สูตรการสังเคราะห์ด้วยแสงอธิบาย

สูตรการสังเคราะห์ด้วยแสง อธิบายวิธีการที่พืชใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์และใช้เพื่อแปลงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นโมเลกุลที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพวกเขานั่นคือในอาหาร

ที่นี่องค์ประกอบที่แทรกแซงในขั้นต้นคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่งต่อมาถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสและออกซิเจน

กระบวนการนี้ต้องการให้เกิดปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างดังนั้นจึงสามารถแสดงในสูตรทางเคมีต่อไปนี้:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอุบัติการณ์ของแสงแดดซึ่งทำให้พืชสามารถเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นสารอาหารที่ต้องการ (กลูโคส) และออกซิเจนที่ปล่อยออกมาเป็นของเสีย

ในทางกลับกันองค์ประกอบทางเคมีที่แสดงในสูตรการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเข้าและออกจากเซลล์ของพืชผ่านกระบวนการแพร่กระจายหรือที่เรียกว่าออสโมซิสซึ่งทำให้พืชสามารถรับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศและปล่อยออกมา จากนั้นออกซิเจนกับมัน

รวมถึงสารประกอบอากาศจะถูกดูดซับและปล่อยออกมาผ่านกระบวนการออสโมซิส แสงแดดถูกจับเนื่องจากการมีสารเคมีสีเขียวที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ (BBC, 2014)

สมการทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสง

สมการทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถอ่านได้ดังนี้:

คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ (+ แสงแดด) →กลูโคส + ออกซิเจน

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นไปได้เพียงเพราะการเกิดของแสงแดดซึ่งรวมอยู่ในสูตรด้วยวิธีนี้เนื่องจากมันไม่ได้เป็นสารในตัวเอง

ในอีกทางหนึ่งวิธีในการกำหนดสมการทางเคมีนี้จะใช้วิธีการของยอดคงเหลือต่อไปนี้:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

โดยที่ CO2 = คาร์บอนไดออกไซด์; H2O = น้ำ; C6H12O6 = กลูโคส; O2 = ออกซิเจน (Helmenstine, 2017)

กระบวนการของกลูโคส

กลูโคสเกิดจากส่วนผสมของคาร์บอนไฮโดรเจนและอะตอมออกซิเจน เมื่อมันถูกผลิตขึ้นโดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงก็สามารถใช้งานได้สามวิธี:

1 - สามารถเปลี่ยนเป็นสารเคมีที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์พืชเช่นเซลลูโลส

2 - สามารถเปลี่ยนเป็นแป้งซึ่งเป็นโมเลกุลจัดเก็บที่มีความสามารถในการแปลงกลับเป็นน้ำตาลกลูโคสในกรณีที่พืชต้องการ

3 - สามารถย่อยสลายได้ในระหว่างกระบวนการหายใจปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในโมเลกุล

สารประกอบทางเคมี

พืชจำเป็นต้องใช้องค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากเพื่อมีชีวิตอยู่และมีสุขภาพดี สิ่งที่สำคัญที่สุดคือคาร์บอนไฮโดรเจนและออกซิเจน (นิพพาน, 2017)

ไฮโดรเจนและออกซิเจนถูกนำมาจากน้ำและดินในทางกลับกันคาร์บอนและออกซิเจนจะถูกนำมาจากคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ

น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์อาหารในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนจำเป็นต่อการปลดปล่อยพลังงานจากอาหารในระหว่างกระบวนการหายใจของพืช

นอกเหนือจากองค์ประกอบพื้นฐานทั้งสามนี้ที่ระบุไว้ในสูตรการสังเคราะห์ด้วยแสงยังมีสารประกอบแร่อื่น ๆ ที่พืชทุกชนิดต้องการที่จะเติบโตอย่างแข็งแรง

เหล่านี้จะถูกดูดซึมโดยรากเป็นไอออนที่ละลายในน้ำของดิน ไอออนของแร่สองชนิดนี้คือไนเตรตและแมกนีเซียม

ไนเตรตเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตกรดอะมิโนในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ในทางกลับกันกรดอะมิโนคือสิ่งที่ทำให้โปรตีนถูกผลิตขึ้นมา ในส่วนของมันแมกนีเซียมจำเป็นสำหรับการผลิตคลอโรฟิลล์ (Veloz, 2017)

พืชที่ใบไม้เปลี่ยนสีเป็นสีเขียวน่าจะผ่านขั้นตอนของการขาดแร่ธาตุและกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่สามารถดำเนินการได้สำเร็จ

เซลล์ของใบ

พืชเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในโลกจำเป็นต้องเลี้ยงตนเอง ด้วยเหตุนี้พวกเขาใช้กระบวนการสังเคราะห์แสงเพื่อแปลงสารประกอบทางเคมีเช่นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้กลายเป็นกลูโคสที่พวกเขาต้องการเพื่อให้เซลล์เติบโตและพัฒนา

ในทำนองเดียวกันกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนี้เป็นไปได้ด้วยการกระทำของเซลล์ที่ตั้งอยู่ในใบพืชซึ่งสารที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ช่วยให้พลังงานของดวงอาทิตย์ถูกเก็บและใช้เพื่อแปลงสารประกอบทางเคมีที่นำมาจากอากาศ

คลอโรฟิลล์อุดมไปด้วยคลอโรพลาสต์และเอ็นไซม์ที่ช่วยให้เซลล์ของใบทำปฏิกิริยาระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสง (Matalone, 2017)

ชิ้นส่วนของเซลล์

เซลล์ประกอบด้วยหลายส่วนที่มีบทบาทพื้นฐานในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง บางส่วนเหล่านี้มีดังต่อไปนี้:

• คลอโรพลาสต์: ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์และเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสง

• นิวเคลียส: ประกอบด้วย DNA ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมของพืชที่ใช้โดยเอนไซม์ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

• Cellular Membrane: เป็นสิ่งกีดขวางที่สามารถซึมผ่านได้ซึ่งควบคุมการผ่านของก๊าซและน้ำทั้งเพื่อเข้าและออกจากเซลล์

• Vacuola: ช่วยให้เซลล์ยังคงมั่นคง

• Cytoplasm: เป็นสถานที่ซึ่งบางส่วนของเอนไซม์และโปรตีนที่ใช้ในกระบวนการทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ปัจจัยที่ จำกัด การสังเคราะห์ด้วยแสง

มีสามปัจจัยที่สามารถ จำกัด ปฏิกิริยาทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือความเข้มของแสงความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์และอุณหภูมิ

ความเข้มของแสง

เมื่อมีแสงสว่างไม่เพียงพอพืชไม่สามารถดำเนินการสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพไม่สำคัญว่ามีน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพียงพอในสภาพแวดล้อม

ดังนั้นการเพิ่มความเข้มของแสงจะเพิ่มความเร็วของกระบวนการสังเคราะห์แสงทันที

ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

บางครั้งกระบวนการทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูก จำกัด โดยความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ แม้ว่าจะมีแสงแดดและน้ำจำนวนมากพืชก็ไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้หากไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเพียงพอ

อุณหภูมิ

เมื่ออุณหภูมิต่ำมากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้นช้ากว่า ในทำนองเดียวกันพืชไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้เมื่ออุณหภูมิสูงมาก