ปฏิกิริยาแอแนบอลิซึม: คำจำกัดความ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และเคมีสังเคราะห์

ปฏิกิริยาแอแนบอลิซึม: คำจำกัดความ, การสังเคราะห์ด้วยแสงและกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี – กระบวนการที่ร่างกายได้รับพลังงานเรียกว่าการเผาผลาญ เมแทบอลิซึมยังคงแบ่งออกเป็น 2 คือ แคแทบอลิซึมและแอแนบอลิซึม ในโอกาสนี้ Seputartahu.co.id จะหารือเกี่ยวกับกระบวนการเกิดปฏิกิริยาแอแนบอลิซึมที่เกิดขึ้นในร่างกายอย่างไรและอย่างไร ลองดูบทความด้านล่างเพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม

ปฏิกิริยาแอแนบอลิซึม: คำจำกัดความ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และเคมีสังเคราะห์

---

แอแนบอลิซึมหรือการสังเคราะห์ทางชีวภาพหรือการดูดซึมเป็นกระบวนการรวบรวมสารประกอบเคมีอย่างง่ายให้เป็นสารประกอบหรือโมเลกุลทางเคมีที่ซับซ้อน สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้มักเรียกว่าสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ โมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นอาจมีหลายรูปแบบ เช่น กรดนิวคลีอิก ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน เหตุการณ์นี้ต้องใช้พลังงานจากภายนอก จากนั้นพลังงานนั้นจะถูกใช้เพื่อจับสารประกอบเชิงเดี่ยวให้เป็นสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น ปฏิกิริยาแอแนบอลิซึมต้องใช้พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาแคแทบอลิซึม

ปฏิกิริยาในเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:

อันดับแรกปฏิกิริยาแอแนบอลิซึมคือปฏิกิริยาการก่อตัว กล่าวคือ การสังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่จากโมเลกุลธรรมดาหรือโมเลกุลเล็ก กระบวนการแอแนบอลิซึมต้องใช้พลังงาน และกระบวนการนี้เรียกว่าปฏิกิริยาจากภายนอก

ที่สองปฏิกิริยาแคแทบอลิซึมคือปฏิกิริยาสลาย แคทาบอลิซึมคือการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ให้กลายเป็นโมเลกุลที่ง่ายขึ้นพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาเอ็กเซอร์โกนิก ผลรวมของปฏิกิริยาแอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึมเรียกว่าเมแทบอลิซึม (การก่อตัวและการสลาย) ตัวอย่างของกระบวนการแคแทบอลิซึมคือการหายใจ ในขณะที่ตัวอย่างของกระบวนการแอแนบอลิซึมคือการสังเคราะห์ด้วยแสง (Green et al, 1988)

แอแนบอลิซึมประกอบด้วยสามขั้นตอนพื้นฐาน ประการแรก การผลิตสารตั้งต้น เช่น กรดอะมิโน โมโนแซ็กคาไรด์ และนิวคลีโอไทด์ ประการที่สอง คือการกระตุ้นสารประกอบเหล่านี้ให้อยู่ในรูปแบบปฏิกิริยาโดยใช้พลังงานจาก ATP ประการที่สาม การรวมกันของสารตั้งต้นเหล่านี้ให้เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อน เช่น โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์ ไขมัน และกรดนิวคลีอิก แอแนบอลิซึมที่ใช้พลังงานแสงเรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง ในขณะที่แอแนบอลิซึมที่ใช้พลังงานเคมีเรียกว่าการสังเคราะห์ทางเคมี

ผลลัพธ์ของแอแนบอลิซึมมีประโยชน์ในการทำงานที่จำเป็น ผลลัพธ์เหล่านี้รวมถึงไกลโคเจนและโปรตีนเป็นเชื้อเพลิงในร่างกาย กรดนิวคลีอิกสำหรับการคัดลอกข้อมูลทางพันธุกรรม โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตประกอบเป็นโครงสร้างร่างกายของสิ่งมีชีวิต ทั้งในเซลล์และนอกเซลล์ หากการสังเคราะห์วัสดุเหล่านี้เร็วกว่าการสลาย สิ่งมีชีวิตก็จะเติบโต

การสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นช่วงเวลาของการเตรียมสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ (กลูโคส) จากสารประกอบคาร์บอนอนินทรีย์ (คาร์บอนไดออกไซด์) และน้ำโดยใช้พลังงานแสง ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถสรุปได้ดังนี้

การสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตที่มีแสงอัตโนมัติเท่านั้น เช่น พืชสีเขียว สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถสังเคราะห์แสงได้เนื่องจากมีเม็ดสีสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นอุปกรณ์ในการจับแสงแดด เม็ดสีสังเคราะห์แสง ได้แก่ คลอโรฟิลล์ แคโรทีน ไฟโคเอรีทริน และไฟโคไซยานิน

แสงแดดทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน ปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในแสงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมัน แสงแดดที่สามารถใช้ในการสังเคราะห์แสงได้จะมีความยาวคลื่นที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น คลอโรฟิลล์ a สามารถดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 600-700 นาโนเมตรได้มากที่สุดเท่านั้น ในขณะที่คลอโรฟิลล์ b ดูดซับแสงที่ความยาวคลื่น 400-500 นาโนเมตร

ในบรรดาเม็ดสีสังเคราะห์แสง คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีหลัก คลอโรฟิลล์หรือสารสีเขียวในใบพบได้ในคลอโรพลาสต์ ดังนั้นกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ด้วย คลอโรพลาสต์สามารถพบได้ในใบ ลำต้น หรือกลีบดอกของพืชสีเขียว ดังนั้นกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถเกิดขึ้นได้ในส่วนสีเขียวของพืช แต่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในใบ ในใบ คลอโรพลาสต์มักพบในเนื้อเยื่อฟองน้ำ และในเนื้อเยื่อรั้วเหล็กหรือเนื้อเยื่อขั้ว

ที่ซึ่งการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น

ในคลอโรพลาสต์จะมีแกรนูลที่เรียกว่าแกรนูม กรานัมหนึ่งอันเชื่อมต่อกับอีกอันหนึ่งด้วยแผ่นที่เรียกว่าแผ่นตามขอบเกรน แกรนูมหนึ่งประกอบด้วยหน่วยที่เรียกว่าไทลาคอยด์ คลอโรฟิลล์เอและคลอโรฟิลล์บีพบได้ในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ Grana พบได้ในของเหลวที่เรียกว่าสโตรมา

เม็ดสีดูดซับแสงที่ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์ เอ และคลอโรฟิลล์ บี พบได้ในเมมเบรนไทลาคอยด์ และก่อตัวกลุ่มที่เรียกว่าระบบภาพถ่าย ระบบภาพถ่ายเป็นหน่วยการทำงานที่ทำหน้าที่จับแสง ระบบภาพถ่ายหนึ่งระบบประกอบด้วยโมเลกุลคลอโรฟิลล์ประมาณ 200 โมเลกุล มีระบบภาพถ่ายสองระบบ ได้แก่ ระบบภาพถ่าย I (FS I) และระบบภาพถ่าย II (FS II)

ขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสง

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาแสงและปฏิกิริยาความมืด:

ปฏิกิริยาแสง

ปฏิกิริยาแสงเกิดขึ้นเมื่อมีแสงแดดและเกิดขึ้นในกรานา ในปฏิกิริยาแสง พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกดูดซับโดยคลอโรฟิลล์เพื่อแปลงเป็นพลังงานเคมี พลังงานเคมีถูกเก็บไว้ในโมเลกุลพลังงานสูงสองประเภท ได้แก่ ATP และ NADPH ในระหว่างปฏิกิริยาแสง โฟโตไลซิสจะเกิดขึ้น กล่าวคือการสลายตัวของน้ำด้วยแสงซึ่งผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนไอออน โฟโตไลซิสเป็นซัพพลายเออร์ของอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาแสง

ปฏิกิริยาความมืด

ปฏิกิริยาความมืดสามารถเกิดขึ้นได้ไม่ว่าจะมีแสงสว่างหรือไม่ก็ตาม ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในสโตรมา ในปฏิกิริยาที่มืด ATP และ NADPH ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาแสงจะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานในการลดคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นกลูโคส การก่อตัวของกลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นผ่านวัฏจักรของคาลวิน เบนสัน

ปัจจัยที่มีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการสังเคราะห์แสงที่เกิดขึ้นในพืชได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยหลายประการ ทั้งปัจจัยภายในและภายนอก ปัจจัยภายใน เช่น พันธุกรรม ในขณะที่ปัจจัยภายนอกได้แก่ อุณหภูมิ แสง น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และแร่ธาตุ

ปัจจัยทางพันธุกรรม

ปัจจัยทางพันธุกรรมหรือทางพันธุกรรมเป็นตัวกำหนดกิจกรรมการสังเคราะห์แสงอย่างมาก เนื่องจากสภาพทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดความแตกต่างในสิ่งอำนวยความสะดวกในการสังเคราะห์แสงในพืชแต่ละชนิด มีพืชหลายชนิดที่มีคลอโรฟิลล์เป็นจำนวนมาก ดังนั้นการสังเคราะห์แสงจึงจะดีมาก ในทางกลับกัน มีพืชบางชนิดที่มีคลอโรฟิลล์น้อย ดังนั้นการสังเคราะห์แสงจึงต่ำเช่นกัน

อุณหภูมิ

เรารู้ว่าเพื่อให้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีเอนไซม์ เอนไซม์สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุดหากอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมเหมาะสมที่สุด หากอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดลงเนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ช้าลง ในทำนองเดียวกัน หากอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม อัตราการสังเคราะห์แสงจะลดลงเนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ลดลงด้วย

แสงสว่าง

เพื่อให้การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีแสงเป็นแหล่งพลังงาน ปัจจัยแสงที่สำคัญคือระยะเวลาของการเปิดรับแสง ความเข้มของแสง และความยาวคลื่นของแสง ยิ่งแสงนานเท่าไรก็ยิ่งสามารถสังเคราะห์แสงได้มากขึ้นเท่านั้น ยิ่งความเข้มของแสงสูงเท่าไร อัตราการสังเคราะห์แสงของพืชก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น

น้ำ

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการสังเคราะห์ด้วยแสงคือการสังเคราะห์กลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์ หากไม่มีน้ำ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากน้ำในปฏิกิริยาแสงผ่านกระบวนการโฟโตไลซิสกลายเป็นตัวจ่ายอิเล็กตรอนซึ่งมีบทบาทในการเกิดโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นและการก่อตัวของ ATP NADPH หากขาดน้ำ พืชจะพบความผิดปกติทางสรีรวิทยาซึ่งสามารถยับยั้งปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นรวมถึงกระบวนการต่างๆ การสังเคราะห์ด้วยแสง

คาร์บอนไดออกไซด์

เช่นเดียวกับน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ก็เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์กลูโคสในการสังเคราะห์ด้วยแสงเช่นกัน คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศจะถูกตรึงโดยพืช จากนั้นจึงลดลงเป็นกลูโคส หากมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเพียงเล็กน้อย กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงก็จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ เช่นกัน

แร่

แร่ธาตุ เช่น แมกนีเซียมและเหล็ก มีบทบาทในการสร้างโมเลกุลคลอโรฟิลล์ หากขาดแร่ธาตุเหล่านี้ พืชก็จะขาดคลอโรฟิลล์ ส่งผลให้พืชประสบปัญหาในการสังเคราะห์แสง

---

การสังเคราะห์ทางเคมี

การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ใช้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี การสังเคราะห์ทางเคมีดำเนินการโดยแบคทีเรียหลายประเภท เช่น แบคทีเรียไนไตรท์ (Nitrosomonas และ Nitrosococcus) แบคทีเรียไนเตรต (Nitrosobacter), แบคทีเรียซัลเฟอร์ (Thiobacillus, Beggiatoa และ Thiothrix) และแบคทีเรียธาตุเหล็ก (คลาโดทริกซ์).

แบคทีเรียไนไตรต์เปลี่ยนแอมโมเนียมเป็นไนเตรต การแปลงนี้ประกอบด้วยสองขั้นตอนและดำเนินการโดยแบคทีเรียที่แตกต่างกัน ขั้นตอนแรกคือการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียมเป็นไนไตรท์โดยแบคทีเรีย Nitrosomonas หรือ Nitrosococcus ขั้นตอนที่สองคือปฏิกิริยาออกซิเดชันของไนไตรท์เป็นไนเตรตซึ่งดำเนินการโดยแบคทีเรียไนโตรแบคเตอร์

ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ผลิตพลังงานที่จะใช้ในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากแหล่งคาร์บอนอนินทรีย์ แหล่งคาร์บอนที่สามารถใช้ได้อาจเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (C02) คาร์บอเนต (CO^) หรือมีเทน (CH4)

แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีที่สามารถออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ได้คือ Thiobacillus thio-oxidans แบคทีเรียเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์กำมะถันอนินทรีย์ (ซัลเฟอร์) และผลิตพลังงานที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมในชีวิตของพวกมัน ในขณะเดียวกันแบคทีเรีย Thiobacillus ferro-oxidans ก็สามารถออกซิไดซ์เหล็กได้

---

ความแตกต่างระหว่างแอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึม

• แอแนบอลิซึมเป็นกระบวนการสังเคราะห์โมเลกุลเคมีขนาดเล็กให้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ ในขณะที่แคแทบอลิซึมเป็นกระบวนการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก
• แอแนบอลิซึมเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานในขณะที่แคแทบอลิซึมเป็นกระบวนการที่ปล่อยพลังงาน
• แอแนบอลิซึมเป็นปฏิกิริยาการลดลงในขณะที่แคแทบอลิซึมเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน
  บ่อยครั้งที่ผลลัพธ์สุดท้ายของแอแนบอลิซึมคือสารประกอบเริ่มต้นสำหรับกระบวนการแคแทบอลิซึม (วิระดิกุสุมะห์, 1985)

นั่นคือการรีวิวจาก Seputartahu.co.id เกี่ยวกับ ปฏิกิริยาแอแนบอลิซึม, หวังว่ามันจะสามารถเพิ่มความเข้าใจและความรู้ของคุณได้ ขอบคุณที่เข้ามาเยี่ยมชมและอย่าลืมอ่านบทความอื่นๆ