การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในรูปของ NADPH และ ATP
อาศัยองค์ประกอบหลายอย่าง
พลังงานแสง |
750 นาโนเมตรซึ่งเราสามารถมองเห็นเป็นแสงสีต่างๆ ได้ด้วยตาเปล่า แต่ละความยาวคลื่น
ของแสงมีพลังงานจำเพาะ คือมีค่าของควันตัมที่จำเพาะต่อหน่วยแสง (photon) นั้นๆ
แสงที่มีความยาวของคลื่นแสงสั้น เช่น แสงสีม่วง แต่ละหน่วยแสง จะมีพลังงานอยู่มากกว่า
แสงที่มีความยาวของคลื่นแสงยาว เช่น แสงสีแดง เป็นต้น
รูปที่ 8.5 สเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
จะถูกกระตุ้นให้กระโดดข้ามระดับพลังงานควอนตัม (excite) ก็ต่อเมื่อค่าควันตัมของแสง
มีความพอดีกับช่วงพลังงานที่อิเล็กตรอนต้องใช้ในการกระโดดไปยังสถานะที่สูงขึ้น
ดังนั้นการดูดแสงของสารจึงเกิดขึ้นพร้อมกับการกระตุ้นของอิเล็กตรอนของสารตัวนั้น
ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานสูงขึ้นหรือไวต่อการเกิดปฏิกิริยา โดยเฉพาะปฏิกิริยารีดักชัน
สเปคตรัมของสารและคลอโรฟิลล์ |
ต่างๆ สารที่เรามองเห็นว่ามีสีนั้นสามารถดูดแสงที่ตามองเห็นได้อย่างน้อยในบางช่วงคลื่น
หรือสามารถดูดแสงได้ทุกช่วงคลื่น โดยที่ความสามารถในการดูดแสงบางช่วงคลื่นดีกว่า
ช่วงคลื่นอื่นๆ หากสารมีสีดำนั่นแปลว่าสารนั้นสามารถดูดแสงได้หมดทุกช่วงคลื่นและดูด
เอาไว้ได้ทั้งหมดด้วยสารที่ดูดแสงได้บางช่วงคลื่นจะปรากฏเป็นสีต่างๆ ถ้าสารใดไม่
สามารถดูดแสงได้เลยสารนั้นจะมีสีขาว
| |
เหตุใดเราจึงมองเห็นใบไม้มีสีเขียว |
เหลืองได้ไม่ดี แต่จะดูดแสงในช่วงแสงสีน้ำเงิน ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 420-460
นาโนเมตร และช่วงแสงสีแดงซึ่งมีความยาวคลื่น 630-660 นาโนเมตร ไว้ได้ดีมาก
ส่วนแสงสีเขียว-เหลืองจะสะท้อนหรือทะลุผ่านใบไม้ไป
รูปที่ 8.6 การดูดแสงสีต่างๆ
ของคลอโรพลาสต์
กลุ่มของสารสีที่ประกอบขึ้นเป็นระบบแสง |
สารสีเก็บเกี่ยวแสง (antenna complex) อยู่เป็นจำนวนมาก สารสีเก็บเกี่ยวแสงในพืชชั้นสูง
จะเป็นชนิดคลอโรฟิลล์ เอ คลอโรฟิลล์ บี และแคโรทีนอยด์ ซึ่งจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มๆ
กลุ่มของสารสีมี 2 ชนิด แต่ละชนิดมีความสามารถในการดูดกลืนพลังงานแสงที่ความยาว
คลื่นต่างกัน กลุ่มของสารสีที่สามารถรับพลังงานแสงในช่วงความยาวคลื่นสูงสุดที่
ประมาณ 700 นาโนเมตร เรียกว่า ระบบแสง I (photosystem I) หรือ P700
ส่วนกลุ่มสารสีที่ดูดกลืนพลังงานแสงสูงสุดในช่วงความยาวคลื่นที่ประมาณ 680 นาโนเมตร
เรียกว่า ระบบแสง II (photosystem II) หรือ P680 พลังงานแสงที่มีค่าควันตัมสูงจะต้อง
ถูกทอนลงมาจากการถ่ายพลังงานแสงในระบบเก็บเกี่ยวแสง พลังงานในส่วนที่สูญเสีย
ไปนั้นถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนบางส่วนและเป็นพลังงานแสงที่ถูกเรืองออกมา
เป็นบางส่วน
รูปที่
8.7 แสดงการทำงานของระบบแสงในคลอโรพลาสต์
ศูนย์เกิดปฏิกิริยา |
เหล่านั้นจนกระทั่งถึงคลอโรฟิลล์ เอ ที่อยู่ในตำแหน่ง ศูนย์เกิดปฏิกิริยา
(reaction center) ซึ่งนับเป็นจุดแรกของการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง
พลังงานที่ได้รับที่ศูนย์เกิดปฏิกิริยาของระบบแสงทั้งสองระบบจะทำให้อิเล็กตรอนของ
คลอโรฟิลล์มีพลังงานมากขึ้น จนหลุดออกจากโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ อิเล็กตรอนที่หลุดออก
มานี้จะมีศักยภาพในการรีดิวซ์สูง มันจะเคลื่อนไปยังโมเลกุลที่มีศักย์รีดักชันต่ำกว่าตามระบบ
การขนส่งอิเล็กตรอน
