1. กลไกการเพิมความเข้ มข้ นของ CO2 ในพืช CAM
่

2. จุดประสงค์ การเรี ยนรู้ เพื่อให้ นักเรียนสามารถ
1. สืบค้นข้อมูลและอธิบายเก่ ียวกบกลไกลการเพ่ มความ
ั ิ
เข้ มข้ นของ CO2 ของพช CAMื
2. วิเคราะห์ อธิบาย และเปรียบเทียบการสังเคราะห์ ด้วย
แสงของพืช C3 พืช C4 และพช CAM ื

3. พืชบางชนิดเจริญได้ ในที่แห้ งแล้ งซึ่งในเวลากลางวัน
สภาพแวดล้อมจะมีความชืนต่า และอุณหภมสูง ทาให้พช
้ ํ ู ิ ํ ื
สูญเสียนําทางปากใบมาก พชท่ เจริญในพนท่ แห้งแล้ง จงมี
้ ื ี ื้ ี ึ
ววฒนาการ ท่ จะลดการสูญเสียนํา โดยการลดรูปของใบให้มี
ิั ี ้
ขนาดเลกลง และปากใบปิดในเวลากลางวน หรือมีลาต้น
็ ั ํ
อวบนํา เพ่ ือจะสงวนรักษานําไว้ใช้ในกระบวนต่างๆ สาหรับ
้ ้ ํ
การใช้แก๊ส CO2 ในการสังเคราะห์ ด้วยแสงนัน เกิดได้ น้อย
้
มาก เน่ ืองจากแก๊ส CO2 แพร่ เข้ าไปในใบไม่ ได้ ดังนันพืช้
พวกนีจงมีวธีการตรึง CO2 ท่ แตกต่างไปจากพช C3 และ
้ึ ิ ี ื
พช C4
ื

4. พช CAM คือ พืชทีอยู่ในวงศ์ Crassulaceae
ื ่
Crassulacean Acid Metabolism plant –
CAM เป็ นพืชทีอยู่ในทีทแห้ งแล้ ง พวกซีโรไฟต์ (xerophyte)
่ ่ ี่
มักเป็ นพืชอวบนํา (succulent) เช่ น กระบองเพชร กล้ วยไม้
้
อะกาเว สั บปะรด และพืชพวกคราสซูลาซีอี (family
crassulaceae) ได้ แก่ ต้ นกุหลาบหิน ต้ นควําตายหงายเป็ น แก้ ว
่
มังกร เศรษฐี หมื่นล้ าน สั บปะรดสี นมตําเลีย ลินมังกร
้

5. กลไกการสังเคราะห์ด้วยแสงของพชกล่ ุมนีจะมีการ
ื ้
ตรึง CO2 2 ครัง คล้ายๆ กบพช C4 แต่ ต่างเวลากัน โดยมี
้ ั ื
สารอินทรี ย์ท่ เป็ นตัวรับ HCO3- ซึ่งเป็ นการปรั บตัวให้ ทน
ี
อย่ ูในสภาพแวดล้อมท่ มีอุณหภมสูงและขาดแคลนนําได้
ี ู ิ ้

6. กลไกการตรึง CO2 ของพืช CAM
ในเวลากลางคืนอากาศมีอุณหภูมต่า และความชืนสูง
ิ ํ ้
ปากใบพืชดังกล่ าวข้ างต้ นจึงเปิ ด แก๊ ส CO2 จะเข้ าทาง
ปากใบไปยังเซลล์ มีโซฟิลล์ สารประกอบ PEP จะตรึง
CO2 ไว้โดยอาศัยเอนไซม์ PEP Carboxylase แล้ว
เปลี่ยนเป็ นสาร OAA ซึ่งเป็ นสารที่มีคาร์ บอน 4
อะตอม และเปล่ ียนเป็น กรดมาลิก(malic acid)
แล้ วเคลื่อนย้ ายมาสะสมไว้ ในแวคิวโอล

7. ในเวลากลางวัน เมือเริ่มมีแสงปากใบพืชจะปิ ดเพือลดการสู ญเสี ย
่ ่
นํา กรดมาลก(malic acid) จะถูกลําเลียงจากแวคิวโอลเข้าสู่
้ ิ
คลอโรพลาสต์ พืชจะมีกระบวนการเปลียนกรดมาลิก (malic
่
acid) เป็ น CO2 และกรดไพรูวก ซ่ึง CO2 จะถูกตรึงเข้าสู่
ิ
วัฏจกรคลวินในคลอโรพลาสต์ได้ตามปกติ และเนื่องจากการปิ ด
ั ั
ปากใบ ทาให้ CO2 แพร่ ออกนอกใบได้ ยาก ความเข้ มข้ นของ
ํ
CO2 ในเซลล์สูง ทาให้อตราโฟโตเรสไพเรชันจงลดลงอย่าง
ํ ั ึ
มาก

8. ส่ วนกรดไพรู วกจะถูกเปลี่ยนเป็ น PEP โดยใช้ พลังงาน
ิ
ATP จากปฏกริยาแสง เพ่ อไปทาหน้าท่ ตรึง HCO3-
ิ ิ ื ํ ี
ต่อไป เม่ ือมีแสงกรดมาลก (malic acid) ที่ปล่ อย
ิ
ออกมาจากแวควโอล ก็จะไปยับยังเอนไซม์ PEP
ิ ้
Carboxylase ท่ กระต้ ุนปฏกริยาตรึง CO2 ของ PEP
ี ิ ิ

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

13. กุหลาบหน
ิ
ต้นคว่าตายหงายเป็น
ํ

14. ศรนารายณ์

16. ลินมังกร
้

17. อะกาเว

18. CAM - plants
กระบองเพชร ว่ านหางจระเข้ สับปะรด
ตรึง CO2 2 ครัง ้
ครังท่ ี 1 - เกดกลางคน
้ ิ ื
• PEP เกิดเป็ น malic acid
ครังท่ ี 2 - เกดกลางวน
้ ิ ั
• malic acid จะเกิดปฏิกิริยา decarboxylation ได้
CO2 เข้ า clavin cycle

19. พชบางชนิด เช่น สับปะรด เป็นพชท่ มีการตรึง CO2
ื ื ี
ได้ 2 แบบ กล่าวคอ เม่ ืออย่ ูในสภาพแวดล้อมท่ เหมาะสม
ื ี
จะสังเคราะห์ ด้วยแสง โดยใช้ วัฎจกรคลวนเพียงอย่าง
ั ั ิ
เดียว เหมือนพืช C3 แต่ถ้าอย่ ูในสภาพแวดล้อมท่ ไม่
ี
เหมาะสม เช่น การขาดแคลนนํา อุณหภูมิสูง หรื อดิน
้
เคม สับปะรดจะแสดงการตรึง CO2 แบบพืช CAM ได้
็

22. ลักษณะ C3 C4 CAM
1. ผลผลตตวแรก
ิ ั
PGA OAA OAA
ของการตรึง CO2
2. เอนไซม์ ตวแรกที่
ั PEP PEP
Rubisco
ตรึง CO2 carboxylase carboxylase
ไม่มี
คลอโรพลาสต์ มีในเซลล์
3. โครงสร้างของใบ ใบอวบนํา
้
ในเซลล์ บันเดิล บันเดิลชีท
ชีท

23. ไม่เกดการ
ิ
ประมาณ 25%
4. โฟโตเรสไปเร สู ญเสี ย C โดย ไม่เกดโฟโต
ิ
ของ C ทีถูกตรึง
่
ชัน โฟโตเรส เรสไปเรชัน
จะสู ญเสี ยออกไป
ไปเรชัน
5. ผลของก๊ าซ O2 ยบย้งการตรึง
ั ั ไม่ยบย้งการ ไม่ยบย้งการ
ั ั ั ั
CO2 ตรึง CO2 ตรึง CO2
6. CO2
Compensation 0 -110 ppm 1-10 ppm 1-10 ppm
point
7. ประสิ ทธิภาพ
ต่า
ํ สู ง สู ง
การใช้ นํา
้

24. พืชC3 พืช C4
บันเดิลชีท มี /ไม่ มี มี
คลอโรพลาสต์ ไม่ มี มี
ในบันเดิลชีท 1 ครัง ้ 2 ครัง
้
จํานวนครั งของการตรึง CO2
้
สารที่ใช้ ตรึง CO2 RuBP 1-PEP, 2- RuBP
สารตวแรกท่ เกิดจากการตรึง
ั ี
CO2 PGA (3C) OAA (4C)
photorespiration มี มีน้อยมาก
บางชนิดไม่ มีเลย
ปริมาณนําที่ใช้ ในการเจริญเติบโต 450-950 กรั ม
้ 250-350 กรัม
เมื่อเทียบกับนําหนักแห้ง
้
ของพืช 1 กรัม

25. C4 CAM
จานวนครังของการตรึง CO2
ํ ้ 2 2
เวลาท่ เกดการตรึง CO2
ี ิ Day Night
Calvin cycle เกด
ิ เกด
ิ
สารท่ ใช้ตรึง CO2
ี 1- PEP 1- PEP
2-RuBp 2-RuBp
แหล่ งสร้ าง PGAL เซลล์ บน เซลล์ ท่ มี
ั ี
เดิลชีท chloroplast
ปริมาณนําท่ ใช้
้ ี 250-350 50-55 กรัม