מה לא ממוחזרים בנשימה תאית?

הצורות השולטות של חיים גלויים על פני כדור הארץ, צמחים ובעלי חיים, פועלות באופן משלים, וזה בהחלט לא מקרי.

חומר חיוני להזנת צמחים אינו יותר מתוצר פסולת בבני אדם ובעלי חיים אחרים, וכן חומר שנזרק כפסולת על ידי צמחים נחוץ על ידי בעלי חיים (וחלקים שונים של אותו תא צמח) לצורך אירובי נשימה. גם מולקולות אחרות "נשמרות" בדרך זו.

ארבעת החומרים הממוחזרים במהלך פוטוסינתזה ונשימה הם: פחמן דו חמצני (CO₂), אשר נפלט כפסולת בנשימה תאית ומשמש את הצמחים לייצור גלוקוז, חמצן (O₂), שנפלט כפסולת על ידי צמחים ונלקח על ידי בעלי חיים כדי לאפשר לנשימה תאית להמשיך, גלוקוז (ג₆ה₁₂או₆), אשר נצרך בנשימה תאית ועשוי מ- CO₂ בפוטוסינתזה ו מים(ח₂O), שהוא תוצר פסולת של נשימה תאית אך נדרש לצורך פוטוסינתזה ושלל תגובות אחרות.

בכמה צורות של נשימה תאיתעם זאת, חומרים הם לֹא ממוחזר בתגובות ולכן נחשב לבזבוז, אם כי זה לא בהכרח אומר שבני אדם לא מצאו שימושים בחומר "חד פעמי" זה.

פוטוסינתזה איך צמחים, חסרי פה ומערכות עיכול באופן כללי, מקבלים את האוכל שלהם. על ידי נטילת גז פחמן דו חמצני דרך פתחים בעלים שלהם הנקראים סטומה, הם משלבים את חומר הגלם הדרוש להם כדי לבנות גלוקוז. חלק מהגלוקוז הזה משמש את הצמח עצמו בנשימה תאית, ואילו השאר עשוי להפוך למזון לבעלי חיים.

החלק הראשון של הפוטוסינתזה מורכב מ- תגובות קלות ודורש מקור אור כדי להמשיך. אור פוגע במבנים בתוך תאי צמח הנקראים כלורופלסטים, המכילים תילאקואידים, אשר בתורם מכילים קבוצת פיגמנטים הנקראת כלורופיל. התוצאה הסופית היא קצירת אנרגיה לחלק השני של הפוטוסינתזה ושחרור גז חמצן כפסולת.

בתוך ה תגובות חשוכות, שאינם דורשים אור שמש (אך אינם מושפעים ממנו), פחמן דו חמצני משולב עם חמש פחמן תרכובת הנקראת ריבולוזה-1,5-ביפוספט ליצירת חומר ביניים בעל שש פחמן, שחלקו הופך בסופו של דבר לגלוקוז. האנרגיה לשלב זה מגיעה מ- ATP ו- NADPH שנוצרו בתגובות האור.

משוואת הפוטוסינתזה היא:

6 CO₂ + 6 ח '₂O + אנרגיית אור → C₆ה₁₂או₆ + 6 O₂

נשימה תאית היא חמצון מוחלט של גלוקוז בתאים אוקריוטיים.

הוא כולל ארבעה שלבים: גליקוליזה, ההמרה הבלתי תלויה בחמצן של גלוקוז לפירובט; תגובת הגשר, שהיא חמצון פירובט לאצטיל קואנזים A, מחזור קרבס, ששילב אצטיל CoA עם oxaloacetate כדי ליצור תרכובת של שש פחמן, שבסופו של דבר הופכת שוב ל- oxaloacetate, מה שמניב נושאי אלקטרונים ו- ATP וה- שרשרת העברת אלקטרונים, שם נוצר רוב ה- ATP של הנשימה התאית.

שלושת השלבים האחרונים, הכוללים נשימה אירובית, מתרחשים במיטוכונדריה ואילו הגליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה. תפיסה מוטעית נפוצה היא כי צמחים עוברים פוטוסינתזה במקום נשימה תאית; למעשה, הם משתמשים בשניהם ומשתמשים בתהליך הראשון כדי ליצור גלוקוז כקלט לתהליך האחרון.

המשוואה המלאה לנשימה תאית היא

ג₆ה₁₂או₆ + 6 O₂→6 CO₂ + 6 ח '₂O + 36 (או 38) ATP

כאשר לא ניתן לעבד פירובט באמצעות התגובות האירוביות של הנשימה התאית, משום שלא קיים מספיק חמצן או שהאורגניזם חסר אנזימים לשימוש בו, תְסִיסָה הוא חלופה אחת. זה מה שקורה כשאתה מפעיל ספרינט כולל או מרים משקולות כבדות ונכנס ל"חוב חמצן "מהתרגיל האנאירובי הזה.

בתהליך זה של תסיסה של חומצת חלב, המתרחש גם בציטופלזמה, פירובט הופך לחומצה לקטית בתגובת הפחתה המחוללת NAD⁺ מ- NADH. זה עושה יותר NAD⁺ זמין עבור גליקוליזה, אשר, יחד עם הסרת פירובט מהסביבה, נוטה להניע את הגליקוליזה קדימה. לקטט יכול לשמש כמה תאים מן החי, אך הוא נחשב בדרך כלל כמוצר פסולת.

בשמרים, התסיסה מייצרת את המוצר דו-פחמן אתנול במקום לקטט. בעודם עדיין מבזבזים, לא ניתן להכחיש שחברות אנושיות יראו שונות בתכלית אם לא היה אתנול, החומר הפעיל במשקאות אלכוהוליים ברחבי העולם.