สาระสำคัญ

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ให้กลายเป็นสารประกอบคาร์โบไฮเดรต โดยมีรงควัตถุภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทำหน้าที่ดูดพลังงานแสง ปัจจัยต่างๆในสิ่งแวดล้อมก็เป็นปัจจัยที่จำเป็นในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง มีผลต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม โดยจะช่วยเพิ่มก๊าซออกซิเจนในบรรยากาศ และเป็นการสร้างอาหารขั้นปฐมภูมิในระบบนิเวศน์ทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานระดับต่างๆในระบบนิเวศขึ้น

     รายละเอียดสาระการเรียนรู้

1. กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) เป็นปฏิกิริยาเคมีที่พืชสร้างอาหาจำพวก คาร์โบไฮเดรตซึ่งได้แก่ แป้งและน้ำตาล จากวัตถุดิบคือ น้ำ อากาศ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีคลอโรฟิลล์ และแสงสว่างเป็นตัวช่วย ผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช นอกจากจะได้อาหารจำพวกคาร์โบไฮเดรตแล้ว ยังได้ก๊าซออกซิเจน และน้ำ

 

      อาหารจำพวกคาร์โบไฮเดรต ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาสังเคราะห์ด้วยแสง คือ น้ำตาลกลูโคส(Glucose) เนื่องจากพืชสังเคราะห์ด้วยแสงได้เฉพาะในเวลากลางวัน เมื่อมีแสงสว่างเท่านั้น ดังนั้น น้ำตาลทีสร้างขึ้นจะถูกเปลี่ยนเป็นแป้งเก็บสะสมไว้ชั่วคราวในเซลล์ ในเวลากลางคืนไม่มีแสงสว่าง พืชจึงหยุดทำการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้น แป้งที่เก็บสะสมไว้จึงถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลลำเลียงไปสู่ส่วนต่างๆ

       คลอโรฟิลล์ของพืชส่วนใหญ่ จะพบอยู่บริเวณใบ ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงสว่างมักจะเกิดที่ใบ นอกจาใบยังมีลำต้น ราก ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง คลอโรฟิลล์จะดูดพลังงานจากแสงอาทิตย์ไปใช้ในปฏิกิริยาทางเคมี ระหว่างน้ำ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยพืชดูดก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์เข้าทางปากใบ ส่วนน้ำได้จากดิน โดยขนรากมีหน้าที่ดูดน้ำจากดินด้วยวิธีออสโมซิส แล้วลำเลียงส่งตามท่อน้ำในราก ลำต้นและที่ใบ การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแสงสว่างและอุณหภูมิ(อุณหภูมิที่เหมาะสมอยู่ที่ประมาณ  30-40 องศาเซลเซียส ถ้าสูงหรือต่ำกว่านี้พืชจะสังเคราะห์แสงได้น้อยลง)

ผลที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง

1.น้ำตาล (C6H12O6)เป็นสารอินทรีย์จำพวกคาร์โบไฮเดรต ได้แก่ น้ำตาลกลูโคส จะถูกเปลี่ยนเป็นแป้งสะสมไว้ที่ใบของพืช
2. ก๊าซออกซิเจน (O2) เป็นผลผลิตที่ได้จากการสร้างอาหารของพืช ได้มาจากออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำ และก๊าซออกซิเจนจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศทางปากใบของพืชมากที่สุด
3. น้ำ (H2O) นอกจากเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ด้วยแสง ยังเป็นผลผลิตด้วย

ปัจจัยที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง

1.แสง เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่ก่อให้เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชขึ้น พืชแต่ละชนิดจะสังเคราะห์แสงได้มากหรือน้อยนั้นเกี่ยวข้องกับแสงสว่างอยู่ 3 ประการ คือ
      a. ความยาวของคลื่นแสง แสงที่พืชได้รับจากดวงอาทิตย์นั้นเป็นแสงสีขาว มองเห็นได้โดยผ่านปริซึม(Prism) หรือ สเปกโทรสโคป (Spectroscope) จะแยกออกเป็นสีต่างๆ เรียกว่า Visible Spectrum มีอยู่ 7 สีคือ ม่วง คราม    น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง  จะมีความยาวคลื่น 400-760 มิลลิไมครอน  แสงที่มีความยาวคลื่นมากกว่าแสงสีแดง และยาวน้อยกว่าแสงสีม่วง จะเป็นแสงที่คนเรามองไม่เห็นและพืชรับพลังงานมาใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงได้น้อยมาก

 

 

  1.  

       

               b.ความเข้มของแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะเกิดได้ดีเมื่อได้รับแสงที่มีความเข้มเหมาะสมแตกต่างกันตามชนิดของพืช ความเข้มที่เหมาะสมกับพืชมีค่าเฉลี่ยประมาณ 2,000 – 5,000 ฟุตแรงเทียน พืชที่ปลูกในร่มชอบความเข้มแสงต่ำกว่าพืชที่อยู่กลางแจ้ง  และยังพบอีกว่า ยิ่งเพิ่มความเข้มของแสงให้สูงขึ้นจะทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช สูงขึ้นตามไปด้วย จนถึงจุดๆหนึ่งที่เรียกว่า จุดอิ่มแสง ซึ่งจะแตกต่างตามชนิดของพืช
               c.ช่วงระยะเวลาการได้รับแสง พืชโดยทั่วไปจะสังเคราะห์ด้วยแสงได้ดีเมื่อได้รับแสงเป็นเวลานานติดต่อกัน เช่น ต้นมะเขือเทศที่ได้รับแสงติดต่อกัน 24 ชั่วโมง จะมีอัตราการสังเคราะห์แสงสูงมากและเจริญเติบโตได้เร็วกว่าการได้รับแสงตามปกติ

      2.อุณหภูมิ กระบวนการสังเคราะห์แสงเป็นปฏิกิริยาที่มีเอมไซม์หลายชนิดมาเกี่ยวข้อง เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนจะทำให้การทำงานของเอมไซม์เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ปฏิกิริยาเคมีที่มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิว่า ปฏิกิริยาเทอร์มาเคมิกัลป์ ( Thermochemical Reaction) อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์แสงของพืชอยู่ระหว่าง 10-50 องศาเซลเซียส เพราะเป็นช่วงที่เอมไซม์ทำงานได้ดี

      3. คลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) เป็นรงควัตถุชนิดหนึ่ง มีสีเขียว ซึ่งพบได้ใน คลอโรพลาสต์ของเซลล์พืช สาหร่าย คลอโรฟิลล์ทำหน้าที่รับพลังงานแสงเพื่อใช้ในการสร้างอาหาร ถ้าพืชขาดคลอโรฟิลล์จะสร้างอาหารเองไม่ได้ เราจะสังเกตปริมาณของคลอโรฟิลล์ของพืชได้ดังนี้ ถ้ามีสีเขียวจัดแสดงว่ามีปริมาณคลอโรฟิลล์มาก

      4. น้ำ (H2O) เป็นวัตถุดิบจำเป็นในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช แต่พืชมีความต้องการน้ำเพื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงในปริมาณน้อยมากเพียง 1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น หากพืชขาดน้ำจะมีผลกระทบต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การขาดน้ำจะทำให้แซลล์ปากใบปิดเพื่อลดการสูญเสียน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงแพร่เข้าสู่ใบได้น้อยลง อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงน้อยลงด้วย

      5. แร่ธาตุ เป็นสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชโดยตรง เพราะมีแร่ธาตุชนิดเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของรงควัตถุในการดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์ เช่น แมกนีเซียมและไนโตรเจน เป็นธาตุองค์ประกอบในโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ ถ้าขาดธาตุเหล็กเป็นธาตุจำเป็นต่อการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์