การสังเคราะห์ด้วยแสง
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
เป็นกระบวนการที่พืชสีเขียวเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีซึ่งส่วนหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในเป็นพลังงานในการดำรงชีวิต
อีกส่วนหนึ่งของพืชเก็บสะสมไว้ในรูปแป้ง หรืออาจจะนำไปใช้ในการสร้างโปรตีน หรือไขมัน
และเก็บสะสมไว้ในส่วนต่างๆของพืช
การสังเคราะห์ด้วยแสง
เป็นการสร้างอาหารจากโมเลกุลของ คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ไปเป็นคาร์โบไฮเดรตคือ น้ำตาล
รวมทั้งปลดปล่อยให้ออกซิเจนออกมา สิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะนำไปใช้ในกระบวนการหายใจ อาหารที่พืชสร้างขึ้นมานี้นอกจากเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตแล้วยังเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งมวลที่ไม่สามารถสร้างอาหารโดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ตลอด
ทั้งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายรวมทั้งมนุษย์ด้วย
ในพืชสีเขียวการสังเคราะห์ด้วยแสงได้จะต้องประกอบด้วยรงควัตถุจำพวกคลอโรฟิลล์
ทำหน้าที่สำคัญในการดูดแสง และกระตุ้นปฏิกิริยาในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนอกจากนี้ยังมีรงควัตถุชนิดอื่นๆ
ได้แก่ แคโรทีนอยด์ ไฟโคบิลิน ไฟโคอิริทริน ซึ่งมีสีส้ม สีน้ำเงินและสีแดง
ตามลำดับ รงควัตถุนี้เป็นรงควัตถุประกอบทำหน้าที่รับแสงและส่งพลังงานกระตุ้นให้แก่โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ที่อยู่ถัดไป
คลอโรฟิลล์
คลอโรฟิลล์ เป็นรงควัตถุสีเขียวที่พบมากในพืช
คลอโรฟิลล์มีหลายชนิดได้แก่คลอโรฟิลล์ เอ บี และ ดี เป็นต้น คลอโรฟิลล์แต่ละชนิดมีโครงสร้างและคุณสมบัติแตกต่างกัน
ทำให้ความสามารถในการดูดแสงช่วงคลื่นต่างๆขอดูผิวแต่ละชนิดต่างกันไปด้วย
โดยปกติคลอโรฟิลล์ไม่ละลายน้ำแต่ละลายได้ดีในตัวทำละลาย
เช่น แอลกอฮอล์ อีเทอร์ อะซิโตนเป็นต้นใ นพืชชั้นสูงจะพบคลอโรฟิลล์เอและบีมาก ส่วนพืชชั้นต่ำจะพบคลอโรฟิลล์ชนิดอื่นๆและรงควัตถุเช่น
แคโรทีนอยด์ ไฟโคไซยานิน
และไฟโคอีริทรินอยู่มาก
พืชและสาหร่ายส่วนใหญ่จะมีคลอโรฟิลล์อยู่ในคลอโรพลาสต์
ยกเว้นสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและแบคทีเรียที่ไม่มีคลอโรพลาสต์ แต่มีสารซึ่งเป็นองค์ประกอบของการสังเคราะห์ด้วยแสงกระจัดกระจายปนอยู่ในไซโทพลาสซึมเต็มไปหมดและมีส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ยิ่งเข้าไปในไซโทพลาสซึมเป็นที่อยู่ของรงควัตถุดังนั้นถึงแม้ไม่มีโคโลพลาสสาหร่ายชนิดนี้และแบคทีเรียบางชนิดก็สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้เพราะเซลล์นั้นทำหน้าที่เสมือนเป็นคลอโรพลาสต์ไปด้วย สารต่างๆที่จำเป็นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่อย่างครบถ้วนในไซโทพลาซึม
ปัจจัยที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง
กระบวนการสร้างอาหารของพืช เรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยอาศัยปัจจัยหลายๆอย่างประกอบกันซึ่งปัจจัยที่สำคัญที่ใช้ในการสร้างอาหารของพืชได้แก่
1. คลอโรฟิลล์ เป็นสารสีเขียวอยู่ในเม็ดคลอโรพลาสต์พบได้ที่บายและส่วนอื่นๆที่มีสีเขียวเช่นลำต้นและราก
1 2. พลังงานแสง แสงเป็นปัจจัยที่สำคัญที่ผู้ผลิตใช้เป็นแหล่งพลังงานเริ่มแรกในกระบวนการสร้างอาหาร และพลังงานแสงที่สำคัญต่อผู้ผลิตทั่วๆไปคือ พลังงานจากดวงอาทิตย์
(อาจใช้แสงจากไฟฟ้าหรือตะเกียงที่มีแสงสว่างมากๆก็ได้
3. แก็สคาร์บอนไดออกไซด์ ได้มาจากอากาศซึมเข้าไปสู่ทางปากใบ
4. น้ำ จากพื้นดินโดยการดูดซึมของขนรากของพืชแล้วลำเลียงไปยังใบ
ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
กระบวนการสร้างอาหารของพืช โดยการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นอาหารที่ได้ครั้งแรกเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว
เป็นสารอินทรีย์จำพวกคาร์โบไฮเดรต คือน้ำตาลกลูโคส ซึ่งน้ำตาลที่ได้มีจะเปลี่ยนเป็นแป้งทันที
(เพื่อไม่ให้ปริมาณน้ำตาลอยู่ในเซลล์มากเกินไป) จากนั้นแป้งจะถูกนำไปเก็บสะสมไว้อย่างส่วนต่างๆของพืช
และเมื่อพืชต้องการจะเปลี่ยนแป้งที่สะสมไว้กับเป็นน้ำตาลก่อนที่จะนำไปใช้พลังงานที่ใช้ในการดำรงชีวิต
และน้ำตาลบางส่วนจะถูกนำไปใช้ในการหายใจด้วย การเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลนั้นจะเกิดในเวลากลางคืน
แก็สออกซิเจน ก็เป็นผลผลิตที่ได้จากการสร้างอาหารของพืชและแก็สออกซิเจนจะถูกปลดปล่อยสู่บรรยากาศทางปากใบมากที่สุด แก็สออกซิเจนนี้มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ต้องใช้แก็สออกซิเจนในกระบวนการหายใจ
นอกจากนั้นยังได้
น้ำ เป็นผลผลิตอีกด้วย น้ำนอกจากจะเป็นวัตถุดิบที่ใช้ในการสร้างอาหารของพืชแล้วยังเป็นผลิตผลที่เกิดจากการสร้างอาหารของพืชอีกด้วยเช่นกัน
หลังจากสิ่งมีชีวิตใช้แก็สออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ก็จะเกิดแก็สคาร์บอนไดออกไซด์ แล้วปล่อยออกสู่บรรยากาศ พืชสามารถใช้แก็สคาร์บอนไดออกไซด์นี้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างอาหารและปล่อยแก็สออกซิเจนที่เกิดขึ้นกลับคืนสู่บรรยากาศหมุนเวียนกันเช่นนี้ดังภาพด้านล่าง
แก็สออกซิเจนและแก็สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนี้ผ่านเข้าและออกจากใบทางปากใบโดยผ่านกระบวนการแพร่
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
สามารถสรุปโดยการเขียนสมการอย่างง่าย
ได้ดังนี้
การดำรงชีวิตของพืชชนิดต่างๆนอกจากจะอาศัยสารอาหารที่พืชสร้างขึ้นเองแล้วพืชยังต้องอาศัยแร่ธาตุชนิดต่างๆอีกด้วย
ซึ่งแร่ธาตุที่มีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของพืชแบ่งเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ ดังนี้
1.
ธาตุอาหารหลัก เป็นธาตุที่พืชต้องการในปริมาณมากขึ้นในดินมากมีแร่ธาตุดังกล่าวไม่เพียงพอจำเป็นต้องอาศัยธาตุอาหารเหล่านี้จากการใส่ปุ๋ยลงไปในดิน ธาตุเหล่านี้ได้แก่
ไนโตรเจน
: ทำให้พืชเจริญเติบโต และตั้งตัวได้เร็ว โดยเฉพาะในระยะแรกของการเจริญเติบโต ส่งเสริมการเจริญเติบโตของใบ
และลำต้น ทำให้ลำต้น และใบมีสีเขียวเข้ม ส่งเสริมการสร้างโปรตีนให้แก่พืช ควบคุมการออกดอก
และติดผลของพืช
ฟอสฟอรัส
: ส่งเสริมการเจริญเติบโตของราก ทั้งรากแก้ว ราฝอย และรากแขนง
โดยเฉพาะในระยะแรกของการเจริญเติบโต เร่งให้พืชแก่เร็ว ช่วยการออกดอก การติดผล และการสร้างเมล็ด
โพแทสเซียม : ส่งเสริมการเจริญเติบโตของราก ทำให้รากดูดน้ำ
และธาตุอาหารได้ดีขึ้น จำเป็นต่อการสร้างเนื้อผลไม้ การสร้างแป้งของผล
และหัว จึงนิยมให้ปุ๋ยโพแทสเซียมมากในระยะเร่งดอก ผล และหัว
2.ธาตุอาหารรอง เป็นธาตุอาหารที่พืชต้องการรองลงมาจากธาตุอาหารหลัก ได้แก่ แคลเซียมแมกนีเซียม และกำมะถัน
3.ธาตุอาหารเสริม เป็นธาตุอาหารที่พืชต้องการน้อยแต่ขาดไม่ได้ ได้แก่ สังกะสี เหล็ก ทองแดงแมงกานีส
โมลิบดีนัม โบรอนและคลอรีน
ความสำคัญของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
1. เป็นแหล่งอาหารและแหล่งพลังงานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เนื่องจากพืชสีเขียวได้ดูดน้ำ รับแก็สคาร์บอนไดออกไซด์ และดูดพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ไปสร้างอาหารพวกน้ำตาล
และสารอาหารนี้สามารถเปลี่ยนไปเป็นสารอาหารอื่นๆได้ เช่น แป้ง โปรตีน ไขมัน ซึ่งสิ่งมีชีวิตได้นำไปใช้ประโยชน์ในกระบวนการต่างๆของชีวิต
จึงถือว่าสารอาหารเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
2.
เป็นแหล่งผลิตแก็สออกซิเจน ที่สำคัญของระบบนิเวศ โดยแก็สออกซิเจนเป็นผลที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งแก็สออกซิเจนเป็นแก็สที่สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องนำไปใช้ในการสลายอาหารเพื่อสร้างพลังงานหรือใช้ในกระบวนการหายใจ
3.ช่วยลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ เพราะพืชต้องใช้แก็สนี้เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยปกติแก็สนี้เป็นแก็สที่ไม่มีสี
ไม่มีกลิ่น ที่มีอยู่ในบรรยากาศประมาณ 0.03% เท่านั้น แต่เนื่องจากในปัจจุบัน การเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อการอุตสาหกรรมต่างๆของมนุษย์มีมากขึ้น
จึงทำให้มีแก็สชนิดนี้เพิ่มมากขึ้นด้วย สัดส่วนของอากาศที่หายใจจึงเสียไป
ทำให้ได้รับแก็สออกซิเจนน้อยลงจึงเกิดอาการอ่อนเพลีย และแก็สชนิดนี้ยังทำให้โลกของเรามีอุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ
เรียกว่า ปรากฏการณ์เรือนกระจกดังนั้นจึงควรช่วยกันปลูกพืช และไม่ตัดไม้ทำลายป่าเพื่อลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศให้น้อยลง
ข้อมูลจาก : บทเรียนสำเร็จรูป การสังเคราะห์ด้วยแสง.นางศุภกาญจน์ รักความสุข. เข้าถึงได้จาก https://www.kroobannok.com/news_file/p87553700714.pdf
หนังสือคู่มือครู รายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เล่ม 2.สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.เข้าถึงได้จาก https://goo.gl/Rqox6F
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น