เพื่อใช้พลังงานที่เก็บไว้จากปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับแสง บาคาร่า เพื่อแก้ไข CO2 เป็นน้ําตาลที่จําเป็นสําหรับการเจริญเติบโตของพืช (เครดิตภาพ: นาเกนดรา ยาดาฟ ผ่านเก็ตตี้ อิมเมจ)
(เปิดในแท็บใหม่)วัฏจักร Calvin ใช้พลังงานที่เก็บไว้จากปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับแสงเพื่อแก้ไข CO2 เป็นน้ําตาลที่จําเป็นสําหรับการเจริญเติบโตของพืช ตามที่ คานอะคาเดมี่ (เปิดในแท็บใหม่)ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นใน สโตรมาของคลอโรพลาสต์ (เปิดในแท็บใหม่) และไม่ได้ขับเคลื่อนโดยตรงด้วยแสง – ดังนั้นชื่อของพวกเขา “ปฏิกิริยาที่เป็นอิสระจากแสง” อย่างไรก็ตามพวกเขายังคงเกี่ยวข้องกับแสงเนื่องจาก
วงจร Calvin ขับเคลื่อนโดย ATP และ NADPH (ทั้งจากปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับแสงที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้)
ประการแรก CO2 รวมกับ ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) ซึ่งเป็นตัวรับคาร์บอนห้าตัวตาม Khan Academy ถัดไปจะแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลของสารประกอบคาร์บอนสาม – กรดฟอสโฟกลีเซอริก 3 (3-PGA) ปฏิกิริยาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า RuBP carboxylase / oxygenase หรือที่เรียกว่ารูบิสโก ขั้นตอนที่สองของวงจร Calvin เกี่ยวข้องกับการแปลง 3-PGA เป็นน้ําตาลคาร์บอนสามชนิดที่เรียกว่า glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) – กระบวนการนี้ใช้ ATP และ NADPH ในที่สุดในขณะที่โมเลกุล G3P บางตัวถูกใช้เพื่อทํากลูโคส แต่โมเลกุลอื่น ๆ จะถูกนํากลับมาใช้ใหม่เพื่อทํา RuBP ซึ่งใช้ในขั้นตอนแรกเพื่อยอมรับ CO2 สําหรับทุกโมเลกุลของ G3P ที่ทําให้กลูโคสห้าโมเลกุลจะถูกนํากลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างโมเลกุลตัวรับ RuBP สามโมเลกุล
PHOTORESPIRATION
ตามที่ Khan Academy, รูบิสโกบางครั้งสามารถ แก้ไขออกซิเจนแทน CO2 (เปิดในแท็บใหม่) ในวัฏจักรคาลวินซึ่งสิ้นเปลืองพลังงานซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการส่องแสง เอนไซม์วิวัฒนาการในช่วงเวลาที่ระดับ CO2 ในชั้นบรรยากาศสูงและออกซิเจนหายากดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่จะแยกความแตกต่างระหว่างทั้งสอง ตามที่นักวิจัยในแคนาดา (เปิดในแท็บใหม่).
การส่องแสงเป็นปัญหาใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพืชปิดปากใบเพื่ออนุรักษ์น้ําและดังนั้นจึงไม่รับ CO2 อีกต่อไป รูบิสโกไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากแก้ไขออกซิเจนแทนซึ่งจะช่วยลดประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งหมายความว่าจะมีการผลิตอาหารจากพืช (น้ําตาล) น้อยลงซึ่งอาจส่งผลให้การเจริญเติบโตช้าลงและพืชขนาดเล็ก
นี่เป็นปัญหาใหญ่สําหรับการเกษตรเนื่องจากพืชขนาดเล็กหมายถึงการเก็บเกี่ยวที่เล็กกว่า มีแรงกดดันต่ออุตสาหกรรมการเกษตรเพื่อเพิ่มผลผลิตพืชเพื่อเลี้ยงประชากรโลกที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่องของเรา นักวิทยาศาสตร์กําลังมองหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงอย่างต่อเนื่องและลดการเกิดการส่องแสงที่สิ้นเปลือง
ประเภทของการสังเคราะห์ด้วยแสง
เส้นทางการสังเคราะห์ด้วยแสงมีสามประเภทหลัก: C3, C4 และ CAM พวกเขาทั้งหมดผลิตน้ําตาลจาก CO2 โดยใช้วงจร Calvin แต่แต่ละเส้นทางแตกต่างกันเล็กน้อยThe three main types of photosynthetic pathways are C3, C4 and CAM.
เส้นทางการสังเคราะห์ด้วยแสงสามประเภทหลักคือ C3, C4 และ CAM พืชส่วนใหญ่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C3 รวมถึงข้าวและฝ้าย (เครดิตภาพ: แอนดรูว์ ทีบี แทน ผ่าน เก็ตตี้ อิมเมจ)
การสังเคราะห์ด้วยแสง C3พืชส่วนใหญ่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C3 ตามโครงการวิจัยการสังเคราะห์ด้วยแสง ตระหนักถึงประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เพิ่มขึ้น (RIPE) (เปิดในแท็บใหม่)รวมถึงธัญพืช (ข้าวสาลีและข้าว) ฝ้ายมันฝรั่งและถั่วเหลือง การสังเคราะห์ด้วยแสง C3 ได้รับการตั้งชื่อสําหรับสารประกอบคาร์บอนสามชนิดที่เรียกว่ากรด 3-phosphoglyceric (3-PGA) ที่ใช้ในระหว่างวงจรคาลวิน 3-PGA ผลิตเมื่อ rubisco แก้ไข CO2 ขึ้นรูปสารประกอบคาร์บอนสามชนิด
การสังเคราะห์ด้วยแสง C4
พืชเช่นข้าวโพดและอ้อยใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C4 กระบวนการนี้ใช้ตัวกลางสารประกอบสี่คาร์บอน (เรียกว่าออกซาโลอะซิเตท) ซึ่งเป็น แปลงเป็นมาเลต (เปิดในแท็บใหม่)ตามชีววิทยาออนไลน์ จากนั้นมาเลตจะถูกขนส่งไปยังปลอกมัดที่มันพังทลายลงและปล่อย CO2 ซึ่งได้รับการแก้ไขโดย rubisco และทําเป็นน้ําตาลในวงจร Calvin (เช่นเดียวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง C3) พืช C4 ได้รับการปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ร้อนและแห้งและสามารถแก้ไขคาร์บอนได้ดีขึ้นแม้ในขณะที่ปากใบของพวกเขาถูกปิด (เนื่องจากมีโซลูชันการจัดเก็บที่ชาญฉลาด) ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการส่องแสงตาม Biology Online
การสังเคราะห์ด้วยแสง CAM
การเผาผลาญกรด Crassulacean (CAM) พบได้ในพืชที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ร้อนและแห้งมากเช่นกระบองเพชรและสับปะรดตาม เว็บไซต์การศึกษา (เปิดในแท็บใหม่) คาน อะคาเดมี่ เมื่อปากใบ บาคาร่า
