Modeling and Simulation of Starch Biosynthesis in a Tuber Plant

การสร้างแบบจำลองและทดสอบกระบวนการสังเคราะห์แป้งในพืชหัว

Name: Piyaporn Saraboon

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: ปิยพร สาระบูรณ์

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: Starch Biosynthesis

; กระบวนการสังเคราะห์แป้งในใบ

Abstract: Depending on its physical properties, plant starch has been differently utilized for various applications. Because the understanding on the regulation of starch biosynthesis in plants is not clearly understood, the design of new superior starch-producing crops becomes difficult. In this study, we aim to gain a better understanding of how starch biosynthesis process is regulated by means of systems biology. A kinetic model of starch biosynthesis was developed primarily using kinetic information of potato. The kinetic model, implemented on the Berkeley Madonna platform, is a structured and multi-cellular model consisting of three processes that involve in a total of 71 metabolites participating in 62 enzymatic driven reactions. The first process, taking place in leaf cells, deals with the conversion of carbon dioxide via the Calvin cycle to transitory starch and sucrose. The second process is simply a transportation of sucrose through phloem cells using the Fick’s first law model. In the final process, the sucrose from the phloem cells is transported into tuber cells where storage starch is built up. Upon the changes of certain parameters, the developed model has shown reasonably good ability in predicting physiological behaviors within the context of starch biosynthesis, agreeing to what have been previously reported. Although needed further improvement, this model has been proven useful as shown in the simulation studies suggesting how the atmospheric carbon dioxide concentration has influenced on the starch biosynthesis pathways as well as the amylose to amylopectin ratio.

Abstract: เนื่องจากในปัจจุบันอุตสาหกรรมต่างๆ มีความต้องการใช้แป้งที่มีคุณภาพแตกต่างกันออกไป ดังนั้น เพื่อเป็นการตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมเหล่านั้นจึงได้มี งานวิจัยชิ้นนี้เกิดขึ้น โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยของสิ่งแวดล้อมที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของแป้ง ปัจจัยที่เลือก ศึกษาคือปริมาณความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีผลต่อปริมาณของอะไมโลสและอะไม โลเพคตินซึ่งเป็นองค์ประกอบในเมล็ดแป้ง การศึกษานี้ทำโดยสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ และ อาศัยข้อมูลการเกิดปฏิกิริยาต่างๆของมันฝรั่ง มาเป็นต้นแบบในการสร้างผ่านทางโปรแกรม Berkeley Madonna แบบจำลองนี้ประกอบด้วยกระบวนการสร้างแป้งหลักๆ 3 กระบวนการ มีสารเป็น องค์ประกอบทั้งหมด 71 ชนิด และมีปฏิกิริยาเกิดขึ้น 21 ปฏิกิริยา กระบวนการแรกเกิดในใบ มีวัฏจักร เคลวินเป็นหลัก โดยมีหน้าที่สำคัญในการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นแป้ง และน้ำตาล น้ำตาลที่ได้จะถูกส่งผ่านลำต้นเป็นกระบวนการที่สอง โดยอาศัยกฎของ Fick’s law ในการสร้าง แบบจำลอง จากนั้นน้ำตาลจะถูกลำเลียงไปที่รากและสะสมไว้เป็นแป้ง ผ่านกระบวนการ Starch Biosynthesis เป็นกระบวนการสุดท้าย แบบจำลองที่ได้นี้จะนำไปทดสอบกับผลการทดลองจริงในพืช ของงานวิจัยอื่นๆ ซึ่งพบว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นให้ผลที่ใกล้เคียงกับงานวิจัยเหล่านั้น จากนั้นจึงนำ แบบจำลองที่ได้ไปใช้ในการศึกษาผลการเปลี่ยนแปลงของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่าความ เข้มข้นที่เปลี่ยนแปลงไปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีผลต่อกระบวนการสร้างแป้ง และสัดส่วน ของอะไมโลสและอะไมโลเพคติน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในเม็ดแป้ง ดังได้แสดงผลต่างๆ ใน งานวิจัยฉบับนี้ แต่อย่างไรก็ดีแบบจำลองที่สร้างขึ้นนี้ยังต้องอาศัยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ ใกล้เคียงกับของจริงมากยิ่งขึ้น เพื่อผลการศึกษาที่น่าเชื่อถือและเป็นประโยชน์ในด้านต่างๆต่อไปใน อนาคต

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Asawin Meechai

Role: Advisor

Name: อัศวิน มีชัย

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2005

Modified: 2552-02-23

Issued: 2009-02-23

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741847084

CallNumber: CHE1632

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1632.pdf	1.27 MB	59	2026-05-26 18:16:01
2	CHE1632ab.pdf	48.49 KB	39	2026-05-26 18:16:01
3	CHE1632aben.txt	2.15 KB	30	2026-05-26 18:16:01
4	CHE1632abth.txt	2.07 KB	23	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.044417 วินาที