Hvad genbruges ikke i celleånding?

De dominerende former for synligt liv på jorden, planter og dyr fungerer på en komplementær måde, hvilket bestemt ikke er tilfældigt.

Et stof, der er afgørende for næring af planter, er ikke mere end et affaldsprodukt hos mennesker og andre dyr, og a stof, der kasseres som affald fra planter, er nødvendigt af dyr (og forskellige dele af den samme plantecelle) til aerob respiration. Andre molekyler "konserveres" også på denne måde.

De fire stoffer genanvendt under fotosyntese og åndedræt er: kuldioxid (CO₂), som udsendes som affald i cellulær respiration og bruges af planter til at fremstille glukose, ilt (O₂), som udsendes som affald af planter og optages af dyr for at lade cellulær respiration fortsætte, glukose (C₆H₁₂O₆), som indtages i cellulær åndedræt og fremstilles af CO₂ i fotosyntese og vand(H₂O), som er et affaldsprodukt fra cellulær respiration, men krævet til fotosyntese og en række andre reaktioner.

I nogle former for cellulær respirationmen stoffer er det ikke genbruges i reaktionerne og betragtes således som affald, selvom dette ikke nødvendigvis betyder, at mennesker ikke har fundet anvendelser til dette "engangs" materiale.

Fotosyntese er, hvordan planter, der mangler mund og fordøjelsessystemer generelt, får deres mad. Ved at optage kuldioxidgas gennem åbninger i deres blade kaldet stomi, inkorporerer de det råmateriale, de har brug for til at opbygge glukose. Noget af denne glukose bruges af planten selv i cellulær åndedræt, mens resten kan blive mad til dyr.

Den første del af fotosyntese består af lysreaktioner og kræver en lyskilde for at fortsætte. Lys rammer strukturer inde i planteceller kaldet kloroplaster, som indeholder thylakoids, som igen indeholder en gruppe pigmenter, der kaldes klorofyl. Slutresultatet er høst af energi til anden del af fotosyntese og frigivelse af iltgas som affald.

I mørke reaktioner, som ikke kræver sollys (men ikke påvirkes negativt af det), kombineres kuldioxid med en fem-kulstof forbindelse kaldet ribulose-1,5-biphosphat for at fremstille et mellemprodukt med seks carbon, hvoraf nogle i sidste ende bliver glucose. Energien til denne fase kommer fra ATP og NADPH i lysreaktionerne.

Fotosyntese ligningen er:

6 CO₂ + 6 H₂O + lysenergi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Cellular respiration er den komplette oxidation af glucose i eukaryote celler.

Den indeholder fire trin: glykolyse, den oxygenuafhængige omdannelse af glucose til pyruvat; broreaktionen, som er oxidationen af ​​pyruvat til acetylcoenzym A, Krebs-cyklussen, som kombinerede acetyl CoA med oxaloacetat til dannelse af en seks-carbonforbindelse, der til sidst omdannes til oxaloacetat igen, hvilket giver elektronbærere og ATP og elektrontransportkæde, hvor det meste af ATP for cellulær respiration genereres.

De sidste tre af disse trin, der omfatter aerob respiration, forekommer i mitokondrierne, hvorimod glykolyse finder sted i cytoplasmaet. En almindelig misforståelse er, at planter gennemgår fotosyntese i stedet for cellulær respiration; faktisk bruger de begge ved hjælp af den førstnævnte proces til at fremstille glukose som input til sidstnævnte proces.

Den komplette ligning for cellulær respiration er

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂→6 CO₂ + 6 H₂O + 36 (eller 38) ATP

Når pyruvat ikke kan behandles via de aerobe reaktioner ved cellulær respiration, enten fordi der ikke er nok ilt til stede, eller organismen mangler enzymerne til at gøre brug af det, gæring er et alternativ. Dette er, hvad der sker, når du kører en all-out sprint eller løfter tunge vægte og går i "iltgæld" fra denne anaerobe øvelse.

I denne proces af mælkesyrefermentering, som også forekommer i cytoplasmaet, omdannes pyruvat til mælkesyre i en reduktionsreaktion, der genererer NAD⁺ fra NADH. Dette gør mere NAD⁺ tilgængelig til glykolyse, som sammen med fjernelse af pyruvat fra miljøet har tendens til at drive glykolyse fremad. Laktat kan bruges af nogle dyreceller, men det betragtes generelt som et affaldsprodukt.

I gær producerer gæring to-carbonproduktet ethanol i stedet for lactat. Mens det stadig er spild, er det ubestrideligt, at menneskelige samfund ville se meget anderledes ud, hvis der ikke var ethanol, den aktive ingrediens i alkoholholdige drikkevarer over hele verden.