-
@ HereTong
2024-11-26 18:30:54กระบวนการสังเคราะห์แสง(Photosynthesis)
คือกระบวนการที่พืชใช้แสงจากดวงอาทิตย์ในการผลิตพลังงาน โดยการเปลี่ยนพลังงานแสงให้กลายเป็นพลังงานเคมีในรูปของน้ำตาล ซึ่งพืชใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ (chloroplasts) ของเซลล์พืช
กระบวนการโดยรวมก็คือ แสงจากดวงอาทิตย์ → การดูดซับแสงโดยคลอโรฟิลล์ → การแยกน้ำเป็นออกซิเจนและสร้างพลังงาน (ATP, NADPH) → การใช้ CO₂ เพื่อสร้างน้ำตาล
กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของพืชเท่านั้น แต่ยังเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตออกซิเจนในบรรยากาศและเป็นแหล่งพลังงานสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดทั่วโลกด้วย
แล้วแป้งหล่ะ
ส่วนการเก็บพลังงานของพืชในรูปของ แป้ง เกิดขึ้นหลังจากกระบวนการสังเคราะห์แสง ซึ่งในกระบวนการนี้ พืชจะใช้พลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ในการผลิตน้ำตาลกลูโคสผ่านการสังเคราะห์แสง เมื่อพืชมีปริมาณน้ำตาล (กลูโคส) เกินความต้องการในการใช้พลังงานทันที มันจะทำการเก็บน้ำตาลส่วนเกินในรูปของ แป้ง โดย กระบวนการสังเคราะห์แป้ง (Starch synthesis) ซึ่งจะถูกเก็บในรูปของแป้งที่มีโครงสร้างเป็นโมเลกุลใหญ่ที่ประกอบด้วยหน่วยของกลูโคสหลายๆ โมเลกุล ซึ่งจะเก็บไว้ในอวัยวะต่างๆ เช่น ราก ลำต้น และเมล็ด
เมื่อพืชต้องการพลังงานในช่วงที่ไม่มีแสง เช่น ตอนกลางคืน หรือในช่วงที่ต้องการพลังงานสำหรับการเจริญเติบโต พืชจะทำการ ย่อยแป้งกลับเป็นกลูโคส ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การย่อยแป้ง (Starch breakdown) หรือ Hydrolysis เพื่อให้พลังงานแก่เซลล์ต่างๆ กระบวนการนี้ช่วยให้พืชสามารถเก็บพลังงานในรูปของแป้งเพื่อใช้งานเมื่อจำเป็น และยังเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับมนุษย์และสัตว์ที่กินพืช
ทีนี้มาถึงคำถามสำคัญอีกอันนึง ที่ผมเคยสงสัย (ไม่รู้มีคนสงสัยไหมนะ 555)
แล้วไขมันในพืชหล่ะ อโวคาโด ทำไมมีไขมันเยอะจังวะ 555 ไขมันในพืช เช่น อโวคาโด เกิดขึ้นผ่านกระบวนการ การสังเคราะห์ไขมัน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการการสร้างสารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช พืชสังเคราะห์ไขมันโดยการเชื่อมต่อโมเลกุลของกรดไขมันกับกลีเซอรอล (Glycerol) เพื่อสร้าง ไตรกลีเซอไรด์ ซึ่งเป็นรูปแบบที่เก็บไขมันในพืช
กระบวนการนี้เริ่มต้นที่ คลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นสถานที่หลักในการ สังเคราะห์แสง (photosynthesis) พืชจะสังเคราะห์ กลูโคส จากแสงอาทิตย์และคาร์บอนไดออกไซด์ โดยกระบวนการนี้จะผลิตพลังงานในรูปของ ATP และ NADPH ซึ่งใช้ในกระบวนการต่างๆ รวมถึงการสร้างกรดไขมัน. กรดไขมัน ที่ได้จากการสังเคราะห์แสงจะถูกส่งไปที่ ไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์เพื่อ การแปรรูปต่อ
ใช่ครับ พืชก็มีไมโตคอนเดรีย ในไมโตคอนเดรียนั้น กระบวนการวัฏจักรเครบส์ (Krebs Cycle) จะผลิต Acetyl-CoA เป็นผลพลอยได้จากการสลายคาร์โบไฮเดรต นอกจากนี้ไมโตคอนเดรียยังมีบทบาทสำคัญในการผลิต ATP และ NADPH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Hydrogen ตัวขับเคลื่อนใน Calvin Cycle เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนไดออกไซด์) ที่จำเป็นในกระบวนการสังเคราะห์ไขมันส่วนใหญ่มาจากคลอโรพลาสต์ แต่บางส่วนสามารถเกิดจากกระบวนการในไมโตคอนเดรีย
การที่พืชมี ไมโตคอนเดรีย อยู่ด้วยนั้น จะเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญในการผลิตพลังงานในเซลล์พืช ไมโตคอนเดรียมีหน้าที่หลักในการสังเคราะห์ ATP จากการฟอสโฟรีเลชัน (Oxidative Phosphorylation) ซึ่งใช้เป็นพลังงานในการทำกระบวนการต่างๆ ของเซลล์ รวมถึงการสังเคราะห์กรดไขมันด้วย แม้ว่าพืชจะมีการสังเคราะห์แสงใน คลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นที่ที่แสงแดดถูกใช้ในการสร้างพลังงานในรูปของ กลูโคส แต่ ไมโตคอนเดรีย ก็มีบทบาทสำคัญในการสร้างกรดไขมันที่ไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว เช่น กรดโอเลอิก โดยการนำ Acetyl-CoA (สารตั้งต้นที่ได้จากการย่อยสลายของคาร์โบไฮเดรตและไขมัน) ไปผ่านกระบวนการ Fatty Acid Synthesis ซึ่งทำให้เกิดกรดไขมันที่มีพันธะคู่หรือพันธะเดี่ยวในสายโซ่ของคาร์บอน การสังเคราะห์ไขมันในพืชเกิดขึ้นในทั้งคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรียขึ้นอยู่กับลักษณะของกรดไขมันและขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในแต่ละเซลล์
พอมาตรงนี้ผมก็อุทานเบาๆว่า ชิบหายละ แล้วมันเลือกยังไงวะ sat mono poly เอาอะไรเท่าไหร่? คือว่าพืชมีระบบการเลือกจัดเก็บไขมันในรูปแบบต่างๆ เช่น ไขมันอิ่มตัว (saturated fats), ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (monounsaturated fats), และ ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (polyunsaturated fats) ซึ่งการเลือกใช้ไขมันแต่ละประเภทมีความเกี่ยวข้องกับลักษณะของพืชและการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไป ประมาณว่า
ไขมันอิ่มตัว (Saturated fats)
เริ่มต้นจากกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ผลิตสารตั้งต้นเช่น Acetyl-CoA และ Malonyl-CoA ในคลอโรพลาสต์ กระบวนการสังเคราะห์กรดไขมัน (Fatty Acid Synthesis) จะใช้เอนไซม์ Fatty Acid Synthase (FAS) ในการเชื่อมต่อคาร์บอนทีละ 2 หน่วย เพื่อขยายสายโซ่กรดไขมัน ในการสร้างกรดไขมันอิ่มตัวขั้นตอนนี้ กรดไขมันจะขยายสายโซ่โดยไม่มีการเกิดพันธะคู่ ทำให้เกิดกรดไขมันอิ่มตัว เช่น palmitic acid (C16:0) หรือ stearic acid (C18:0) กรดไขมันอิ่มตัวเหล่านี้จะถูกนำไปสร้าง triacylglycerols (TAG) ซึ่งเป็นไขมันสะสมในพืช หรือถูกแปลงเป็นส่วนหนึ่งของ glycosylglycerols ในเยื่อหุ้มเซลล์ เพื่อให้โครงสร้างเซลล์เสถียร และป้องกันการสูญเสียน้ำ จะเห็นได้ว่า กรดไขมันอิ่มตัวสร้างขึ้นจากการขยายสายโซ่คาร์บอนโดยตรง โดยไม่มีการเติมพันธะคู่ในขั้นตอนใดเลย
พวกพืชที่สะสมไขมันอิ่มตัวมักจะทำเพื่อการเก็บรักษาพลังงานในสภาวะที่สภาพแวดล้อมอาจทำให้พืชต้องทนต่อความหนาวเย็นหรือสภาพแห้ง เช่น พืชที่เติบโตในพื้นที่หนาวเย็นหรือในพื้นที่ที่มีการขาดแคลนน้ำมักจะสะสมไขมันอิ่มตัวมากกว่า เพราะไขมันอิ่มตัวสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดีและไม่เกิดการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว
ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (Monounsaturated fats)
เริ่มต้นจากการสังเคราะห์กรดไขมันที่เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของพืช โดยกรดไขมันที่ได้จะเป็นกรดไขมันอิ่มตัว เช่น กรดปาล์มิติก (Palmitic acid) ซึ่งมีพันธะคาร์บอนเดี่ยวระหว่างคาร์บอนทั้งสองตัวในโครงสร้าง พืชสามารถเปลี่ยนกรดไขมันอิ่มตัวนี้ให้กลายเป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (monounsaturated fatty acid) ได้ โดยใช้เอนไซม์ที่เรียกว่า Δ9-desaturase (เดลต้า-9 เดซาทูเรส) โดยใช้ออกซิเจนและอิเล็กตรอนจาก NADH หรือ NADPH เพื่อนำพันธะคู่ลงในสายโซ่ของกรดไขมัน ซึ่งจะเพิ่มพันธะคู่ที่ตำแหน่งที่ 9 ของกรดไขมันอิ่มตัว เช่น การเปลี่ยนกรดปาล์มิติก (C16:0) ให้เป็น กรดโอเลอิก (Oleic acid, C18:1) ซึ่งเป็นไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวชนิดหนึ่งที่พบได้มากในพืช หลังจากที่กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวเช่น กรดโอเลอิก ถูกสังเคราะห์แล้ว พืชจะนำกรดไขมันนี้มาจัดเก็บในรูปแบบของ triacylglycerols (TAG) ซึ่งเป็นรูปแบบของไขมันที่สะสมในเซลล์พืช เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในอนาคตโดยจะสะสมใน เยื่อหุ้มเซลล์ และ สารละลายของเซลล์ เช่นใน เมล็ดพืช ที่จะใช้ไขมันเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานในการเจริญเติบโตของต้นอ่อน
ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวมีความยืดหยุ่นมากกว่าไขมันอิ่มตัว ทำให้พืชสามารถปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดีขึ้น โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิแปรปรวน การสะสมไขมันไม่อิ่มตัวช่วยรักษาความเสถียรของเมมเบรนเซลล์ในสภาวะที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และยังสามารถรักษาความยืดหยุ่นของเซลล์ได้ดี (เช่น อุณหภูมิที่เย็นจัดหรือร้อนจัด) ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวมีความหนาแน่นสูงในเชิงพลังงานด้วยเหมือนกัน ดังนั้นพืชจึงสะสมไขมันเหล่านี้เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในช่วงที่ขาดแคลนแสงแดดหรือในฤดูกาลที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโต นอกจากนี้ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวมีความต้านทานการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ดีกว่าไขมันอิ่มตัว ซึ่งทำให้พืชสามารถเก็บรักษาไขมันได้นานขึ้นโดยไม่เสื่อมสภาพไปเร็วเมื่อโดนแสงแดดหรือออกซิเจน แล้วยังช่วยสร้างเกราะที่ป้องกันไม่ให้ความชื้นระเหยออกไปจากเซลล์พืชได้ง่ายๆอีกด้วย ไขมันชนิดนี้พบได้บ่อยในพืชที่เติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิอบอุ่นถึงร้อน เช่น อโวคาโด และมะกอก
ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (Polyunsaturated fats)
เนื่องจากไขมันประเภทนี้มีบทบาทสำคัญในการช่วยพืชปรับตัวให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย เช่น ความร้อนจัด หรือการขาดน้ำ โดยมีคุณสมบัติในการรักษาความยืดหยุ่นของเซลล์และเมมเบรนเซลล์ ซึ่งช่วยให้พืชสามารถคงชีวิตและเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่ยากลำบาก การสะสมไขมันเหล่านี้ยังมีส่วนช่วยในการเก็บพลังงานในระยะยาวสำหรับช่วงที่ไม่สามารถรับแสงแดดได้ดี ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนจึงพบในพืชที่เติบโตในพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพ เช่น เมล็ดธัญพืชและพืชน้ำ พืชเหล่านี้จะสะสมไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนที่มีกรดไขมันโอเมก้า-3 และโอเมก้า-6 ซึ่งมีบทบาทในการส่งเสริมการสื่อสารระหว่างเซลล์และกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ ที่ช่วยพัฒนาการเจริญเติบโตและการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก
โดยที่โอเมก้า-3 มีคุณสมบัติในการช่วยพืชทนต่อสภาพแวดล้อมที่เย็นหรือมีความเครียดจากการขาดน้ำ ซึ่งไขมันชนิดนี้มีจุดหลอมเหลวต่ำช่วยให้เมมเบรนเซลล์ยังคงยืดหยุ่นและไม่แข็งตัวที่อุณหภูมิที่ต่ำ
โอเมก้า-6 ถูกสร้างขึ้นในพืชที่ต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงหรือแสงแดดที่แรง ช่วยให้เซลล์พืชมีความเสถียรในสภาวะที่ร้อนจัด และส่งเสริมการเจริญเติบโตในช่วงที่มีแสงแดดมาก
ทีนี้มีจุดนึงที่น่าสนใจครับ ว่าด้วย การเสริมสร้างการป้องกันความเครียด พืชบางชนิดที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ต้องเผชิญกับความเครียดจากสภาพอากาศ เช่น แสงแดดที่แรง จะมีการสะสมโอเมก้า-6 ในปริมาณสูง เพื่อปกป้องเซลล์จากการทำลายที่เกิดจากอนุมูลอิสระและการสลายตัวของเซลล์ ในขณะที่พืชที่เติบโตในสภาพแวดล้อมที่เย็นหรือมีความชื้นสูง อาจจะสะสมโอเมก้า-3 เพื่อปรับสมดุลและรักษาความยืดหยุ่นของเมมเบรนเซลล์ในอุณหภูมิที่ต่ำ ยกตัวอย่างเช่น เมล็ดแฟลกซ์ (Flaxseeds) มีปริมาณโอเมก้า-3 สูง ซึ่งทำให้พืชสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดได้ เมล็ดทานตะวัน มีโอเมก้า-6 สูง ซึ่งช่วยให้พืชสามารถเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีแสงแดดแรงได้
การเลือกสัดส่วนของไขมันทั้งสองชนิดจึงเป็นกลยุทธ์ที่พืชใช้ในการปรับตัวตามสภาพแวดล้อมและความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมนั่นเองครับ ทีนี้ เรื่องโอเมก้า3 ที่เรารู้กันแล้วคือ ในพืชนั้นร่างกายเอามาใช้ได้น้อยมาก เพราะมันคือ ALA หรือ alpha-linolenic acid จากกระบวนการเดิมเมื่อ พืชดูดซับแสงจากดวงอาทิตย์ผ่านคลอโรฟิลล์ในใบจนสังเคราะห์แสงเป็นน้ำตาลมาแล้ว น้ำตาลที่ได้จากการสังเคราะห์แสงจะถูกใช้ในการผลิตกรดไขมัน โดยเริ่มจากการเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็น Acetyl-CoA ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสังเคราะห์กรดไขมัน. Acetyl-CoA จะรวมตัวกับโมเลกุลอื่นๆ เพื่อสร้างกรดไขมันในรูปของกรดไขมันไม่อิ่มตัว (unsaturated fatty acids) สำหรับกรดไขมันโอเมก้า-3 กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มพันธะคู่ที่ตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงในสายคาร์บอนของกรดไขมัน. กรดไขมันโอเมก้า-3 ส่วนใหญ่ในพืชคือ alpha-linolenic acid (ALA) ซึ่งมี 18 คาร์บอนและ 3 พันธะคู่ หมายถึงมีโครงสร้างที่มีอะตอมของคาร์บอน 18 ตัว และมีพันธะเคมีที่ไม่สามารถจับกันเป็นพันธะเดี่ยวในสามตำแหน่งของสายคาร์บอนอยู่ 3 ตำแหน่ง
การที่ ALA (alpha-linolenic acid) มี 3 พันธะคู่ ในโมเลกุลของมันทำให้มันจัดเป็นไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (polyunsaturated fat) พันธะคู่เหล่านี้จะทำให้โครงสร้างของกรดไขมันโค้งงอ หรือมีลักษณะ "ไม่ตรง" ซึ่งทำให้โมเลกุลของไขมันไม่สามารถบีบอัดเข้ากันได้แน่นเหมือนไขมันอิ่มตัว ซึ่งมีการจัดเรียงตัวในลักษณะที่เป็นเส้นตรง ทำให้มันกลายเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง เช่น เนยสัตว์หรือน้ำมันปาล์มนั่นเอง
เนี่ย หมกมุ่นกับอะไรที่ #กูต้องรู้มั๊ย 55555 จริงๆมันก็ไม่ได้มีประโยชน์อะไรต่อชีวิตมากเลยครับ เอามาลงไว้ให้เพราะนึกได้ว่าเคยแพลมๆไว้แล้วหายต๋อมไป
คำถามคือ จะรู้ไปทำไม!!!! 555555
pirateketo
#Siripun