โฟโตเรสไพเรชัน

คำถามนำ : โฟโตเรสไพเรชัน ต่างจากการหายใจอย่างไร และโฟโตเรสไพเรชันสัมพันธ์กับการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือไม่ อย่างไร


โฟโตเรสไพเรชัน

          การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ของ RuBP ต้องใช้เอนไซม์รูบิสโกซึ่งอยู่ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์ เอนไซม์นี้นอกจากกระตุ้นให้ RuBP ตรึงคาร์บอนไดออกไซด์แล้วยังสามารถกระตุ้นให้ RuBP ตรึงออกซิเจนได้อีกด้วย จากสมบัติของเอนไซม์รูบิสโกดังกล่าวจึงทำให้ความสามารถในการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชหลายชนิดลดลง เนื่องจากออกซิเจนจะแข่งขันกับคาร์บอนไดออกไซด์ในการทำปฏิกิริยากับ RuBP

          พืชตรึงออกซิเจนด้วย RuBP ซึ่ง RuBP จะถูกสลายเป็นสารประกอบคาร์บอน 2 อะตอม และกระบวนการทางชีวเคมีที่พืชใช้ในการนำคาร์บอนนี้กลับมาใช้สร้าง RuBP  ขึ้นใหม่จะมีการสูญเสียคาร์บอนในรูปคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วน ดังนั้นโดยรวมจะพบทั้งการตรึงออกซิเจนและคายคาร์บอนไดออกไซด์ของพืชในขณะที่ได้รับแสง จึงเรียกว่า โฟโตเรสไพเรชัน(photorespiration) ซึ่งต่างจากการหายใจ หรือการสลายสารอาหารตามปกติ เพราะโฟโตเรสไพเรชันจะเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ที่มีคลอโรพลาสต์เท่านั้น นอกจากนี้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับโฟโตเรสไพเรชันก็แตกต่างจากการสลายอาหารที่เกิดขึ้นในเซลล์

          ในสภาพอากาศปกติการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และการตรึงออกซิเจนดำเนินไปพร้อมๆกัน โดยมีสัดส่วนการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ต่อการตรึงออกซิเจนในอัตราส่วน 3 ต่อ 1 แต่สัดส่วนนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนในเซลล์ ปัจจุบันมีการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าโฟโตเรสไพเรชันจะช่วยป้องกันความเสียหายให้แก่ระบบการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใบพืชอยู่ในสภาพที่รับแสงมากแต่มีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์น้อย เช่น ในกรณีที่ปากใบปิดเพราะพืชขาดน้ำ ทำให้พืชได้รับแสงมาก แต่มีคาร์บอนไดออกไซด์ให้ตรึงน้อย โฟโตเรสไพเรชันจะช่วยให้สารพลังงานสูงที่สร้างได้มากเกินความต้องการจากปฏิกิริยาแสง