Co se nerecykluje v buněčném dýchání?

Převládající formy viditelného života na Zemi, rostliny a zvířata fungují doplňkově, což rozhodně není náhoda.

Látka nezbytná pro výživu rostlin není ničím jiným než odpadním produktem u lidí a jiných zvířat a látku vyřazenou jako odpad rostlinami potřebují zvířata (a různé části stejné rostlinné buňky) pro aerobik dýchání. Tímto způsobem jsou „konzervovány“ i další molekuly.

Čtyři látky recyklované během fotosyntézy a dýchání jsou: oxid uhličitý (CO₂), který je emitován jako odpad v buněčném dýchání a používán rostlinami k výrobě glukózy, kyslík (O.₂), který je emitován jako odpad rostlinami a přijímán zvířaty, aby umožnil buněčné dýchání, glukóza (C.₆H₁₂Ó₆), který je spotřebován v buněčném dýchání a je vyroben z CO₂ ve fotosyntéze a voda(H₂Ó), který je odpadním produktem buněčného dýchání, ale je nutný pro fotosyntézu a řadu dalších reakcí.

V některých formách buněčné dýcháníale látky jsou ne recyklují se v reakcích a jsou tedy považovány za odpad, i když to nutně neznamená, že lidé nenašli použití tohoto „jednorázového“ materiálu.

Fotosyntéza je to, jak rostliny, kterým chybí ústa a trávicí systém obecně, získávají potravu. Tím, že přijímají plynný oxid uhličitý skrz otvory v jejich listech, které se nazývají stoma, začleňují surovinu potřebnou pro tvorbu glukózy. Část této glukózy využívá samotná rostlina v buněčném dýchání, zatímco zbytek se může stát potravou pro zvířata.

První část fotosyntézy se skládá z světelné reakce a vyžaduje světelný zdroj. Světlo zasahuje struktury uvnitř rostlinných buněk chloroplasty, které obsahují tylakoidy, které zase obsahují skupinu pigmentů zvaných chlorofyl. Konečným výsledkem je sklizeň energie pro druhou část fotosyntézy a uvolnění plynného kyslíku jako odpadu.

V temné reakce, které nevyžadují sluneční světlo (ale nejsou tím nepříznivě ovlivňovány), je oxid uhličitý kombinován s pěti uhlíky sloučenina zvaná ribulóza-1,5-bifosfát, aby vytvořil meziprodukt se šesti uhlíky, z nichž se nakonec stane glukóza. Energie pro tuto fázi pochází z ATP a NADPH vyráběných ve světelných reakcích.

Rovnice fotosyntézy je:

6 CO₂ + 6 hodin₂O + světelná energie → C₆H₁₂Ó₆ + 6 O.₂

Buněčné dýchání je úplná oxidace glukózy v eukaryotických buňkách.

Zahrnuje čtyři kroky: glykolýza, na kyslíku nezávislou přeměnu glukózy na pyruvát; můstková reakce, kterou je oxidace pyruvátu na acetyl koenzym A, Krebsův cyklus, který spojil acetyl CoA s oxaloacetátem za vzniku sloučeniny se šesti uhlíky, která se nakonec znovu převede na oxaloacetát, čímž se získá elektronový nosič a ATP a elektronový transportní řetězec, což je místo, kde se generuje většina ATP buněčného dýchání.

Poslední tři z těchto kroků, zahrnující aerobní dýchání, se vyskytují v mitochondriích, zatímco glykolýza probíhá v cytoplazmě. Častou mylnou představou je, že rostliny podstupují fotosyntézu namísto buněčné dýchání; ve skutečnosti používají obojí, přičemž pomocí prvního procesu vytvářejí glukózu jako vstup pro druhý proces.

Úplná rovnice pro buněčné dýchání je

C₆H₁₂Ó₆ + 6 O.₂→6 CO₂ + 6 hodin₂O + 36 (nebo 38) ATP

Když pyruvát nelze zpracovat pomocí aerobních reakcí buněčného dýchání, buď proto, že není přítomno dostatek kyslíku, nebo organismu chybí enzymy, které by ho mohly využít, kvašení je jedna alternativa. To se stane, když provedete totální sprint nebo zvednete těžké váhy a přejdete do „kyslíkového dluhu“ z tohoto anaerobního cvičení.

V tomto procesu fermentace kyselinou mléčnou, který se také vyskytuje v cytoplazmě, se pyruvát přeměňuje na kyselinu mléčnou v redukční reakci, která generuje NAD⁺ od NADH. Díky tomu je více NAD⁺ k dispozici pro glykolýzu, která má společně s odstraněním pyruvátu z prostředí tendenci pohánět glykolýzu kupředu. Laktát mohou používat některé živočišné buňky, ale obecně se považuje za odpadní produkt.

V kvasnicích se při fermentaci místo laktátu produkuje dvouuhlíkový produkt ethanol. I když je to stále odpad, je nepopiratelné, že lidské společnosti by vypadaly naprosto odlišně, kdyby neexistoval ethanol, aktivní složka alkoholických nápojů po celém světě.