Apa yang Tidak Didaur Ulang dalam Respirasi Sel?

Bentuk-bentuk utama kehidupan yang terlihat di Bumi, tumbuhan dan hewan, beroperasi dengan cara yang saling melengkapi, yang jelas bukan kebetulan.

Suatu zat yang penting untuk nutrisi tanaman tidak lebih dari produk limbah pada manusia dan hewan lain, dan a zat yang dibuang sebagai limbah oleh tumbuhan dibutuhkan oleh hewan (dan bagian yang berbeda dari sel tumbuhan yang sama) untuk aerobik pernafasan. Molekul lain juga "dilestarikan" dengan cara ini.

Empat zat yang didaur ulang selama fotosintesis dan respirasi adalah: karbon dioksida (CO₂), yang dikeluarkan sebagai limbah dalam respirasi sel dan digunakan oleh tanaman untuk membuat glukosa, oksigen (O₂), yang dikeluarkan sebagai limbah oleh tumbuhan dan diambil oleh hewan untuk memungkinkan respirasi seluler berlangsung, glukosa (C₆H₁₂HAI₆), yang dikonsumsi dalam respirasi sel dan dibuat dari CO₂ dalam fotosintesis dan air(H₂HAI), yang merupakan produk limbah dari respirasi sel tetapi diperlukan untuk fotosintesis dan sejumlah reaksi lainnya.

Dalam beberapa bentuk respirasi seluler, meskipun, zat adalah tidak didaur ulang dalam reaksi dan dengan demikian dianggap limbah, meskipun ini tidak berarti bahwa manusia belum menemukan kegunaan untuk bahan "sekali pakai" ini.

Fotosintesis adalah bagaimana tumbuhan, yang tidak memiliki mulut dan sistem pencernaan pada umumnya, mendapatkan makanannya. Dengan mengambil gas karbon dioksida melalui lubang di daun mereka yang disebut stoma, mereka memasukkan bahan mentah yang mereka butuhkan untuk membangun glukosa. Sebagian dari glukosa itu digunakan oleh tanaman itu sendiri dalam respirasi sel, sementara sisanya dapat menjadi makanan bagi hewan.

Bagian pertama fotosintesis terdiri dari reaksi terang dan membutuhkan sumber cahaya untuk melanjutkan. Cahaya menyerang struktur di dalam sel tumbuhan yang disebut kloroplas, yang mengandung tilakoid, yang pada gilirannya mengandung sekelompok pigmen yang disebut klorofil. Hasil akhirnya adalah pemanenan energi untuk bagian kedua fotosintesis dan pelepasan gas oksigen sebagai limbah.

Dalam reaksi gelap, yang tidak memerlukan sinar matahari (tetapi tidak terpengaruh olehnya), karbon dioksida digabungkan dengan lima karbon senyawa yang disebut ribulosa-1,5-bifosfat untuk membuat zat antara enam karbon, beberapa di antaranya akhirnya menjadi glukosa. Energi untuk fase ini berasal dari ATP dan NADPH yang dibuat dalam reaksi terang.

Persamaan fotosintesis adalah:

6 CO₂ + 6 H₂O + Energi Cahaya → C₆H₁₂HAI₆ + 6 O₂

Respirasi sel adalah oksidasi lengkap glukosa dalam sel eukariotik.

Ini mencakup empat langkah: glikolisis, konversi glukosa bebas oksigen menjadi piruvat; reaksi jembatan, yang merupakan oksidasi piruvat menjadi asetil koenzim A, siklus Krebs, yang menggabungkan asetil KoA dengan oksaloasetat untuk membuat senyawa enam karbon yang akhirnya diubah menjadi oksaloasetat lagi, menghasilkan pembawa elektron dan ATP dan rantai transpor elektron, yang mana sebagian besar ATP respirasi seluler dihasilkan.

Tiga langkah terakhir ini, yang terdiri dari respirasi aerobik, terjadi di mitokondria, sedangkan glikolisis terjadi di sitoplasma. Kesalahpahaman yang umum adalah bahwa tanaman menjalani fotosintesis dari pada respirasi seluler; sebenarnya, mereka menggunakan keduanya, menggunakan proses sebelumnya untuk membuat glukosa sebagai input untuk proses terakhir.

Persamaan lengkap untuk respirasi seluler adalah

C₆H₁₂HAI₆ + 6 O₂→6 CO₂ + 6 H₂O + 36 (atau 38) ATP

Ketika piruvat tidak dapat diproses melalui reaksi aerobik respirasi sel, baik karena tidak ada cukup oksigen atau organisme kekurangan enzim untuk memanfaatkannya, fermentasi merupakan salah satu alternatif. Inilah yang terjadi ketika Anda melakukan sprint habis-habisan atau mengangkat beban berat dan masuk ke "hutang oksigen" dari latihan anaerobik ini.

Dalam proses ini fermentasi asam laktat, yang juga terjadi di sitoplasma, piruvat diubah menjadi asam laktat dalam reaksi reduksi yang menghasilkan NAD⁺ dari NADH. Ini membuat lebih banyak NAD⁺ tersedia untuk glikolisis, yang, bersama dengan menghilangkan piruvat dari lingkungan, cenderung mendorong glikolisis ke depan. Laktat dapat digunakan oleh beberapa sel hewan, tetapi umumnya dianggap sebagai produk limbah.

Dalam ragi, fermentasi menghasilkan etanol produk dua karbon, bukan laktat. Meskipun masih sampah, tidak dapat disangkal bahwa masyarakat manusia akan terlihat sangat berbeda jika tidak ada etanol, bahan aktif dalam minuman beralkohol di seluruh dunia.