การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิดใช้เพื่อเปลี่ยนแสงแดด คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำให้เป็นน้ำตาลและออกซิเจน
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืช สาหร่าย และแบคทีเรีย บางชนิด ใช้เพื่อเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นพลังงาน กระบวนการทางเคมีจะเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำเป็นอาหาร (น้ำตาล) และออกซิเจน ปฏิกิริยาเคมีมักอาศัยเม็ดสีที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ซึ่งทำให้พืชมีสีเขียว การสังเคราะห์ด้วยแสงยังเป็นสาเหตุที่โลกของเราปกคลุมไปด้วยบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจน
ประเภทของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองประเภท: แบบใช้ออกซิเจนและแบบไม่ใช้ออกซิเจน ทั้งสองอย่างนี้มีหลักการที่คล้ายคลึงกันมาก แต่หลักการแรกนั้นพบได้บ่อยที่สุดและพบได้ในพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย
ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบใช้ออกซิเจน พลังงานแสงจะถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากน้ำ (H2O) ที่รากพืชดูดกลืนไปเป็น CO2 เพื่อผลิตคาร์โบไฮเดรต ในการถ่ายโอนนี้ CO2 จะ “ลดลง” หรือได้รับอิเล็กตรอน และน้ำจะถูก “ออกซิไดซ์” หรือสูญเสียอิเล็กตรอน ออกซิเจนถูกผลิตขึ้นพร้อมกับคาร์โบไฮเดรต
กระบวนการนี้สร้างความสมดุลบนโลก ซึ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตที่หายใจขณะที่พวกมันใช้ออกซิเจนในการหายใจจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นออกซิเจนโดยพืช สาหร่าย และแบคทีเรีย
การสังเคราะห์ด้วยแสงแบบ Anoxygenic นั้นใช้ผู้บริจาคอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่น้ำและกระบวนการนี้ไม่ได้สร้างออกซิเจน ตามรายงานของ “Anoxygenic Photosynthetic Bacteria” โดยLibreTexts(เปิดในแท็บใหม่). กระบวนการนี้มักเกิดในแบคทีเรีย เช่น แบคทีเรีย กำมะถัน เขียว และแบคทีเรียโฟโตโทรฟิกสีม่วง
สมการการสังเคราะห์ด้วยแสง
แม้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งสองประเภทจะซับซ้อนและมีหลายขั้นตอน แต่กระบวนการโดยรวมสามารถสรุปเป็นสมการทางเคมีได้อย่างเรียบร้อย
สมการการสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจนคือ:
6CO2 + 12H2O + พลังงานแสง → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
ที่นี่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 6 โมเลกุลรวมกับน้ำ 12 โมเลกุล (H2O) โดยใช้พลังงานแสง ผลลัพธ์ที่ได้คือการก่อตัวของคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลเดี่ยว (C6H12O6 หรือกลูโคส) พร้อมกับออกซิเจนและน้ำอย่างละหกโมเลกุล
ในทำนองเดียวกัน ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบไม่ใช้ออกซิเจนต่างๆ สามารถแสดงเป็นสูตรทั่วไปเดียว:
CO2 + 2H2A + พลังงานแสง → [CH2O] + 2A + H2O
ตัวอักษร A ในสมการคือตัวแปร และ H2A แทนผู้ให้อิเล็กตรอนที่มีศักยภาพ ตัวอย่างเช่น “A” อาจเป็นตัวแทนของกำมะถันในไฮโดรเจนซัลไฟด์ของผู้ให้อิเล็กตรอน (H2S) ตามเว็บไซต์ข่าวทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตNews Medical Life Sciences(เปิดในแท็บใหม่).
คาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนมีการแลกเปลี่ยนอย่างไร?
พืชดูดซับ CO2 จากอากาศโดยรอบและปล่อยน้ำและออกซิเจนผ่านรูพรุนขนาดจิ๋วบนใบที่เรียกว่าปากใบ
เมื่อปากใบเปิด ก็จะปล่อย CO2 เข้าไป; อย่างไรก็ตามในขณะที่เปิดปากใบจะปล่อยออกซิเจนและปล่อยให้ไอน้ำระเหยออกไป ปากใบปิดเพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำ แต่นั่นหมายความว่าพืชไม่สามารถรับ CO2 เพื่อสังเคราะห์แสงได้อีกต่อไป การแลกเปลี่ยนระหว่างการเพิ่ม CO2 และการสูญเสียน้ำเป็นปัญหาเฉพาะสำหรับพืชที่เติบโตในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและแห้ง
พืชดูดซับแสงแดดเพื่อสังเคราะห์แสงได้อย่างไร?
พืชมีเม็ดสีพิเศษที่ดูดซับพลังงานแสงที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง
คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีหลักที่ใช้ในการสังเคราะห์แสงและทำให้พืชมีสีเขียว ตามเว็บไซต์การศึกษาวิทยาศาสตร์Nature Education(เปิดในแท็บใหม่). คลอโรฟิลล์ดูดซับแสงสีแดงและสีน้ำเงินและสะท้อนแสงสีเขียว คลอโรฟิลล์เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่และใช้ทรัพยากรจำนวนมากในการผลิต เมื่อเป็นเช่นนี้ มันจะแตกตัวเมื่อสิ้นสุดอายุของใบ และไนโตรเจนส่วนใหญ่ของรงควัตถุ (หนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของคลอโรฟิลล์) จะถูกดูดซึมกลับเข้าสู่พืช เมื่อใบไม้สูญเสียคลอโรฟิลล์ในฤดูใบไม้ร่วง เม็ดสีของใบไม้อื่นๆ เช่นแคโรทีนอยด์และแอนโธไซยานินเริ่มแสดงออกมา ในขณะที่แคโรทีนอยด์ส่วนใหญ่ดูดซับแสงสีน้ำเงินและสะท้อนแสงสีเหลือง แอนโธไซยานินจะดูดซับแสงสีน้ำเงิน-เขียวและสะท้อนแสงสีแดง ตามรายงานของThe Harvard Forest ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ ด
โมเลกุลของรงควัตถุมีความเกี่ยวข้องกับโปรตีน ซึ่งทำให้พวกมันมีความยืดหยุ่นในการเคลื่อนเข้าหาแสงและเข้าหากัน คอลเลกชันขนาดใหญ่ของโมเลกุลเม็ดสี 100 ถึง 5,000 ถือเป็น “เสาอากาศ” ตามบทความของWim Vermaas(เปิดในแท็บใหม่)ศาสตราจารย์แห่ง Arizona State University โครงสร้างเหล่านี้จับพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ในรูปของโฟตอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สถานการณ์แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับแบคทีเรีย ในขณะที่ไซยาโนแบคทีเรียมีคลอโรฟิลล์ แบคทีเรียอื่นๆ เช่น แบคทีเรียสีม่วงและแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวมีแบคทีเรียคลอโรฟิลล์เพื่อดูดซับแสงสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน อ้างอิงจาก ” Microbiology for Dummies(เปิดในแท็บใหม่)” (สำหรับ Dummies, 2019).
ไฮโลไทย, ไฮโลไทยได้เงินจริง, ไฮโลไทยเว็บตรง
ขอบคุณข้อมูลจาก:
https://buecherversteigerung.com/
