ページ1:

โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
บทที่ 11 การสังเคราะห์ด้วยแสง
11.4 การเพิ่มความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
พืชบางชนิดที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนหรือแห้งแล้งจะมีการปรับตัวทางเมแทบอลิซึม โดยมีกลไกใน
การเพิ่มความเข้มข้นของ CO2 ทำให้อัตราส่วนของ CO2 ต่อ O2 เพิ่มสูงขึ้น และส่งผลให้รูบิสโกสามารถตรึง
CO2 ได้เร็วกว่า O2 ทำให้เกิดโฟโตเรสไพเรชันได้น้อยมาก กลไกนี้สามารถพบได้ในพืช C4 และพืช CAM
1. การตรึงคาร์บอนในพืช C4
พืชบางชนิดที่มักพบในเขตร้อน เช่น ข้าวโพด ข้าวฟ่าง อ้อย หญ้าแพรก บานไม่รู้โรย จะตรึงคาร์บอน
ได้สารประกอบคาร์บอนชนิดแรกที่เสถียรซึ่งมีคาร์บอน 4 อะตอมจึงเรียกพืชในกลุ่มนี้ว่าพืช C4
เมื่อศึกษาโครงสร้างภายในของใบพืช C3 และพืช C4 จะพบว่ามีลักษณะที่แตกต่างกัน
- ใบพืช C3 ชั้นมีโซฟิลล์ประกอบด้วยเซลล์ 2 ชนิด คือ แพลิเซดมีโซฟิลล์และสปองจีมีโซฟิลล์ และ
ในเซลล์บันเดิลชีทจะไม่พบคลอโรพลาสต์
- ใบพืช C4 ชั้นมีโซฟิลล์จะพบเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายกัน และในเซลล์บันเดิลชีทจะมีคลอโรพลาสต์
คิวทิเคิล
เอพิเดอร์มิสด้านบน
แพลิเซดมีโซฟิลล์
T
มัดท่อลาเลียง
.
เซลล์บันเดิลชีท
สปองจีมีโซฟิลล์
เอพิเดอร์มิสด้านล่าง
T
1.
เดี่ยว
เลยว เปนแค้ก
มีโซฟิลล์
ลักษณะคล้ายกันหมด
มัดท่อลาเลียง
เซลล์บันเดิลชีท
โครงสร้างภายในของใบพืช C3
a
ตรึง C 1 ครั้ง
โครงสร้างภายในของใบพืช C4
a
ตริง C 2 ครั้ง
พืช C4 มีการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ประกอบด้วยปฏิกิริยาแสงและการตรึงคาร์บอนเช่นเดียวกับพืช C3
โดยพบว่าปฏิกิริยาแสงในพืช C3 และพืช C4 นั้นไม่แตกต่างกัน แต่การตรึงคาร์บอนของพืช C4 มีกลไกที่
แตกต่างจากพืช C3 โดยพืช C4 จะมีการตรึงคาร์บอน 2 ครั้ง โดยครั้งแรกจะเป็นการตรึงคาร์บอนของ
ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน (HCO3) เกิดที่เซลล์มีโซฟิลล์ ส่วนครั้งที่สองจะเป็นการตรึงคาร์บอนในรูปของ
CO2 เกิดที่เซลล์บันเดิลชีท
การตรึงคาร์บอน
300,
สารเสถียรตัวแรก
C 3
Cy
ส่วนใหญ่เป็น monocot
CAM
PEPCO OAA (4C): C4 Dicot
บานไม่รู้โรย
หงอนไก่
3RUBP6PGA (3C): C3
Conocot ลี เจ้า เรย์ ข้าวโพด
หญ้าแพรก
1

ページ2:

UNIVERS
Rubis co Bundle Sheath
-
โรงเรียนสาธิต "พิบูลบำเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบูรพา
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ว32242)
การตรึงคาร์บอนครั้งที่หนึ่ง เกิดขึ้นที่ไซโทพลาซึมของเซลล์มีโซฟิลล์ โดยจะตรึง HCO3 ด้วย PEP
(phosphoenolpyruvate) ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอน 3 อะตอม โดยมีเอนไซม์ PEP carboxylase เร่งการ
เกิดปฏิกิริยาได้เป็น OAA (oxaloacetic acid) ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอน 4 อะตอม จากนั้น OAA จะถูก
เปลี่ยนเป็นสารอินทรีย์ที่มีคาร์บอน 4 อะตอม เช่น กรดมาลิก (malic acid) แล้วลำเลียงผ่านพลาสโมเดสมาตา
ไปยังเซลล์บันเดิลชีทที่อยู่ติดกัน
การตรึงคาร์บอนครั้งที่สอง เกิดขึ้นที่เซลล์บันเดินชีท โดยกรดมาลิกจะถูกสลายเป็นกรดไพรูวิกและ
CO2 โดย CO2 นี้จะถูกนำเข้าสู่วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์ของเซลล์บันเดิลชีท ส่วนกรดไพรูวิกจะถูกลำเลียง
กลับไปยังเซลล์มีโซฟิลล์และเปลี่ยนกลับเป็น PEP โดยใช้พลังงานจาก ATP
HCO₂
PEP
- CO.ในอากาศ
OAA carboxylase PEP
(4C)
(3C)
AMP+PP
KAPP
ATP+P
กรดมาลิก
กรดไพรูวิก
(4C)
(3C)
เซลล์มีโซฟิลล์
กรดมาลิก
กรดไพรูวิก
(4C) CO2 (3C)
คลอโรพลาสต์ วัฏจักร
คัลวิน
- เซลล์บันเดิลชีท —█
การตรึงคาร์บอนในพืช C4
กระบวนการดังกล่าวนี้ทำให้เซลล์บันเดินชีทของพืช C4 มีปริมาณ CO2 สูงกว่า O2 มาก ซึ่งในเซลล์
บันเดิลชีทของพืช C4 จะมีรูบิสโก ในขณะที่เซลล์มีโซฟิลล์ไม่มีเอนไซม์นี้ จึงทำให้รูบิสโกในพืช C4 มีโอกาสน้อย
มากที่จะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนทำให้เกิดโฟโตเรสไพเรชันน้อย หรือไม่เกิดขึ้น จึงช่วยป้องกันการสูญเสีย
คาร์บอนอะตอมที่เกิดจากโฟโตเรสไพเรชันได้
การตรึง C 909 C-Cam
Hatch-Slack pathway?
·Mesophyll 1st
PEP carboxylose
st
PEP
HCO
OAA(4C)
Bundle Sheath 21
st
C02
RUBP
PGA
Rubisco
Malic Acid (สารประกอบ) Calvin Cycle
4C
C02
2
→Pyruvate
"