CO₂

O₂

H₂O

PGA

2 PGA

PGA + PG(phosphoglycolate)

Malate

Oxaloacetate

Chloroplast + Peroxisome + Mitochondria

Chloroplast + Mitochondria + Nucleus

Peroxisome + Cytoplasm + Nucleus

Chloroplast + Endoplasmic reticulum + Ribosome

เป็นการหายใจโดยใช้ออกซิเจน และได้พลังงานในรูป ATP

เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้พืชสูญเสียพลังงานในรูป ATP เพิ่ม และสามารถช่วยรักษาสมดุลของ ATP ได้

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นคือ PGA เท่านั้น

เป็นปฏิกิริยาที่พบมากในพืช C4 และ CAM

Heterotroph

CAM Plants

C4 Plants

C3 Plants

มักเกิดขึ้นในช่วงที่สภาพอากาศร้อน

ปากใบของพืชจะปิด

คาร์บอนไดออกไซด์จับกับ RuBP ได้ดีขึ้น

ออกซิเจนจับกับ RuBP ได้ดีขึ้น

กรดออกซาโลแอซีติก (OAA)

กรดฟอสโฟกลีเซอริก (PGA)

กรดฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์(PGAL)

กรดมำลิก(Malic acid) หรือ แอสปำร์ติก (Aspartic acid)

ใบพืช C3

ใบพืช C4

ใบพืช CAM

ใบพืช C4 และ ใบพืช CAM

พืชมีอัตราการดูดกลืนพลังงานแสงและคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากขึ้น

พืชจะมีอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิสูงขึ้น และทำให้เกิดกระบวนการโฟโตเรสไพเรชันขึ้น

พืชตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ที่เซลล์มีโซฟิลล์ได้มากขึ้น จึงส่งผ่านคาร์บอนอะตอมไปยังกระบวนการโฟโตเรสไพเรชันได้มากขึ้น

สามารถเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบันเดิลชีทได้มากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับความเข้มข้นของออกซิเจน จึงทำให้ปฏิกิริยาการตรึงออกซิเจนโดย RuBP เกิดได้น้อยลง

พืช C4 จะมีการตรึงคาร์บอน 2 ครั้ง โดยครั้งที่ 1 เกิดที่ bundle sheath cell และครั้งที่ 2 เกิดที่mesophyll cell

CO₂ ละลายในไซโทพลาสซึม และแตกตัวเป็น HCO₃⁻ และทำปฏิกิริยากับPEP) โดยมีเอนไซม์ PEP carboxylase ได้เป็น oxaloacetate (OAA)

OAA รับอิเล็กตรอนจาก NADPH เปลี่ยนเป็น malate และเคลื่อนย้ายผ่าน plasmodesmata สู่อีกเซลล์หนึ่ง

malate จะสลายเป็น pyruvate โดยการปล่อย CO₂ เพื่อเข้าสู่วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์และสูญเสียอิเล็กตรอนให้กับ NADP⁺

กระบวนการการตรึงคาร์บอนในพืช C4 ถูกเรียกว่า C₄ cycle หรือ Hatch–Slack Pathway

pyruvate จะถูกส่งไปที่ mesophyll cell และถูกเติม P_i เพื่อให้กลายเป็น phosphoenolpyruvate เพื่อนำมาใช้ใน Hatch–Slack Pathway ต่อไป

Calvin cycle ในพืช C4 เกิดที่ mesophyll cell

การตรึงคาร์บอนในพืช C4 มีการตรึงสารประกอบอนินทรีย์ของคาร์บอน 2 ครั้ง เป็นกลไกที่ส่งผลให้ช่วยเพิ่มความเข้มข้นของ CO₂ ในพืช C4

ชั้นมีโซฟิลล์เท่านั้น

บันเดิลชีท

ชั้นแพลิเสดมีโซฟิลล์

ชั้นมีโซฟิลล์และบันเดิลชีท

2 ครั้ง เกิดที่ mesophyll และ bundle sheath cells

2 ครั้ง เกิดในเซลล์เดียวกันแต่ต่างเวลา

1 ครั้งเกิดที่ mesophyll

1 ครั้ง เกิดใน bundle sheath cells

แวคิวโอล

คลอโรพลาสต์

ไซโทพลาสซึม

ลิวโคพลาสต์

PGA

PEP

OAA

RuBP

Mesophyll

Sponge cell

Palisade celll

Bundle sheath

PEP

PGA

OAA

Malic acid

C4 และCAM มีจำนวนครั้งของการตรึงCO2ต่างกัน คือ 2 ครั้งและ 1 ครั้ง ตามลำดับ

C3 และCAM มีวัฏจักรคัลวินเกิดขึ้นในเวลาต่างกัน คือ กลางวันและกลางคืน ตามลำดับ

C4 และCAM มีวัฏจักรคัลวินเกิดขึ้นที่ตำแหน่งของเซลล์ต่างกัน คือ Bundle sheath cell และ Mesophyll cell ตามลำดับ

C4 และ CAM มีเอนไซม์ที่ใช้ในการตรึง CO₂ ต่างกัน คือPEP carboxylase และ RuBP carboxylase ตามลำดับ

ในเวลากลางคืนพืชกลุ่มนี้เปิดรูปากใบ ตรึงคาร์บอนที่อยู่ในรูปของ HCO₃⁻ โดยจะทำ

ปฏิกิริยากับ PEP ได้เป็น OAA โดยใช้เอนไซม์ PEP carboxylase

OAA จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดมาลิกและเก็บสะสมไว้ในแวคิวโอลในmesophyll cell

ในเวลากลางวันรูปากใบจะปิดกรดมาลิกจะถูกลำเลียงออกจากแวคิวโอลสลายเป็นกรดไพรูวิกและ CO₂ โดย CO₂ จะถูกนำเข้าสู่วัฏจักรคัลวินในคลอโรพลาสต์ในmesophyll cell

กรดไพรูวิกจะถูกเปลี่ยนกลับเป็น PEP อีกครั้งในmesophyll cell

1 ข้อ

2 ข้อ

3 ข้อ

4 ข้อ

ความเข้มแสงสูงสุดที่พืชยังสังเคราะห์ด้วยแสงได้

ความเข้มแสงที่ทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง = อัตราการหายใจ

ความเข้มแสงที่ทำให้พืชเปิดปากใบ

ความเข้มแสงที่ทำให้เกิด photorespiration สูงสุด

ความเข้มแสงที่สูงสุดซึ่งพืชไม่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มได้อีก

ความเข้มแสงที่ต่ำที่สุดที่ทำให้พืชมีชีวิตรอด

ความเข้มแสงที่ปากใบเปิดกว้างที่สุด

ความเข้มแสงที่ทำให้เกิด photoinhibition

ปัจจัยที่มีมากที่สุดในสิ่งแวดล้อม

ปัจจัยที่มีอยู่น้อยที่สุด ณ ขณะนั้น และจำกัดอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

ปัจจัยที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง

ปัจจัยที่ทำให้พืชไม่สามารถหายใจได้

เมื่อพืชได้รับน้ำเพียงพอ อัตราการเปิดปากใบจะลดลง จึงลดอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

ถ้าพืชขาดธาตุอาหารอย่างแมกนีเซียม จะไม่มีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง

ความเข้มแสงมีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่เมื่อถึงระดับหนึ่ง อัตราการสังเคราะห์จะคงที่

อุณหภูมิที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ จะช่วยเพิ่มอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงอย่างไม่สิ้นสุด

Light compensation point

CO₂ compensation point

CO₂ saturation point

Photoinhibition point

ความเข้มข้น CO₂ ที่ทำให้ photorespiration สูงที่สุด

ความเข้มข้น CO₂ ที่อัตราการตรึงคาร์บอนเท่ากับอัตราการหายใจ → การสังเคราะห์สุทธิ = 0

ความเข้มข้น CO₂ ที่ทำให้ปากใบปิด

ความเข้มข้น CO₂ ที่ทำให้เกิดการคายน้ำสูงสุด

พืช C₄ ได้ประโยชน์มากกว่าจากการเพิ่ม CO₂ ในบรรยากาศ

พืช C₃ ตอบสนองต่อการเพิ่ม CO₂ ได้ชัดเจนกว่าพืช C₄

อัตราการตรึง CO₂ ของพืช C₄ เพิ่มขึ้นต่อเนื่องเมื่อ CO₂ สูงขึ้น

พืช C₃ และ C₄ ไม่มีความแตกต่างในการใช้ CO₂

น้ำเป็นสารตั้งต้นของการแตกน้ำในปฏิกิริยาแสง

การขาดน้ำทำให้ปากใบปิด → CO₂ เข้าน้อยลง

น้ำมากเกินไปทำให้การคายน้ำลดลงมากเกินไป ส่งผลต่อการดูดแร่ธาตุ

น้ำไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยตรง

มีเอนไซม์ Rubisco ที่ไม่ใช้ O₂

มีกลไกเพิ่มความเข้มข้น CO₂

ไม่มี Calvin cycle

มีการแตกน้ำมากกว่า