Prevladavajući oblici vidljivog života na Zemlji, biljke i životinje, djeluju komplementarno, što definitivno nije slučajno.
Tvar koja je vitalna za prehranu biljaka nije ništa više od otpadnog proizvoda kod ljudi i drugih životinja, i a tvar koju biljke odbacuju kao otpad potrebna je životinjama (i različitim dijelovima iste biljne stanice) za aerobne disanje. I ostale molekule su "konzervirane" na ovaj način.
Četiri tvari koje se recikliraju tijekom fotosinteze i disanja su: ugljični dioksid (CO2), koji se emitira kao otpad u staničnom disanju i biljke koriste za stvaranje glukoze, kisik (O2), koji biljke emitiraju kao otpad, a životinje ga usvajaju kako bi se omogućilo stanično disanje, glukoza (C6H12O6), koji se troši u staničnom disanju i izrađuje se od CO2 u fotosintezi i voda(H2O), koji je otpadni produkt staničnog disanja, ali potreban za fotosintezu i niz drugih reakcija.
U nekim oblicima stanično disanjemeđutim, tvari jesu ne recikliraju se u reakcijama i stoga se smatraju otpadom, iako to ne mora nužno značiti da ljudi nisu pronašli upotrebu za ovaj "jednokratni" materijal.
Fotosinteza
Fotosinteza je način na koji biljke, kojima nedostaju usta i probavni sustav općenito, dobivaju hranu. Unoseći plin ugljični dioksid kroz otvore na lišću zvane stoma, oni ugrađuju sirovinu koja im je potrebna za izgradnju glukoze. Dio te glukoze sama biljka koristi u staničnom disanju, dok ostatak može postati hrana za životinje.
Prvi dio fotosinteze sastoji se od svjetlosne reakcije a za nastavak je potreban izvor svjetlosti. Svjetlost pogađa strukture unutar biljnih stanica tzv kloroplasti, koji sadrže tilakoide, koji pak sadrže skupinu pigmenata tzv klorofil. Krajnji rezultat je sakupljanje energije za drugi dio fotosinteze i oslobađanje plina kisika kao otpada.
U mračne reakcije, koji ne trebaju sunčevu svjetlost (ali na nju ne utječu nepovoljno), ugljični dioksid kombinira se s petougljikom spoj koji se naziva ribuloza-1,5-bifosfat, dajući intermedijer sa šest ugljika, od kojih neki na kraju postaju glukoza. Energija za ovu fazu dolazi od ATP i NADPH nastalih u svjetlosnim reakcijama.
Jednadžba fotosinteze je:
6 CO2 + 6 H2O + svjetlosna energija → C6H12O6 + 6 O.2
Stanično disanje
Stanično disanje je potpuna oksidacija glukoze u eukariotskim stanicama.
Sadrži četiri koraka: glikoliza, konverzija glukoze u piruvat neovisna o kisiku; most reakcija, koja je oksidacija piruvata u acetil koenzim A, Krebsov ciklus, koji su kombinirali acetil CoA s oksaloacetatom dajući spoj od šest ugljika koji se na kraju opet pretvorio u oksaloacetat, dajući elektronske nosače i ATP i lanac za transport elektrona, gdje se generira većina ATP-a staničnog disanja.
Posljednja tri od ovih koraka, koja uključuju aerobno disanje, događaju se u mitohondrijima, dok se glikoliza događa u citoplazmi. Uobičajena zabluda je da biljke podvrgavaju fotosintezi umjesto stanično disanje; zapravo koriste oboje, koristeći prvi postupak kako bi stvorili glukozu kao ulaz za drugi proces.
Kompletna jednadžba staničnog disanja je
C6H12O6 + 6 O.2→6 CO2 + 6 H2O + 36 (ili 38) ATP
Otpadni proizvodi staničnog disanja
Kada se piruvat ne može preraditi aerobnim reakcijama staničnog disanja, bilo zato što nema dovoljno kisika ili organizmu nedostaju enzimi da ga iskoristi, vrenje je jedna alternativa. To se događa kada trčite u cjelini u sprintu ili dižete teške utege i uđete u "dug kisika" od ove anaerobne vježbe.
U ovom procesu mliječnokiselinsko vrenje, koji se također javlja u citoplazmi, piruvat se pretvara u mliječnu kiselinu u reakciji redukcije koja generira NAD+ iz NADH-a. To čini više NAD+ dostupan za glikolizu, koji zajedno s uklanjanjem piruvata iz okoline teži glikolizi naprijed. Neke životinjske stanice mogu koristiti laktat, ali općenito se smatra otpadnim proizvodom.
U kvascu, fermentacijom se umjesto laktata dobiva etanol s dva ugljika. Iako su još uvijek otpadi, nesporno je da bi ljudska društva izgledala znatno drugačije da nema etanola, aktivnog sastojka alkoholnih pića širom svijeta.