respiration photosynthesis and photorespiration
TRANSCRIPT
1
Respiration
Photosynthesis and photorespiration
Respiration กระบวนการสลายสารอาหาร เพื่อใหไดพลังงาน เชน ATP
ATP เปนสารประกอบพลังงานสูง พลังงานถูกเก็บไวท่ีพันธะเคมีของ ATPการสลายอาหารมี 2 แบบ
Anaerobic respirationAerobic respiration
แหลงสารอาหาร คารโบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน
2
Anaerobic VS aerobic respiration
Anaerobic respiration (fermentation): (glycolysis in cytosol)
3
ปริมาณออกซิเจนเปนตัวกําหนดรูปแบบการหายใจ
Fermentation - เพราะตองการ ให NADH ผันกลับเปน NAD+ - NAD+ เปนตัวรับอิเลตตรอน- ทําให glycolysis เกิดไดตอเนื่องในภาวะไมมี O2
เปาหมายของกระบวนการหมักคืออะไร
Anaerobic respiration (produce ATP without O2)Alcohol fermentationGlucose -> -> 2 ATP + 2 Ethanol + 2 CO2
Lactic acid fermentationGlucose -> 2 ATP + 2 Lactate
(ionized form of lactic acid)Pyruvate Lactate
(Liver)
4
Aerobic respirationIn cytosol
- Glycolysis
In mitochondria- Citric acid cycle(Krebs cycle)
- Electron transport chain
1. Glycolysis : cytosolกระบวนการสลายน้ําตาลที่มี คารบอน 6 อะตอม (1mlc) เปนสารประกอบ (pyruvate) ที่มีคารบอน 3 อะตอม (2 โมเลกุล)
2. Krebs cycle : matrix of mitochondria (MT)กระบวนการสลายสารใหไดเปน CO2 และเก็บพลังงานในรูปตัวนําอิเลคตรอน (NADH, FADH2)
5
3. Electron transport chain : inner membrane of MT: สารพลังงานสูง (NADH) ปลดปลอยพลังงานทีละนิด สงผานอิเลคตรอนเปนทอดๆ โดยตัวนําอิเลคตรอน (protein cpx) ท่ีฝงอยู นําพลังงานที่ไดใชในการนํา H+ (จาก matrix) เขาสูชองวาง ( innermembrane space) เกิดศักยไฟฟาเคมี: O2 เปนตัวรับอิเลตตรอนตัวสุดทาย และรวมกับโปรตอน (H+) ใน matrix ได H2O : พลังงานศกัยไฟฟาเคมี นําไปใชสราง ATP (โดย ATP synthase): OXIDATIVE PHOSPHORYLATION
Glycolysis
6
Citric acid cycle
Electron transport chain
7
พลังงานจากการสลายน้าํตาลกลูโคส 1 mlc
กลามเนื้อหัวใจ หรือตับ 38 ATPกลามเนื้อลายหรือ สมอง 36 ATPในพืช ไมเกิน 36 ATP
8
การสลายไขมันและโปรตีน
ตองมีการเปลี่ยนแปลงสารไขมัน และโปรตีน ใหอยูในรูปของสารประกอบที่เปนสารตัวกลางในกระบวนการหายใจ
Photosynthesis
กระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสง ให เปนพลังงานเคมีอยูท่ีโมเลกุลของสารอินทรีย
ท่ีสรางขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต
9
Photosynthesis
คุณสมบัติของแสง
เปนทั้งคลื่นแมเหลก็ไฟฟาและ อนุภาค คลื่นแสงจึงประกอบดวยสนามแมเหล็กกบัสนามไฟฟาวางตั้งฉากกันอนุภาคแสงเรียก โฟตอน (photon)พลังงานแสงแตละอนุภาคจึงขึ้นกับความถ่ีของแสง
10
LightEnergy form = electromagnetic energy
(radiation)Entire range of radiation =
electromagnetic spectrumVisible light (380- 750 nm), ImportantLight receptors: photosynthetic pigments:Chlorophyll/ Bacteriochlorophyll, :Phycobillins, :Carotenoids (carotenes/xanthophylls)
Electromagnetic spectrum
11
12
Photosynthesis
Photosynthesis
Light reaction (thylakoid)(Light + H2O ATP, NADPH, O2 )- Photosystem I (P700), II (P680) - Electron flow (cyclic, noncyclic): Photophosphorylation: Photolysis
Dark reaction (Calvin cycle) (stroma)(CO2 + ATP SUGAR (G3P))
13
Light reaction
Non cyclic electron flow
14
Cyclic electron flow
Dark reaction
15
Tracking atoms through photosynthesis
6 CO2 + 12 H2O + light -> C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O
6 CO2 + 6 H2O + light -> C6H12O6 + 6O2 (/6)
CO2 + H2O + light -> CH2O + O2
6 CO2 + 12 H2O -> C6H12O6 + 6 O2 + [6 H2O]
16
Photorespiration (การหายใจเชิงแสง)เกิดกลางวัน อากาศรอน ปากใบปดCO2 เขาไมได, O2 ออกไมได (ความเขมขนสูง)เอนไซม Rubisco จับกับ O2ผลผลิตออกจากคลอโรพลาสต ผานขั้นตอนสลายโมเลกุลได CO2ไมสราง ATP, CH2Oผลผลิตจากการสังเคราะหดวยแสงจะลดลง
Photorespiration
17
พืชมีวิธีการตรึง CO2 เพ่ือลดการเกิด photorespiration
C3 plants (Calvin cycle)CO2 + Rubisco -> PGA (3C)
C4 plants1. Mesophyll cell, PEP carboxylase
CO2 + PEP (3C) -> oxaloacetate (4C) -> Malate
2. Bundle sheath cell, +ATP(Malate) -> CO2 (high) + pyruvate (3C)
3. Calvin cycleCO2 + Rubisco -> PGA (3C)
18
CAM plants (Crassulacean acid metabolism)
Photosynthesis ในสภาวะแหงแลง สับปะรด, กระบองเพชร, กลวยไมบางชนิดปากใบปดกลางวัน เปดกลางคืน
1. NightCO2 fixation + PEP (3C) -> Organic acid (สะสมไว)
2. DayCalvin cycle