ຫົວຂໍ້ “ປະຕິກິລິຍາມືດ: ຂະບວນການທີ່ສຳຄັນໃນການສັງເຄາະແສງ”
Pendahuluan
ການສັງເຄາະແສງແມ່ນຂະບວນການທີ່ສຳຄັນທີ່ພືດ, ສາຫຼ່າຍ, ແລະເຊື້ອແບັກທີເຣຍບາງຊະນິດດຳເນີນການເພື່ອປ່ຽນພະລັງງານແສງເປັນພະລັງງານເຄມີ. ຂະບວນການນີ້ປະກອບດ້ວຍສອງຂັ້ນຕອນຫຼັກຄື: ປະຕິກິລິຍາແສງ ແລະ ປະຕິກິລິຍາມືດ. ປະຕິກິລິຍາແສງ, ເຊິ່ງຂຶ້ນກັບແສງ, ເກີດຂຶ້ນໃນ thylakoids ຂອງ chloroplasts ແລະຜະລິດ ATP ແລະ NADPH. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ປະຕິກິລິຍາມືດ, ເຊິ່ງບໍ່ຕ້ອງການແສງໂດຍກົງ, ເກີດຂຶ້ນໃນ stroma ຂອງ chloroplasts ແລະນຳໃຊ້ ATP ແລະ NADPH ທີ່ຜະລິດໂດຍປະຕິກິລິຍາແສງເພື່ອສັງເຄາະນ້ຳຕານກລູໂຄສ. ເຖິງແມ່ນວ່າເບິ່ງຄືວ່າຈະລຶກລັບ, ແຕ່ປະຕິກິລິຍາມືດມີບົດບາດສຳຄັນໃນວົງຈອນຊີວິດຂອງລະບົບນິເວດ. ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບປະຕິກິລິຍາມືດໃນການສັງເຄາະແສງຢ່າງເລິກເຊິ່ງ.
ປະຕິກິລິຍາມືດ ແລະ ວົງຈອນ Calvin
ປະຕິກິລິຍາມືດມັກຖືກເອີ້ນວ່າວົງຈອນ Calvin, ຕັ້ງຊື່ຕາມນັກວິທະຍາສາດຊາວອາເມລິກາ Melvin Calvin, ຜູ້ທີ່ພ້ອມກັບເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວ Andrew Benson ແລະ James Bassham, ໄດ້ອະທິບາຍເສັ້ນທາງການເຜົາຜານອາຫານນີ້ຢ່າງສຳເລັດຜົນ. ວົງຈອນ Calvin ເກີດຂຶ້ນໃນ stroma chloroplast ແລະເປັນຊຸດຂອງປະຕິກິລິຍາເຄມີທີ່ປ່ຽນອາຍຄາບອນໄດອອກໄຊ ແລະ ທາດປະສົມອິນຊີໄປເປັນນ້ຳຕານກລູໂຄສ. ຂະບວນການນີ້ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມໄລຍະຫຼັກຄື: ການຕິດຄາບອນ, ການຫຼຸດຜ່ອນ, ແລະ ການຟື້ນຟູ.
1. ການຍຶດຕິດຄາບອນ
ຂັ້ນຕອນທຳອິດໃນປະຕິກິລິຍາມືດແມ່ນການตรึงຄາບອນ. ໃນຂັ້ນຕອນນີ້, ຄາບອນໄດອອກໄຊໃນຊັ້ນບັນຍາກາດຈະຖືກຕັກ ຫຼື ຜູກມັດເຂົ້າກັບສານປະກອບອິນຊີ. ໂມເລກຸນຕົວຮັບເບື້ອງຕົ້ນໃນວົງຈອນນີ້ແມ່ນ ribulose bisphosphate (RuBP), ເຊິ່ງເປັນສານປະກອບທີ່ມີຄາບອນຫ້າ. ເອນໄຊ ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) ຊ່ວຍໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງ RuBP ແລະ CO2, ຜະລິດສານປະກອບທີ່ມີຄາບອນຫົກທີ່ແຍກອອກເປັນສອງໂມເລກຸນຂອງ 3-phosphoglycerate (3-PGA) ທັນທີ.
2. ການຫຼຸດຜ່ອນ
ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການລີດຊັນ, ບ່ອນທີ່ໂມເລກຸນ 3-PGA ປະສົບກັບປະຕິກິລິຍາລີດຊັນເພື່ອສ້າງເປັນ glyceraldehyde-3-phosphate (G3P). ຂະບວນການນີ້ຕ້ອງການ ATP ແລະ NADPH ທີ່ຜະລິດຈາກປະຕິກິລິຍາແສງ. ຜ່ານປະຕິກິລິຍາຂອງເອນໄຊມ໌ຫຼາຍໆຄັ້ງ, 3-PGA ຮັບເອົາກຸ່ມຟອສເຟດຈາກ ATP ແລະເອເລັກຕຣອນຈາກ NADPH, ເຊິ່ງຜະລິດ G3P. ໂມເລກຸນ G3P ບາງຊະນິດຖືກນຳໃຊ້ສຳລັບການສັງເຄາະນ້ຳຕານກລູໂຄສ, ໃນຂະນະທີ່ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຖືກນຳໃຊ້ໃນຂັ້ນຕອນການຟື້ນຟູ.
3. ການຟື້ນຟູ
ໄລຍະສຸດທ້າຍຂອງວົງຈອນ Calvin ແມ່ນການຟື້ນຟູ. ໃນໄລຍະນີ້, ໂມເລກຸນ G3P ທີ່ບໍ່ໄດ້ໃຊ້ສຳລັບການສ້າງນ້ຳຕານກລູໂຄສຈະຜ່ານປະຕິກິລິຍາຂອງເອນໄຊມ໌ເພື່ອສ້າງ RuBP ຄືນໃໝ່, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ວົງຈອນດັ່ງກ່າວສາມາດເຮັດຊ້ຳໄດ້. ຂະບວນການນີ້ຕ້ອງການ ATP ເພີ່ມເຕີມ, ແລະການສະສົມຂອງ ATP ແລະ NADPH ແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນຕໍ່ຄວາມຕໍ່ເນື່ອງຂອງວົງຈອນ.
ຄວາມສຳຄັນຂອງປະຕິກິລິຍາມືດ
ໜຶ່ງໃນໜ້າທີ່ຫຼັກຂອງປະຕິກິລິຍາມືດຄືການປ່ຽນ CO2 ໄປເປັນສານປະກອບອິນຊີ, ໃນທີ່ສຸດກໍ່ຜະລິດນ້ຳຕານກລູໂຄສ. ຂະບວນການນີ້ແມ່ນພື້ນຖານຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອາຫານຂອງລະບົບນິເວດ ເພາະມັນເປັນແຫຼ່ງອາຫານຫຼັກສຳລັບສິ່ງມີຊີວິດທີ່ເຕີບໃຫຍ່ດ້ວຍຕົນເອງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ປະຕິກິລິຍາມືດຍັງຊ່ວຍຄວບຄຸມລະດັບ CO2 ໃນຊັ້ນບັນຍາກາດ, ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສົມດຸນຂອງສະພາບອາກາດໂລກ. ໃນໄລຍະຍາວ, ປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້ມີບົດບາດໃນການສ້າງ ແລະ ເກັບຮັກສາພະລັງງານຕະຫຼອດຊີວິດຂອງພືດ.
ການເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ການປັບຕົວ
ຄວາມໄວ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງວົງຈອນ Calvin ສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມສະພາບແວດລ້ອມເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງ, ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ CO2. ພືດໄດ້ພັດທະນາການປັບຕົວຕ່າງໆເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການນີ້. ຕົວຢ່າງ, ພືດ C4 ແລະ CAM ໄດ້ພັດທະນາເພື່ອປະຕິບັດການຕິດຄາບອນຢ່າງມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນພາຍໃຕ້ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ, ເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ໄພແຫ້ງແລ້ງ.
ໃນພືດ C4, ການຕິດຄາບອນໃນເບື້ອງຕົ້ນເກີດຂຶ້ນໃນຈຸລັງ mesophyll, ປະກອບເປັນກົດຄາບອນ 4 ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຖືກໂອນໄປຫາຈຸລັງ bundle sheath ບ່ອນທີ່ວົງຈອນ Calvin ເກີດຂຶ້ນ. ການປັບຕົວນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຫາຍໃຈດ້ວຍແສງ ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບການສັງເຄາະແສງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສູງ ແລະ ມີນໍ້າໜ້ອຍ.
ໃນຂະນະດຽວກັນ, ພືດ CAM (ການເຜົາຜານອາຊິດ Crassulacean) ປະຕິບັດປະຕິກິລິຍາມືດໃນຕອນກາງຄືນ, ເມື່ອປາກໃບຂອງມັນເປີດເພື່ອຮັບເອົາ CO2. ຄາບອນນີ້ຈະຖືກເກັບໄວ້ເປັນກົດອິນຊີ ແລະ ນຳໃຊ້ໃນເວລາກາງເວັນເມື່ອມີແສງສະຫວ່າງ ແລະ ປາກໃບຂອງມັນຖືກປິດ. ການປັບຕົວນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ພືດ CAM, ເຊັ່ນ: ຕົ້ນກະບອງ, ຮັກສາປະສິດທິພາບໃນການສັງເຄາະແສງໄດ້ ໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍນ້ຳ.
ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ການນຳໃຊ້
ການສຶກສາກ່ຽວກັບປະຕິກິລິຍາມືດບໍ່ພຽງແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ການເຂົ້າໃຈພື້ນຖານຂອງຊີວະວິທະຍາພືດເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງມີຜົນກະທົບໃນທາງປະຕິບັດໃນການກະສິກຳ ແລະ ຊີວະເຕັກໂນໂລຊີອີກດ້ວຍ. ໜຶ່ງໃນສິ່ງທ້າທາຍໃນການກະສິກຳທີ່ທັນສະໄໝແມ່ນການເພີ່ມປະສິດທິພາບການສັງເຄາະແສງຂອງພືດອາຫານເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງປະຊາກອນໂລກທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈລາຍລະອຽດຂອງປະຕິກິລິຍາມືດ ແລະ ວົງຈອນ Calvin, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດພັດທະນາຍຸດທະສາດເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການສັງເຄາະແສງ ແລະ ຜົນຜະລິດຂອງພືດ.
ວິທີການໜຶ່ງທີ່ກຳລັງຄົ້ນຄວ້າຢູ່ຄື ວິສະວະກຳທາງພັນທຸກຳເພື່ອນຳສະເໜີເສັ້ນທາງການເຜົາຜານອາຫານຈາກພືດ C4 ເຂົ້າສູ່ພືດ C3, ເຊິ່ງຄາດວ່າຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບການໃຊ້ນ້ຳ ແລະ ໄນໂຕຣເຈນ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຂອງການຫາຍໃຈດ້ວຍແສງ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກ່ຽວກັບເອນໄຊ RuBisCO ແລະກົນໄກການອອກລິດຂອງມັນອາດຈະເປີດໂອກາດໃນການດັດແປງ ຫຼື ທົດແທນເອນໄຊດ້ວຍຕົວແປທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດສາມາດປັບປຸງຜົນຜະລິດການສັງເຄາະແສງໄດ້.
ສະຫຼຸບ
ປະຕິກິລິຍາມືດຂອງການສັງເຄາະແສງແມ່ນຂະບວນການທີ່ສັບສົນທີ່ຈຳເປັນຕໍ່ຊີວິດຢູ່ເທິງໂລກ. ຜ່ານວົງຈອນ Calvin, ພືດ ແລະ ສິ່ງມີຊີວິດ autotrophic ອື່ນໆດູດຊຶມອາຍຄາບອນໄດອອກໄຊໃນຊັ້ນບັນຍາກາດ ແລະ ປ່ຽນມັນໄປເປັນສານປະກອບອິນຊີທີ່ຈຳເປັນສຳລັບອາຫານ ແລະ ພະລັງງານ. ການເຂົ້າໃຈ ແລະ ການນຳໃຊ້ກົນໄກຂອງປະຕິກິລິຍາມືດບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຊີວະວິທະຍາຂອງພືດເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມກ້າວໜ້າໃນການກະສິກຳ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຊີວະພາບເພື່ອຜົນປະໂຫຍດທີ່ກວ້າງຂວາງກວ່າເກົ່າ. ຄວາມສຳຄັນຂອງປະຕິກິລິຍາມືດບໍ່ສາມາດເວົ້າເກີນຈິງໄດ້, ຍ້ອນວ່າຂະບວນການເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ສະໜັບສະໜູນຊີວິດຂອງພືດເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງສະໜັບສະໜູນທຸກຮູບແບບຊີວິດໃນໂລກທີ່ອາໄສພືດສຳລັບອົກຊີເຈນ ແລະ ອາຫານ. ປະຕິກິລິຍາມືດເປັນຫຼັກຖານທີ່ມີຊີວິດຊີວາຕໍ່ຄວາມສົມບູນແບບ ແລະ ຄວາມງາມຂອງຂະບວນການທຳມະຊາດທີ່ຄ້ຳຊູຊີວິດ.
