Fotosyntéza vs. Buněčné dýchání v toku elektronů

Fotosyntéza a buněčné dýchání jsou navzájem téměř chemickými zrcadlovými obrazy. Když měla Země ve vzduchu mnohem méně kyslíku, fotosyntetické organismy používaly oxid uhličitý a produkovaly kyslík jako vedlejší produkt. Dnes rostliny, řasy a sinice využívají tento podobný proces fotosyntézy. Všechny ostatní organismy, včetně zvířat, se vyvinuly tak, aby využívaly nějakou formu buněčného dýchání.

Fotosyntéza i buněčné dýchání ve velké míře využívají využití energie z proudících elektronů k řízení syntézy produktu. Při fotosyntéze je hlavním produktem glukózazatímco v buněčném dýchání je ATP (adenosintrifosfát).

Existuje velký rozdíl mezi dýcháním v eukaryotických a prokaryotických organismech. Rostliny i zvířata jsou eukaryotické, protože mají v buňce složité organely. Rostliny například využívají fotosyntézu na tylakoidní membráně uvnitř a chloroplast.

Eukaryoty, které používají buněčné dýchání, mají tzv. Organely mitochondrie, které jsou něco jako elektrárna buňky. Prokaryoty mohou používat buď fotosyntézu, nebo buněčné dýchání, ale protože jim chybí složité organely, produkují energii jednoduššími způsoby. Tento článek předpokládá existenci takových organel, protože někteří prokaryoti nevyužívají ani elektronový transportní řetězec. To znamená, že můžete předpokládat, že se tato diskuse týká eukaryotických buněk (tj. Buněk rostlin, zvířat a hub).

Ve fotosyntéze dochází k přenosu elektronů na začátku procesu, ale na konci procesu v buněčném dýchání. Ty dva však nejsou úplně analogické. Koneckonců, rozebrat sloučeninu není totéž jako galvanizovat výrobu sloučeniny.

Je důležité si uvědomit, že fotosyntetické organismy se pokoušejí podnítit glukózu jako zdroj potravy, zatímco organismy, které využívají buněčné dýchání, štěpí glukózu na ATP, který je hlavním nosičem energie buňka.

Je důležité si uvědomit, že fotosyntéza a buněčné dýchání probíhají v rostlinných buňkách. Fotosyntéza je často mylně považována za „verzi“ buněčného dýchání, než se vyskytuje u jiných eukaryot, ale není tomu tak.

Fotosyntéza využívá energii získanou ze světla k uvolnění elektronů z chlorofylových pigmentů, které světlo shromažďují. Molekuly chlorofylu nemají nekonečný přísun elektronů, takže znovu získávají ztracený elektron z molekuly vody. Zůstávají elektrony a vodíkové ionty (elektricky nabité částice vodíku). Kyslík vzniká jako vedlejší produkt, a proto je vypuzován do atmosféry.

V buněčném dýchání se elektronový transportní řetězec objevuje poté, co už byla glukóza rozložena. Osm molekul NADPH a dvě molekuly FADH₂ zůstat. Tyto molekuly jsou určeny k darování elektronů a vodíkových iontů do transportního řetězce elektronů. Pohyb elektronů galvanizuje ionty vodíku přes membránu mitochondrie.

Protože to vytváří koncentraci vodíkových iontů na jedné straně, jsou nuceni se pohybovat zpět do nitra mitochondrie, což galvanizuje syntézu ATP. Na samém konci procesu jsou elektrony přijímány kyslíkem, který se poté váže na vodíkové ionty za účelem výroby vody.

Poslední krok buněčného dýchání odráží začátek fotosyntézy, která roztahuje vodu a produkuje elektrony, kyslík a ionty vodíku. S využitím těchto znalostí budete také schopni předpovědět, že fotosyntéza zahrnuje pohyb vodíkových iontů přes tylakoidní membránu, aby se podnítila produkce ATP. Elektrony jsou poté přijímány NADPH (ale ne FADH₂ při fotosyntéze). Tyto sloučeniny vstupují do procesu jako je buněčné dýchání obráceně, aby mohly syntetizovat glukózu pro využití energie v buňce.