Fotosyntese og cellulær respiration er næsten kemiske spejlbilleder af hinanden. Da Jorden havde meget mindre ilt i luften, brugte fotosyntetiske organismer kuldioxid og producerede ilt som et biprodukt. I dag bruger planter, alger og cyanobakterier denne lignende proces med fotosyntese. Alle andre organismer, inklusive dyr, har udviklet sig til at bruge en eller anden form for cellulær respiration.
Både fotosyntese og cellulær respiration gør udstrakt brug af at udnytte energien fra flydende elektroner til at drive syntesen af et produkt. I fotosyntese er det vigtigste produkt glukose, mens det i cellulær respiration er det ATP (Adenosintrifosfat).
Organeller
Der er en stor forskel mellem respiration inden for eukaryote og prokaryote organismer. Planter og dyr er begge eukaryote, fordi de har komplekse organeller i cellen. Planter bruger for eksempel fotosyntese ved thylakoidmembranen i en kloroplast.
Eukaryoter, der bruger cellulær respiration, har organeller kaldet mitokondrier, som ligner celleens kraftværk. Prokaryoter kan bruge enten fotosyntese eller cellulær respiration, men da de mangler komplekse organeller, producerer de energi på enklere måder. Denne artikel antager eksistensen af sådanne organeller, da nogle prokaryoter ikke engang gør brug af elektrontransportkæden. Det vil sige, du kan antage, at denne diskussion vedrører eukaryote celler (dvs. planter, dyr og svampe).
Elektrontransportkæden
I fotosyntese forekommer elektrontransportkæden i begyndelsen af processen, men den kommer i slutningen af processen i cellulær respiration. De to er dog ikke helt analoge. Når alt kommer til alt er nedbrydning af en forbindelse ikke det samme som at galvanisere produktionen af en forbindelse.
Den vigtige ting at huske er, at fotosyntetiske organismer forsøger at skabe glukose som en fødekilde, mens organismer, der bruger cellulær respiration, nedbryder glukose i ATP, som er den vigtigste energibærer af celle.
Det er vigtigt at huske, at fotosyntese og cellulær respiration finder sted i planteceller. Ofte forveksles fotosyntese med en "version" af den cellulære åndedræt, end der forekommer i andre eukaryoter, men dette er ikke tilfældet.
Fotosyntese vs. Cellulær respiration
Fotosyntese bruger den energi, der opnås fra lys til frie elektroner fra klorofylpigmenterne, der samler lyset. Klorofylmolekyler har ikke uendelig tilførsel af elektroner, så de genvinder det tabte elektron fra et vandmolekyle. Hvad der er tilbage er elektroner og brintioner (elektrisk ladede brintpartikler). Oxygen skabes som et biprodukt, hvorfor det udvises i atmosfæren.
I cellulær respiration opstår elektrontransportkæden, når glukose allerede er nedbrudt. Otte molekyler af NADPH og to molekyler af FADH2 forblive. Disse molekyler er beregnet til at donere elektroner og brintioner til elektrontransportkæden. Elektroners bevægelse galvaniserer hydrogenioner over mitokondrions membran.
Fordi dette danner en koncentration af brintioner på den ene side, er de tvunget til at bevæge sig tilbage til mitochondrions inderside, hvilket galvaniserer syntesen af ATP. I slutningen af processen accepteres elektroner af ilt, som derefter binder til hydrogenionerne for at producere vand.
Cellular Respiration omvendt
Det sidste trin i cellulær respiration afspejler begyndelsen på fotosyntese, der trækker vand fra hinanden og producerer elektroner, ilt og brintioner. Ved hjælp af denne viden kan du muligvis også forudsige, at fotosyntese involverer bevægelse af brintioner over thylakoidmembranen for at galvanisere produktionen af ATP. Elektroner accepteres derefter af NADPH (men ikke FADH2 i fotosyntese). Disse forbindelser går ind i en proces som cellulær respiration i omvendt retning, så de kan syntetisere glukose til energiforbrug i cellen.