพ ได้รับแสงมากแต่มี CO2 น้อย เนื่องจากพืชได้ ใช้ ATP ที่เกิดจากปฏิกิริยาแสง เพื่อลด อันตรายจากสารพลังงานสูงที่เหลือใช้
• 15.
   ตามปกติ พืชมีการตรึงCO2 (calvin cycle) และมีการตรึง O2 (photorespiration) เกิดขึ้นพร้อมกันอยู่แล้ว  สัดส่วนการตรึง CO2 : O2 = 3 : 1 (แต่อาจเปลี่ยนแปลงตามความเข้มข้นของ CO2 และ O2 ในเซลล์)  สภาพแวดล้อมที่ทาให้เกิดโฟโตเรสไพเรชันได้ดี คือ แสงแดดจัด มีความร้อนและแห้งแล้ง ทาให้ ปากใบปิด 15 By Thanyamon Chaturavitkul
• 16.
  By Thanyamon Chaturavitkul16 ลักษณะ Photorespiration Cellular respiration การใช้ O2 การสลายสารอินทรีย์ การใช้พลังงาน(ATP) ความต้องการแสงเพื่อดาเนิน กิจกรรม