กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis)

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) เป็น กระบวนการสร้างอาหารของพืชสีเขียว โดยมีคลอโรฟิลล์ทำหน้าที่ดูดพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ แล้วเปลี่ยนสารวัตถุดิบ คือ น้ำ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ให้เป็น น้ำตาลกลูโคส น้ำ และ แก๊สออกซิเจน สิ่งมีชีวิตแทบทั้งหมดล้วนอาศัยพลังงานที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เพื่อการเจริญเติบโตทั้งทางตรงและทางอ้อม

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการนี้ประกอบด้วย ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องกันเป็นลำดับ ในคลอโรพลาสต์ในเซลล์พืช โดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ เปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด ์และไฮโดรเจนจากน้ำ หรือแหล่งไฮโดรเจนอื่น ๆ ให้กลายเป็นสารประกอบประเภทคาร์โบไฮเดรตและมีแก๊สออกซิเจนเกิดขึ้น

นอกจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะได้ผลผลิตเป็นอาหารแล้ว ยังได้แก๊สออกซิเจนและไอน้ำ ซึ่งจะถูกปล่อยออกจากใบสู่อากาศ ส่วนพืชที่อาศัยอยู่ในน้ำก็ปล่อยออกซิเจนสู่แหล่งน้ำ สัตว์ทั้งในน้ำและบนบก ได้นำแก๊สออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการหายใจ และการเผาผลาญพลังงาน

ปัจจัยสำคัญใน กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

1. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

เป็นแก๊สที่เกิดขึ้นจากการหายใจของพืชและสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เกิดจากการเผาไหม้ของสาร และการย่อยสลายของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต โดยเป็นแก๊สที่ให้ธาตุคาร์บอนแก่พืช เพื่อนำไปใช้การสร้างแป้งและน้ำตาล (สารอาหารประเภทคาร์โบไฮเดรต)

2. น้ำ (H2O)

เป็นวัตถุดิบที่พืชดูดซึมมาจากดิน โดยอาศัยหลักการแพร่ของน้ำจาก รากเข้าสู่ท่อลำเลียงน้ำของพืชไปยังใบ น้ำเป็นสารที่ให้ธาตุไฮโดรเจนแก่พืช เมื่อธาตุไฮโดรเจนรวมกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะได้เป็นสารประกอบคาร์โบไฮเดรต

3. แสงสว่าง (light)

เป็นพลังงานที่มีบทบาทสำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดยพลังงานแสงทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญในการสร้างน้ำตาลกลูโคสและแก๊สออกซิเจน

4. คลอโรฟิลล์ (chlorophyll)

เป็นสารประกอบพวกรงควัตถุที่ทำหน้าที่ดูดกลืนพลังงานแสงสีต่าง ๆ จากแสงแดด (ยกเว้นแสงสีเขียวและสีเหลือง) คลอโรฟิลล์เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่มี ธาตุแมกนีเซียม ธาตุเหล็ก และธาตุแมงกานีส เป็นองค์ประกอบอยู่ภายในโมเลกุล พบได้ในพืชและสาหร่ายทุกชนิด ซึ่งในพืชและสาหร่ายแต่ละชนิดนั้น ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์หลายชนิดที่แตกต่าง กันออกไปดังนี้

คลอโรฟิลล์ชนิดต่างๆ

– คลอโรฟิลล์เอ เป็นคลอโรฟิลล์ที่มีสีเขียวแกมน้ำเงิน คลอโรฟิลล์เอพบในพืชสีเขียวหรือพืชที่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงทุกชนิด

– คลอโรฟิลล์บี เป็นคลอโรฟิลล์ที่มีสีเขียวแกมเหลือง พบในพืชชั้นสูงและสาหร่ายสีเขียว (green algae)

– คลอโรฟิลล์ซี เป็นคลอโรฟิลล์ที่พบในสาหร่ายสีน้ำตาล (brown algae) และสาหร่ายสีทอง (golden algae)

– คลอโรฟิลล์ดี เป็นคลอโรฟิลล์ที่พบในสาหร่ายสีแดง (red algae)

ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

เมื่อพืชเกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนรูปพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี โดยมีการสะสมพลังงานเคมีอยู่ในผลิตภัณฑ์คือ น้ำตาลกลูโคสและแก๊สออกซิเจน ดังนี้

1.น้ำตาลกลูโคส (C6H12O6)

น้ำตาลกลูโคสที่สังเคราะห์ได้นี้ บางส่วนถูกนำไปใช้ในกระบวนการหายใจของพืช เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานต่อไป น้ำตาลบางส่วนถูกเปลี่ยนไปเป็นแป้งทันทีและพืชจะเก็บสะสมไว้ที่ ใบ ราก และลำต้น และน้ำตาลบางส่วนถูกนำไปใช้ในการสร้างเซลลูโลส ซึ่งเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์ของพืช

2. แก๊สออกซิเจน (O2)

แก๊สออกซิเจนถูกนำไปใช้ในกระบวนการหายใจของพืช ซึ่งเมื่อแก๊สออกซิเจนรวมกับอาหารจะเปลี่ยนเป็นพลังงานให้แก่เซลล์แก๊สออกซิเจนที่มากเกินความต้องการของพืช พืชก็จะคายออกมาทางปากใบ