Fotosinteza i stanično disanje gotovo su međusobne kemijske zrcalne slike. Kad je Zemlja imala puno manje kisika u zraku, fotosintetski organizmi koristili su ugljični dioksid i proizvodili kisik kao nusproizvod. Danas biljke, alge i cijanobakterije koriste ovaj sličan proces fotosinteze. Svi ostali organizmi, uključujući životinje, evoluirali su tako da koriste neki oblik staničnog disanja.
I fotosinteza i stanično disanje intenzivno koriste energiju protočnih elektrona kako bi pokrenuli sintezu proizvoda. U fotosintezi je glavni proizvod glukoza, dok u staničnom disanju jest ATP (adenozin trifosfat).
Organele
Velika je razlika između disanja unutar eukariotskih i prokariontskih organizama. I biljke i životinje su eukarioti jer imaju složene organele unutar stanice. Biljke, na primjer, koriste fotosintezu na tilakoidnoj membrani unutar kloroplast.
Eukarioti koji koriste stanično disanje imaju nazvane organele mitohondrije, koji su nekako poput elektrane ćelije. Prokarioti mogu koristiti fotosintezu ili stanično disanje, ali budući da im nedostaju složene organele, energiju proizvode na jednostavnije načine. Ovaj članak pretpostavlja postojanje takvih organela, jer neki prokarionti čak i ne koriste lanac transporta elektrona. Odnosno, možete pretpostaviti da se ova rasprava odnosi na eukariotske stanice (tj. Na biljke, životinje i gljive).
Lanac transporta elektrona
U fotosintezi se lanac prijenosa elektrona javlja na početku procesa, ali dolazi na kraju procesa u staničnom disanju. To dvoje ipak nisu potpuno analogni. Napokon, razbijanje spoja nije isto što i pocinčavanje proizvodnje spoja.
Važno je imati na umu da fotosintetski organizmi pokušavaju poticati glukozu kao izvor hrane, dok organizmi koji koriste stanično disanje razgrađuju glukozu u ATP, koji je glavni prijenosnik energije stanica.
Važno je zapamtiti da se fotosinteza i stanično disanje odvijaju u biljnim stanicama. Često se fotosinteza zamjenjuje za "verziju" staničnog disanja nego što se to događa kod drugih eukariota, ali to nije slučaj.
Fotosinteza vs. Stanično disanje
Fotosinteza koristi energiju dobivenu od svjetlosti za oslobađanje elektrona iz klorofilnih pigmenata koji sakupljaju svjetlost. Molekule klorofila nemaju beskonačnu opskrbu elektronima, pa vraćaju izgubljeni elektron iz molekule vode. Preostali su elektroni i vodikovi ioni (električno nabijene čestice vodika). Kisik se stvara kao nusprodukt, zbog čega se izbacuje u atmosferu.
U staničnom disanju lanac prijenosa elektrona nastaje nakon što je glukoza već razgrađena. Osam molekula NADPH i dvije molekule FADH2 ostati. Te su molekule namijenjene doniranju elektrona i vodikovih iona u lanac transporta elektrona. Kretanje elektrona pocinčava vodikove ione kroz membranu mitohondriona.
Budući da ovo stvara koncentraciju vodikovih iona na jednoj strani, oni su prisiljeni vratiti se u unutrašnjost mitohondriona, što potakće sintezu ATP-a. Na samom kraju procesa kisik prihvaća elektrone koji se zatim vežu na vodikove ione kako bi stvorili vodu.
Stanično disanje obrnuto
Posljednji korak staničnog disanja zrcali je početak fotosinteze koja razdvaja vodu i stvara elektrone, kisik i vodikove ione. Koristeći ovo znanje, mogli biste također predvidjeti da fotosinteza uključuje kretanje vodikovih iona kroz tilakoidnu membranu kako bi se potaknula proizvodnja ATP-a. NADPH tada prihvaća elektrone (ali ne i FADH2 u fotosintezi). Ti spojevi ulaze u proces poput staničnog disanja obrnuto, tako da mogu sintetizirati glukozu radi potrošnje energije unutar stanice.