กลไกการเพมความเขมขนของ CO2 ในพช CAM

จดประสงคการเรยนร เพอใหนกเรยนสามารถ

1. สบคนขอมลและอธบายเกยวกบกลไกลการเพมความ

เขมขนของ CO2 ของพช CAM 2. วเคราะห อธบาย และเปรยบเทยบการสงเคราะหดวย

แสงของพช C3 พช C4 และพช CAM

พชบางชนดเจรญไดในทแหงแลงซงในเวลากลางวน

สภาพแวดลอมจะมความชนตา และอณหภมสง ทาใหพช

สญเสยนาทางปากใบมาก พชทเจรญในพนทแหงแลง จงม

ววฒนาการ ทจะลดการสญเสยนา โดยการลดรปของใบใหม

ขนาดเลกลง และปากใบปดในเวลากลางวน หรอมลาตน

อวบนา เพอจะสงวนรกษานาไวใชในกระบวนตางๆ สาหรบ

การใชแกส CO2 ในการสงเคราะหดวยแสงนน เกดไดนอย

มาก เนองจากแกส CO2 แพรเขาไปในใบไมได ดงนนพช

พวกนจงมวธการตรง CO2 ทแตกตางไปจากพช C3 และ

พช C4

พช CAM คอ พชทอยในวงศ Crassulaceae Crassulacean Acid Metabolism plant – CAM เปนพชทอยในททแหงแลง พวกซโรไฟต (xerophyte) มกเปนพชอวบนา (succulent) เชน กระบองเพชร กลวยไม อะกาเว สบปะรด และพชพวกคราสซลาซอ (family crassulaceae) ไดแก ตนกหลาบหน ตนควาตายหงายเปน แกว

มงกร เศรษฐหมนลาน สบปะรดส นมตาเลย ลนมงกร

กลไกการสงเคราะหดวยแสงของพชกลมนจะมการ

ตรง CO2 2 ครง คลายๆ กบพช C4 แตตางเวลากน โดยม

สารอนทรยทเปนตวรบ HCO3- ซงเปนการปรบตวใหทน

อยในสภาพแวดลอมทมอณหภมสงและขาดแคลนนาได

กลไกการตรง CO2 ของพช CAM ในเวลากลางคนอากาศมอณหภมตา และความชนสง

ปากใบพชดงกลาวขางตนจงเปด แกส CO2 จะเขาทาง

ปากใบไปยงเซลลมโซฟลล สารประกอบ PEP จะตรง CO2 ไวโดยอาศยเอนไซม PEP Carboxylase แลว

เปลยนเปนสาร OAA ซงเปนสารทมคารบอน 4

อะตอม และเปลยนเปน กรดมาลก(malic acid) แลวเคลอนยายมาสะสมไวในแวควโอล

ในเวลากลางวน เมอเรมมแสงปากใบพชจะปดเพอลดการสญเสย

นา กรดมาลก(malic acid) จะถกลาเลยงจากแวควโอลเขาส คลอโรพลาสต พชจะมกระบวนการเปลยนกรดมาลก (malic acid) เปน CO2 และกรดไพรวก ซง CO2 จะถกตรงเขาส วฏจกรคลวนในคลอโรพลาสตไดตามปกต และเนองจากการปด ปากใบ ทาให CO2 แพรออกนอกใบไดยาก ความเขมขนของ CO2 ในเซลลสง ทาใหอตราโฟโตเรสไพเรชนจงลดลงอยาง

มาก

สวนกรดไพรวกจะถกเปลยนเปน PEP โดยใชพลงงาน

ATP จากปฏกรยาแสง เพอไปทาหนาทตรง HCO3-

ตอไป เมอมแสงกรดมาลก (malic acid) ทปลอย

ออกมาจากแวควโอล กจะไปยบยงเอนไซม PEP Carboxylase ทกระตนปฏกรยาตรง CO2 ของ PEP

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/imgbio/kranzm.gif

ตนควาตายหงายเปน

กหลาบหน

ศรนารายณ

ลนมงกร

อะกาเว

CAM - plants กระบองเพชร วานหางจระเข สบปะรด

ตรง CO2 2 ครง

ครงท 1 - เกดกลางคน

• PEP เกดเปน malic acid ครงท 2 - เกดกลางวน

• malic acid จะเกดปฏกรยา decarboxylation ได

CO2 เขา clavin cycle

พชบางชนด เชน สบปะรด เปนพชทมการตรง CO2 ได 2 แบบ กลาวคอ เมออยในสภาพแวดลอมทเหมาะสม

จะสงเคราะหดวยแสง โดยใชวฎจกรคลวนเพยงอยาง

เดยว เหมอนพช C3 แตถาอยในสภาพแวดลอมทไมเหมาะสม เชน การขาดแคลนนา อณหภมสง หรอดน

เคม สบปะรดจะแสดงการตรง CO2 แบบพช CAM ได

ลกษณะ C3 C

4 CAM

1. ผลผลตตวแรก

ของการตรง CO2 PGA OAA OAA

2. เอนไซมตวแรกท

ตรง CO2 Rubisco PEP

carboxylase PEP

carboxylase

3. โครงสรางของใบ

ไมม

คลอโรพลาสต

ในเซลลบนเดล

ชท

มในเซลล

บนเดลชท ใบอวบนา

4. โฟโตเรสไปเร

ชน

ประมาณ 25%

ของ C ทถกตรง

จะสญเสยออกไป

ไมเกดการ

สญเสย C โดย

โฟโตเรส

ไปเรชน

ไมเกดโฟโต

เรสไปเรชน

5. ผลของกาซ O2

ยบยงการตรง

CO2

ไมยบยงการ

ตรง CO2

ไมยบยงการ

ตรง CO2

6. CO2

Compensation

point 0 -110 ppm 1-10 ppm 1-10 ppm

7. ประสทธภาพ

การใชนา ตา สง สง

พชC3 พช C4 บนเดลชท ม /ไมม ม

คลอโรพลาสต ไมม ม ในบนเดลชท 1 ครง 2 ครง

จานวนครงของการตรง CO2

สารทใชตรง CO2 RuBP 1-PEP, 2- RuBP สารตวแรกทเกดจากการตรง CO2 PGA (3C) OAA (4C) photorespiration ม มนอยมาก

บางชนดไมมเลย ปรมาณนาทใชในการเจรญเตบโต 450-950 กรม 250-350 กรม

เมอเทยบกบนาหนกแหง

ของพช 1 กรม

CAM จานวนครงของการตรง CO2 2 2

เวลาทเกดการตรง CO2 Day Night Calvin cycle เกด เกด

สารทใชตรง CO2 1- PEP 1- PEP 2-RuBp 2-RuBp

แหลงสราง PGAL เซลลบน เซลลทม

เดลชท chloroplast ปรมาณนาทใช 250-350 50-55 กรม

C4