การสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช

คุณเชื่อเราไหมถ้าเราบอกว่าพืชไม่ใช่สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวที่สังเคราะห์แสงได้? ฟังดูเหลือเชื่อ แต่มันคือความจริง ไม่เพียงแต่พืชเท่านั้นที่สามารถทำกระบวนการสังเคราะห์แสงได้ ซาลาแมนเดอร์ ปะการัง สาหร่ายบางชนิด และไซยาโนแบคทีเรียสองสามตัวเป็นตัวละครในละครวันนี้

การสังเคราะห์ด้วยแสง

เริ่มต้นด้วย คุณรู้อย่างชัดเจนว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร? นี่คือวิธีการผลิตสารและองค์ประกอบ: น้ำตาลและออกซิเจน เช่น? ด้วยทรัพยากรธรรมชาติ 2 อย่าง คือ น้ำและแสงแดด พืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรียสามารถทำกระบวนการนี้ได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีที่ยาวนาน แต่สรุปได้ดังนี้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงเข้ามา กลูโคส (ซึ่งเป็นน้ำตาลเชิงเดี่ยว) น้ำ และออกซิเจนออกมา ง่ายใช่มั้ย

แต่เราจะอธิบายให้ดีขึ้น การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กระบวนการ กระบวนการของ “ภาพถ่าย” หมายถึงการตอบสนองที่เกิดจากการสัมผัสกับแสง ส่วน ” การสังเคราะห์ ” ซึ่งเป็นการผลิตน้ำตาลเป็นกระบวนการที่แยกจากกันเรียกว่าวัฏจักรคาลวิน กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นภายในคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นโครงสร้างเบื้องต้นของเซลล์พืช โครงสร้างนี้ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่าเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ นี่คือจุดที่แสงเริ่มตอบสนอง

การสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจน

ทีนี้ เป็นไปได้อย่างไรที่ไม่เพียงแต่พืชเท่านั้นที่สังเคราะห์แสงได้ แต่ยังต้องการคลอโรพลาสต์และองค์ประกอบอื่นๆ อีกมากมาย มีคำอธิบายอยู่ 2 ข้อ ข้อแรกเป็นวิทยาศาสตร์มาก การสังเคราะห์ด้วยแสงมีอยู่ 2 ประเภท คือแบบใช้ออกซิเจนและไม่ใช้ออกซิเจน อย่างที่สอง เป็นภาษาพูด มาก มีสิ่งมีชีวิตที่ไม่สังเคราะห์แสง แต่เชี่ยวชาญในการขโมยสิ่งที่สร้างมันมา: คลอโรพลาสต์ เราจะอธิบายมัน

สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจน (ซึ่งผลิตออกซิเจน) ได้แก่ พืช ไซยาโนแบคทีเรีย และสาหร่าย ด้วยสิ่งนี้มีบางสิ่งที่เหลือเชื่อ มีสิ่งมีชีวิตที่สามารถนำสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งที่เรียกว่า “ขโมย” คลอโรพลาสต์จากสาหร่ายบางชนิดและได้รับประโยชน์จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพวกมัน นี่คือสิ่งที่เรียกว่าคลีปโตพลาสตี้ และสัตว์ต่างๆ เช่น ทากทะเลElysia diomedeaและซาลาแมนเดอร์ลายจุดAmbystima maculatumตระหนักดีถึงเรื่องนี้

ซาลาแมนเดอร์ลายจุด

กรณีของซาลาแมนเดอร์นั้นยอดเยี่ยมมาก มันจัดว่าเป็น “สัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดแรกที่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง” คุณต้องยกเครดิตให้กับซาลาแมนเดอร์ เธอไม่เชี่ยวชาญในการขโมยคลอโรพลาสต์มากนัก และกำลังจะเป็นโรบินฮู้ดแห่งพงไพร ไม่สิ

ยิ่งกว่านั้นเมื่อซาลาแมนเดอร์ฟักไข่ นั่นคือวางไข่ สาหร่ายจำนวนหนึ่งจะเข้ามาอาศัยอยู่ในพวกมัน และบางสิ่งที่เรียกว่าการอยู่ร่วมกันก็เกิดขึ้น พูดง่าย ๆ ก็คือการร่วมกันนี้ทำงานเมื่อสิ่งมีชีวิตสองชนิดได้รับประโยชน์ซึ่งกันและกัน ในกรณีนี้ไข่ทำหน้าที่เป็นบ้านของสาหร่ายและสาหร่ายให้ออกซิเจนแก่ไข่ สวยใช่มั้ย

ทากทะเล

Elysia choloroticaเป็นหอยรูปใบไม้ที่เห็นได้ชัดว่าเป็นหนึ่งในพวกที่ไม่พอใจกับชีวิตที่ตนมีและต้องการชีวิตแบบนั้นของผู้อื่น ในการพูดเช่นนี้ เราอ้างอิงจากการศึกษาไม่กี่ชิ้นที่ทำขึ้นเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนี้ ซึ่งก็เหมือนกับมนุษย์หลายๆ คนที่ต้องการจะมีชีวิตอยู่นอกอากาศ เพียงแต่ต้องการอาศัยอยู่บนดวงอาทิตย์เท่านั้น ใช่Elysia choloroticaใช้ชีวิตโดยกินสาหร่ายที่ปล่อยให้มันกินแสงแดด สีเขียวที่มีลักษณะเฉพาะของทากทะเลนี้ได้มาจากสาหร่ายที่มันกินเข้าไป

ปะการัง

ในทางกลับกัน มีสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น ปะการัง ซึ่งเป็นเจ้าของธุรกิจและแทนที่จะขโมยคลอโรพลาสต์จากสาหร่ายกลับลักพาตัวสาหร่ายไป เจ้านายบางคนในเรื่อง ระหว่างสาหร่ายและปะการังยังมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ในกรณีนี้ปะการังเป็นที่หลบภัยของสาหร่ายเพราะไม่มีใครกินนอกจากปะการังที่ใช้สาหร่ายเป็นอาหาร

การสังเคราะห์ด้วยแสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ในที่สุด มีสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ซึ่งไม่ผลิตออกซิเจน) ซึ่งได้แก่ แบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงหรือสีแดง และแบคทีเรียสีเขียว ที่เรียกว่า ไซยาโนแบคทีเรีย

สิ่งที่แบคทีเรียเหล่านี้ทำนั้นไม่ได้ยอดเยี่ยมไม่แพ้กัน เช่นเดียวกับพืช แบคทีเรียสังเคราะห์แสงใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้เติบโตอย่างแข็งแรงและสมบูรณ์ แต่มีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่าและสามารถเติบโตได้แม้ในห้องทดลอง ไม่ใช่โดยตัวมันเอง แต่อยู่ในมือของนักวิจัยที่กระตือรือร้นที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไซยาโนแบคทีเรีย ซึ่งจัดอยู่ในหมวดหมู่ว่าเป็นผู้รับผิดชอบวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่มันมีอยู่

สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงและพอลิเมอร์ชีวภาพเซลลูโลส

ไม่เพียงแต่สิ่งมีชีวิตที่กล่าวถึงเท่านั้นที่ใช้ประโยชน์จากหรือได้ประโยชน์จากการสังเคราะห์แสงของสิ่งมีชีวิต มนุษย์ก็ทำเช่นกัน สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงเช่น พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิดผลิตสารอินทรีย์มากกว่า 180 พันล้านตันในแต่ละปี มาจากการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ ครึ่งหนึ่งของสารอินทรีย์นี้ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ของคาร์โบไฮเดรตที่เรียกว่าพอลิเมอร์ชีวภาพเซลลูโลส ซึ่งเป็นโครงสร้างภายในทั้งหมดของเซลล์ของพืชจำนวนมาก

เซลลูโลสยังเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของไม้ เช่นเดียวกับฝ้ายและเส้นใยสิ่งทออื่นๆ เช่น ป่าน ป่าน และปอกระเจา (ผ้าป่า) ด้วยเหตุนี้เซลลูโลสจึงมีบทบาทสำคัญในชีวิตของมนุษย์มาโดยตลอด ยิ่งกว่านั้น การประยุกต์ใช้อาจเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับวิวัฒนาการของมนุษย์

พบผ้าลินินเนื้อดีและฝ้ายดิบในสุสานของฟาโรห์อียิปต์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นราชวงศ์ของจีนได้มีการทดสอบวิธีแรกในการสร้างพื้นผิวเซลลูโลสที่ใช้สำหรับเขียนและพิมพ์ การสำรวจ การค้า และการสู้รบขึ้นอยู่กับความสามารถของมนุษย์ในการสร้างเรือไม้ ทำใบเรือจากฝ้าย และเชือกจากป่านมานานหลายศตวรรษ

จนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เซลลูโลสและสารชีวโมเลกุลอื่นๆ ที่สกัดได้จากทรัพยากรหมุนเวียนเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเชื้อเพลิง สารเคมี และวัสดุต่างๆ พวกมันถูกแทนที่ด้วยอนุพันธ์ของปิโตรเลียมทีละน้อย การลดลงของทรัพยากรน้ำมันรวมถึงความกังวลในปัจจุบันเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนได้กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจากการพึ่งพาทรัพยากรฟอสซิลไปสู่ทรัพยากรชีวมวลที่สามารถหมุนเวียนได้ ทั้งในแง่ของการผลิตพลังงานและผลิตภัณฑ์พื้นฐาน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการสังเคราะห์ด้วยแสงและสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสง (เช่น พืช) จึงมีความสำคัญต่อชีวิตมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

แหล่งที่มา

• อลอนโซ่ เจ. (2556). การสังเคราะห์ด้วยแสงและสัตว์ .
• อาร์ชิบัลด์ เจ. (2014). หนึ่งบวกหนึ่งเท่ากับหนึ่ง: Symbiosis และวิวัฒนาการของความซับซ้อน บทวิจารณ์โดย Luis Alonso ในSimbiosis : มุมมองแห่งการปฏิวัติของชีวิตและประวัติศาสตร์
• ข่าน อคาเดมี่. (น). ปฏิกิริยา ที่ ขึ้นกับแสง
• มูลนิธิอควอ. (2564). คุณรู้หรือไม่ว่าโฟโต้ซินธีซิสทำงานอย่างไร ? วิดีโอยูทูป
• หลัก, D. (2018). ความลับของ ทากที่ “ขโมย” คลอโรพ ลาสต์จากสาหร่าย
• Martínez, C. และ López, A. (2018). เซลลูโลส: ไฟเบอร์และพลังงาน พืชและชีวมวล
• ยูซีซี+ไอ. (2562). ‘ ไซยาโนแบคทีเรีย’แบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่คิดค้นโลก