< Return to Video

โรงงานแห่งธรรมชาติที่เล็กที่สุด: วัฎจักรคัลวิน - เคธี ไซมิงตัน

  • 0:07 - 0:09
    ตรงหน้าคุณมีชามขนาดใหญ่
  • 0:09 - 0:12
    เต็มไปด้วยพลังงานที่อัดอยู่ใน คาร์บอน ครันชีส์
  • 0:12 - 0:15
    หนึ่งช้อน สองช้อน สามช้อน
  • 0:15 - 0:18
    ไม่นาน คุณถูกเติมพลังด้วยพลังงาน
    ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
  • 0:18 - 0:20
    ซึ่งมาจากอาหารของคุณ
  • 0:20 - 0:23
    แต่พลังงานมาอยู่ในชามได้อย่างไร
  • 0:23 - 0:26
    พลังงานปรากฎอยู่ในรูปของน้ำตาล
  • 0:26 - 0:28
    ที่สร้างขึ้นโดยพืชซึ่งนำมาทำเป็นซีเรียล
  • 0:28 - 0:30
    อย่างเช่นธัญพืชหรือข้าวโพด
  • 0:30 - 0:33
    อย่างที่เห็น คาร์บอนคือองค์ประกอบหลักทางเคมี
  • 0:33 - 0:35
    และพืชก็ตรึงมันมา
  • 0:35 - 0:39
    ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ CO2
  • 0:39 - 0:40
    จากอากาศที่เราหายใจ
  • 0:40 - 0:43
    แต่โรงงานพลังงานของพืช
  • 0:43 - 0:45
    ซึ่งตั้งอยู่ในส่วนสโตรมาของคลอโรพลาส
  • 0:45 - 0:48
    เปลี่ยนก๊าซที่มีคาร์บอนตัวเดียวอย่าง CO2
  • 0:48 - 0:52
    เป็นของแข็งที่มีคาร์บอนหกตัวอย่างกลูโคส
    ได้อย่างไรกัน
  • 0:52 - 0:55
    ถ้าคุณคิดถึงการสังเคราะห์ด้วยแสง คุณคิดถูกแล้ว
  • 0:55 - 0:58
    แต่การสังเคราะห์ด้วยแสงแบ่งได้เป็นสองขั้นตอน
  • 0:58 - 1:01
    ขั้นแรก ซึ่งเก็บพลังงานมาจากดวงอาทิตย์
  • 1:01 - 1:05
    ในรูปแบบของ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟส หรือ ATP
  • 1:05 - 1:09
    และขั้นที่สอง วัฏจักรคัลวิน (Calvin cycle)
    ที่จับเอาคาร์บอน
  • 1:09 - 1:11
    และเปลี่ยนมันเป็นน้ำตาล
  • 1:11 - 1:13
    ในส่วนที่สองนี้เป็นตัวแทนหนึ่ง
  • 1:13 - 1:16
    ของสายการผลิตของธรรมชาติที่ยั่งยืนที่สุด
  • 1:16 - 1:20
    และด้วยสิ่งนี้
    ยินดีต้อนรับสู่โรงงานที่เล็กจิ๋วที่สุดในโลก
  • 1:20 - 1:22
    วัตถุดิบเริ่มต้น
  • 1:22 - 1:24
    ส่วนผสมของโมเลกุล CO2 จากอากาศ
  • 1:24 - 1:27
    และโมเลกุลก่อนการรวมตัวที่เรียกว่า
  • 1:27 - 1:30
    ไรโบส บิสฟอสเฟต หรือ RuBP
  • 1:30 - 1:32
    แต่ละโมเลกุลมีคาร์บอนอยู่หกอะตอม
  • 1:32 - 1:36
    ตัวเริ่มน่ะหรือ เอ็นไซม์ในอุตสาหกรรมชื่อว่า
    รูบิสโก (rubisco)
  • 1:36 - 1:40
    ที่เชื่อมอะตอมคาร์บอนจากโมเลกุล CO2
  • 1:40 - 1:42
    เข้ากับสาย RuBP
  • 1:42 - 1:45
    เพื่อสร้างโมเลกุลตั้งต้นที่มีคาร์บอนหกตัว
  • 1:45 - 1:48
    ซึ่งไม่นานก็ถูกแยกออกเป็นโมเลกุลที่เล็กกว่าสองสาย
  • 1:48 - 1:50
    ที่ประกอบด้วยคาร์บอนสามอะตอม
  • 1:50 - 1:54
    และเรียกว่า ฟอสโฟกลีเซอร์เรต
    หรือเรียกสั้นๆ ว่า PGA
  • 1:54 - 1:58
    ATP ถูกนำเข้าไป และสารเคมีอีกอย่างเรียกว่า
  • 1:58 - 2:02
    นิโคตินาไมน์ อดีนิน ไดนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต
  • 2:02 - 2:05
    หรือ NADPH
  • 2:05 - 2:08
    ATP ทำงานเหมือนสารหล่อลื่น นำส่งพลังงาน
  • 2:08 - 2:14
    ในขณะที่ NADPH แนบไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม
    ให้แต่ละ PGA
  • 2:14 - 2:15
    เปลี่ยนให้พวกมันกลายเป็นโมเลกุลที่เรียกว่า
  • 2:15 - 2:20
    กลีเซอรัลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟต หรือ G3P
  • 2:20 - 2:23
    กลูโคสต้องการคาร์บอนหกอะตอมเป็นองค์ประกอบ
  • 2:23 - 2:25
    ซึ่งสร้างขึ้นจากสองโมเลกุลของ G3P
  • 2:25 - 2:28
    ซึ่งบังเอิญว่าแต่ละโมเลกุลมีคาร์บอนหกอะตอม
  • 2:28 - 2:31
    ดังนั้น น้ำตาลก็ถูกสร้างขึ้นแบบนี้สินะ
  • 2:31 - 2:33
    ก็ไม่เชิงนะ
  • 2:33 - 2:36
    วัฎจักรคัลวินทำงานเหมือนกับสายการผลิตที่ยั่งยืน
  • 2:36 - 2:38
    หมายความว่า RuBP ที่มีอยู่แต่แรก
  • 2:38 - 2:40
    ที่ทำให้ทุกอย่างดำเนินไปในตอนแรก
  • 2:40 - 2:43
    ต้องถูกสร้างขึ้นมาใหม่โดยนำวัตถุดิบกลับมาใช้ใหม่
  • 2:43 - 2:44
    ภายในวัฎจักรตอนนี้
  • 2:44 - 2:47
    แต่ว่าแต่ละโมเลกุลของ RuBP
    ต้องการคาร์บอนหกอะตอม
  • 2:47 - 2:50
    และการสร้างกลูโคสก็เอาไปหมดแล้วทั้งหกอะตอม
  • 2:50 - 2:51
    มีอะไรบางอย่างที่รวมแล้วไม่เป็นเช่นนั้น
  • 2:51 - 2:54
    คำตอบนั้นอยู่ในข้อเท็จจริงที่น่าทึ่ง
  • 2:54 - 2:57
    ระหว่างที่เราสนใจกับสายการผลิตนี้อันเดียว
  • 2:57 - 3:01
    อีกห้าสายการผลิตกำลังดำเนินไปพร้อมๆ กัน
  • 3:01 - 3:04
    ด้วยสายพานทั้งหกที่เคลื่อนไปพร้อมๆ กัน
  • 3:04 - 3:06
    ไม่ใช่แค่คาร์บอนอะตอมเดียวที่ถูกเชื่อม
  • 3:06 - 3:07
    เข้ากับสาย RuBP หนึ่งสาย
  • 3:07 - 3:12
    แต่เป็นคาร์บอนหกอะตอมเชื่อมเข้ากับ
    หกโมเลกุลของ RuBP
  • 3:12 - 3:15
    ซึ่งนั้นทำให้ได้ G3P 12 สาย แทนที่จะเป็นสอง
  • 3:16 - 3:16
    ซึ่งหมายความว่าทั้งหมดแล้ว
    มีคาร์บอนทั้งหมด 36 อะตอม
  • 3:19 - 3:21
    จำนวนที่พอเหมาะกับการสร้างน้ำตาล
  • 3:21 - 3:24
    และสร้าง RuBP ขึ้นใหม่
  • 3:24 - 3:27
    จาก G3P 12 อะตอม
  • 3:27 - 3:29
    สองโมเลกุลถูกถ่ายไปเพื่อสร้างเป็น
  • 3:29 - 3:32
    สายน้ำตาลคาร์บอนหกอะตอมที่เต็มไปด้วยพลังงาน
  • 3:32 - 3:36
    ที่เติมพลังให้กับคุณผ่านทางอาหารเช้า สำเร็จ!
  • 3:36 - 3:38
    กลับมายังสายการผลิต
  • 3:38 - 3:40
    ผลิตภัณฑ์ข้างเคียงของการผลิตน้ำตาล
  • 3:40 - 3:44
    รวมตัวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้าง RuBP หกโมเลกุลขึ้นใหม่
  • 3:44 - 3:47
    ซึ่งต้องการคาร์บอน 30 อะตอม
  • 3:47 - 3:51
    เป็นจำนวนที่พอดีกับ G3P 10 โมเลกุลที่เหลือ
  • 3:51 - 3:54
    ทีนี้การจับคู่โมเลกุลก็เกิดขึ้น
  • 3:54 - 3:56
    G3P สองโมเลกุลถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน
  • 3:56 - 3:59
    เกิดเป็นลำดับสายคาร์บอนหกอะตอม
  • 3:59 - 4:03
    โดยการเติม GFP ตัวที่สาม
    สายคาร์บอนเก้าอะตอมก็เกิดขึ้น
  • 4:03 - 4:06
    RuBP ตัวแรก ที่ถูกสร้างขึ้นจากคาร์บอนหกอะตอม
  • 4:06 - 4:08
    ถูกปลดปล่อยออก
  • 4:08 - 4:10
    ทำให้เหลือคาร์บอนอีกสี่อะตอม
  • 4:10 - 4:11
    แต่ว่าไม่มีการทิ้งอะไรให้เสียเปล่า
  • 4:11 - 4:14
    พวกมันจะถูกเชื่อมกับ G3P โมเลกุลที่สี่
  • 4:14 - 4:16
    ทำให้เกิดสายคาร์บอนเจ็ดอะตอม
  • 4:16 - 4:19
    เติม GFP โมเลกุลที่ห้า
  • 4:19 - 4:21
    สายคาร์บอนสิบอะตอมได้ถูกสร้างขึ้น
  • 4:21 - 4:24
    เพียงพอแล้วคราวนี้ที่จะสร้างเป็น RuBP สองโมเลกุล
  • 4:24 - 4:27
    RuBP สามโมเลกุลที่สร้างขึ้น
  • 4:27 - 4:29
    จากห้าในสิบของ G3P
  • 4:29 - 4:31
    ทำกระบวนการนี้ซ้ำอีกรอบ
  • 4:31 - 4:34
    จะได้สาย RuBP หกสาย
  • 4:34 - 4:37
    ที่จำเป็นต่อการเริ่มวัฏจักรใหม่อีกครั้ง
  • 4:37 - 4:39
    ดังนั้น วัฏจักรคัลวินสร้างจำนวน
  • 4:39 - 4:41
    ของสสารและกระบวนการ
  • 4:41 - 4:43
    ที่จำเป็นต่อการขับเคลื่อนสายการผลิตเชิงชีวเคมีนี้
  • 4:43 - 4:45
    อย่างไม่มีที่สิ้นสุด
  • 4:45 - 4:47
    และมันก็เป็นแค่หนึ่งในอีกหลายร้อยวัฏจักร
  • 4:47 - 4:49
    ที่ปรากฎอยู่ในธรรมชาติ
  • 4:49 - 4:50
    ทำไมถึงมีมากมายนัก
  • 4:50 - 4:53
    เพราะว่า ถ้ากระบวนการผลิตทางชีวภาพ
    เป็นไปแบบเส้นตรง
  • 4:53 - 4:56
    พวกมันคงจะไม่มีประสิทธิภาพหรือความสำเร็จ
    ใกล้เคียง
  • 4:56 - 4:58
    กับพลังงานที่ใช้ไปในการผลิตวัตถุดิบต่างๆ
  • 4:58 - 5:01
    ที่ธรรมชาติต้องพึ่งพามัน เช่น น้ำตาล
  • 5:01 - 5:03
    วัฏจักรสร้างวงจรย้อนกลับที่สำคัญ
  • 5:03 - 5:07
    ที่นำส่วนผสมต่างๆ กับมาใช้ใหม่และสร้างใหม่
    ตลอดเวลา
  • 5:07 - 5:09
    สร้างให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้
  • 5:09 - 5:11
    จากแหล่งที่ธรรมชาติมีอยู่
  • 5:11 - 5:13
    อย่างเช่นน้ำตาล
  • 5:13 - 5:15
    สร้างโดยแสงแดดและคาร์บอน
  • 5:15 - 5:17
    ถูกเปลี่ยนรูปในโรงงานพืช
  • 5:17 - 5:19
    เพื่อให้เป็นพลังงานที่ให้กับคุณ
  • 5:19 - 5:22
    และทำให้วัฏจักรหมุนไปในชีวิตของคุณ
Title:
โรงงานแห่งธรรมชาติที่เล็กที่สุด: วัฎจักรคัลวิน - เคธี ไซมิงตัน
Description:

ซีเรียลชามใหญ่ ให้พลังานคุณเพื่อเริ่มต้นวันใหม่ แต่พลังงานนั้นมาอยู่ในชามของคุณได้อย่างไรกันนะ มันเริ่มต้นที่กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการที่เปลี่ยนอากาศที่เราหายใจเข้าไปในการสังเคราะห์กลูโคส เคธี ไซมิงตัน อธิบายรายละเอียดของการสังเคราะห์ด้วยแสงขั้นตอนที่ 2 ที่เรียกว่าวัฎจักรคัลวิน ที่เปลี่ยนแปลงคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในน้ำตาลด้วยคณิตศาสตร์ที่ผสมผสานกันอย่างชาญฉลาด

บทเรียนโดย เคธี ไซมิงตัน (Cathy Symington)
ภาพอนิเมชั่น โดย เฟลมมิง เมดูซ่า สตูดิโอ (Flaming Medusa Studios Inc.)
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:38

Thai subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.