กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ของพืช กระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง : หน้าที่หลักของผู้ผลิต

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานคมีในรูปของอาหาร ถือเป็นหน้าหลักของผู้ผลิตในระบบนิเวศ

พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญต่อทุกระบบนิเวศบนโลก คือเป็นจุดเริ่มต้นที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานเคมีในรูปอาหาร โดยการนำเอาน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซต์มาทำปฏิกิริยาเคมีกัน และมีแสงเป็นพลังงานกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา ผลผลิตที่ได้คือ “น้ำตาลกลูโคส” ซึ่งน้ำตาลส่วนหนึ่งจะนำไปสังเคราะห์เป็นสารอื่นเก็บสะสมไว้ และยังได้ไอน้ำ และแก๊สออกซิเจน ซึ่งจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างอาหารของพืช หรือ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

โครงสร้างของใบพืช
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ใบในภาพ คือ ใบพืชตัดตามขวางจากด้านบน (ด้านที่รับแสง) มายังด้านล่าง ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างและหน้าที่แตกต่าง ดังนี้

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง, โครงสร้างใบไม้, ภาพตัดขวาง, การสร้างอาหารของพืช,
โครงสร้างจำลองของใบพืช เมื่อตัดใบตามขวาง แสดงให้เห็นเซลล์รูปแบบต่างๆ ที่อยู่ในใยไม้ ซึ่งเป็นแพล่งที่มีกิจกรรมการสังเคราะห์มากที่สุดบนต้นไม้

หลังใบ (Upper Epidermis) มักจะมีสารคิวติเคิล (Cuticle) เคลือบไว้ชะลอการสูญเสียน้ำออกจากใบ เนื่องจากความร้อนของแสงแดด

พาลิเสดมีโซฟิลล์ (Palisade mesophyll) เป็นเซลล์รูปกระสวยที่บรรจุคลอโรฟิลล์ไว้เป็นจำนวนมาก วางตัวอยู่ถัดจากหลังใบลงมา เป็นส่วนที่มีกิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุด

สปอนจีมีโซฟิลล์ (Spongy mesophyll) เป็นกลุ่มเซลล์ที่อยู่ติดถัดลงมาจากพาลิเสดมีโซฟิลล์ แต่มีปริมาณความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์น้อยกว่า เซลล์เรียงตัวกันอย่างหลวมๆ คล้ายฟองน้ำ พื้นที่ว่างระว่างเซลล์บรรจุของเหลว และอากาศ เอาไว้

กลุ่มท่อลำเลียง (Vascular bundle) ประกอบด้วยท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) และท่อลำเลียงอาหาร (Phloem) ทำหน้าที่ลำเลียงอาหารและน้ำจากรากมาสู่ใบ รวมถึงลำเลียงสารอาหารที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงทีใบ ไปสู่ส่วนต่างๆ ของลำต้น

ท้องใบ (Lower epidermis) บริเวณท้องใบมีส่วนที่เรียกว่า ปากใบ (Stoma) อยู่เป็นจำนวนมาก ทำหน้าที่เปิดปิดเพื่อรักษาความสมดุลของของเหลวภายในใบและลำต้น

ใบบัว, คิวติเคิล, แรงตึงผิว, น้ำกลิ้งบนใบบัว
ใบบัวเป็นใบไม้ที่มีคิวติเคิล เคลือบอยู่ที่บริเวณหลังใบเป็นชั้นหนา ส่งผลให้มีแรงตึงผิวของใบสูงขึ้น เมื่อน้ำหยดลงบนใบบัว น้ำจึงเกาะตัวรวมกันเป็นรูปหยดน้ำ

ความสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสง
ในระบบนิเวศ พืชมีบทบาทสำคัญมากต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมทั้งมนุษย์เราด้วย ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิต (Autotroph) โดยการนำพลังงานแสงมาเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีในรูปของสารอาหารเก็บไว้ในเนื้อเยื่อ ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมัน พลังงานเหล่านี้จะถ่ายทอดไปสู่สิ่งมีชีวิตชนิดอื่นที่เรียกว่า ผู้บริโภค (Consumer) ทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานภายในระบบนิเวศต่างๆ ของโลก

นอกจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะได้ผลผลิตเป็นอาหารแล้ว ยังได้แก๊สออกซิเจนและไอน้ำ ซึ่งจะถูกปล่อยออกจากใบสู่อากาศ ส่วนพืชที่อาศัยอยู่ในน้ำก็ปล่อยออกซิเจนสู่แหล่งน้ำ สัตว์ทั้งในน้ำและบนบกได้นำแก๊สออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการหายใจ และการเผาผลาญพลังงาน

ระบบนิเวศ, กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง, การสังเคราะห์แสง, การส้รางอาหารของพืช, ปฏิกิริยาแสง
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมี เพื่อเป็นอาหารให้แก่ผู้ริโภคในระบบนิเวศ

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชต้องใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นสารตั้งต้นในปฏิกิริยา ดังนั้น พืชสีเขียวจึงมีประโยชน์ช่วยลดปริมาณของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน ดังนั้น จึงกล่าวไว้ว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเป็นกระบวนการที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกใบนี้

มนุษย์และสัตว์มีกระบวนการหายใจโดยใช้แก๊ซออกซิเจน
ที่ได้รับจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

น้ำตาลเป็นสารชนิดแรกที่พืชสร้างขึ้นได้เองก่อนที่จะเปลี่ยนรูปไปเป็นแป้งและสารประกอบอื่นๆ ต่อไปกระบวนการสร้างน้ำตาลของพืชเราเรียกว่า กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) ซึ่งพืชต้องอาศัยปัจจัยหลายอย่างในกระบวนการนี้

คลอโรพลาสต์, คลอโรฟิลล์, กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง, การสังเคราะห์แสง, การสร้างอาหารของพืช
ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์ แสดงให้เห็นคลอโรพลาสต์ในเซลล์พืช ซึ่งบรรจุคลอโรฟิลล์ที่มีบทบาทต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เอาไว้

ปัจจัยสำคัญที่พืชจำเป็นต้องนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่
1) คลอโรฟิลล์ มีอยู่ในคลอโรพลาสต์ เป็นออร์แกเนล์ที่พบได้ในเซลล์พืช (อ่านเพิ่มเติม: โครงสร้างของเซลล์พืช)
2) แสง คลอโรฟิลล์จะดูดซับพลังงานแสงเข้ามาในใบพืช เพื่อเป็นตัวกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง
3) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ พืชจะรับเข้ามาทางปากใบที่เปิดในเวลากลางวัน เพื่อเป็นสารตั้งต้นในการผลิตน้ำตาล
4) น้ำ รากพืชจะดูดน้ำขึ้นมาแล้วลำเลียงต่อไปยังใบโดยผ่านทางท่อลำเลียงที่มีอยู่ในรากและลำต้น จนถึงใบ


อ่านบทความอื่นๆ ที่น่าสนใจ:

เซลล์พืช และส่วนประกอบภายในเซลล์

ต้นไม้ใบด่าง เกิดจากอะไรมีหลายสาเหตุที่ต้องรู้

เรื่องแนะนำ

ประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ของแก๊สน้ำตา

แก๊สน้ำตา ในทางเทคนิคคืออาวุธเคมี ที่หลายคนอาจคาดไม่ถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อร่างกายในระยะยาว ช่วงกลางเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา เหตุการณ์ที่อยู่ในความสนใจของผู้คนเกือบทั้งโลกคือเหตุการณ์ที่ตำรวจฮ่องกงใช้ แก๊สน้ำตา และกระสุนยางใส่ผู้ประท้วงที่ต่อต้านการพิจารณากฎหมายส่งตัวผู้ร้ายข้ามแดนเข้าไปในประเทศจีนแผ่นดินใหญ่ แม้ผู้ชุมนุมต้องสลายตัวไปเนื่องจากเกรงกลัวอันตรายจากแก๊สน้ำตา แต่ก็มีผู้ชุมนมจำนวนไม่น้อยที่เตรียมตัวรับมือกับการใช้แก๊สน้ำตาของเจ้าหน้าที่ตำรวจได้เป็นอย่างดี การใช้ แก๊สน้ำตา กลายเป็นภาพจำของการสลายการชุมนุมของผู้ประท้วงทั่วโลกมาเนิ่นนาน แม้ว่าตามอนุสัญญาเจนีวาจะห้ามมิให้ใช้แก๊สน้ำตาในภาวะสงคราม แต่การใช้แก๊สน้ำตากับประชาชนยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา รัฐบาลหลายประเทศมีการใช้แก๊สน้ำตาปราบปรามผู้ชุมนุม ทำให้มีผู้บาดเจ็บ บางกรณีมีผู้สียชีวิต เพื่อให้เข้าใจอันตรายของแก๊สน้ำตาให้มากขึ้น เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ได้ติดต่อไปยัง สเวน-เอริก จอรด์ (Sven-Eric Jordt) ศาสตราจารย์ด้านเภสัชวิทยาที่คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเยลมาให้ข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญด้าสแก๊สน้ำตามาให้ข้อมูล ในช่วงทศวรรษที่ 2000 เขาค้นพบว่าแก๊สน้ำตาส่งผลกับร่างกายโดยการกระตุ้นประสาทสัมผัสความเจ็บปวดของร่างกาย โดยร่างกายของเขาเคยได้รับแก๊สน้ำตาในช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อครั้งเขายังเป็นนักศึกษาในประเทศเยอรมนีและเข้าร่วมการประท้วงเรื่องการกำจัดขยะนิวเคลียร์ รบกวนเล่าประวัติย่อของแก๊สน้ำตาให้กับเรา จริงๆ แล้วแก๊สน้ำตาไม่ใช่แก๊ส มันเป็นของแข็งหรือของเหลวที่กลายเป็นละอองของเหลว ซึ่งมีสารเคมีบางประเภทที่ถือว่าเป็นแก๊สน้ำตา ชนิดแก๊สน้ำตาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก มีชื่อว่า CS และ OC โดย OC คือ Oleoresin Capsicum (น้ำมันพริก, พริกไทย) อันเป็นส่วนประกอบในสเปรย์พริกไทย ซึ่งมีสารแคปเซอิซิน (Capsaicin […]

แบ่งเวลา 2 นาทีมาชมความงามของโลก

แบ่งเวลา 2 นาทีมาชมความงามของโลก ชวนชมความงดงามและความมหัศจรรย์ของธรรมชาติบนโลกใบนี้ผ่านโปรเจค Symphony for Our World ที่จะพาคุณผู้อ่านเดินทางดำดิ่งไปยังใต้ทะเลลึกพร้อมกับฝูงสัตว์น้ำ จากนั้นชมวิถีชีวิตของสรรพสัตว์บนบก และบินทะยานขึ้นไปยังหุบเขาและท้องฟ้า พร้อมด้วยบทเพลงอันทรงพลัง แล้ว 2 นาทีที่เสียไป จะทำให้คุณรักโลกใบนี้มากยิ่งขึ้น…   อ่านเพิ่มเติม 13 สิ่งที่ทำให้กำเนิดชีวิตขึ้นบนโลก

หุ่นยนต์แบบใหม่ช่วยจับสัตว์ทะเลอย่างนุ่มนวล

หุ่นยนต์แบบใหม่ช่วยจับสัตว์ทะเลอย่างนุ่มนวล คุณจะเก็บตัวอย่างของสัตว์ทะเลลึกที่บอบบางได้อย่างไร โดยไม่ทำร้ายมัน? หุ่นยนต์ที่ได้แรงบันดาลใจจากการพับกระดาษโอริงามิแบบญี่ปุ่นคือคำตอบ นักวิทยาศาสตร์ร่วมกันสร้างหุ่นยนต์ใต้น้ำตัวนี้ขึ้นมา เพื่อใช้มันสำหรับการเก็บตัวอย่างสัตว์ทะเลในงานวิจัยโดยเฉพาะ เมื่อตัวอย่างว่ายเข้ามาใกล้ บานพับทั้ง 12 ชิ้นของหุ่นจะค่อยๆ พับปิดเข้าหากันจนขังมันไว้ จากนั้นจึงเปิดออกอีกครั้ง โดยที่มันไม่ได้รับบาดเจ็บ หรือเป็นอันตรายแต่อย่างใด มาชมวิดีโอทดสอบการทำงานอันแสนนุ่มนวลของหุ่นยนต์รุ่นใหม่นี้กัน ซึ่งขณะนี้ยังคงอยู่ในขั้นทดลองอยู่ แต่ในอนาคตทีมวิจัยคาดหวังว่าจะพัฒนาให้มันสามารถเก็บตัวอย่างดีเอ็นเอของสัตว์ รวมถึงบันทึกภสพวิดีโออีกด้วย   อ่านเพิ่มเติม หุ่นยนต์ทารกป้องกันการตั้งครรภ์ในวัยรุ่น