פוטוסינתזה לעומת נשימה תאית בזרימת אלקטרונים

פוטוסינתזה ונשימה תאית הן כמעט מראה ראי כימית זו של זו. כאשר בכדור הארץ היה הרבה פחות חמצן באוויר, אורגניזמים פוטוסינתטיים השתמשו בפחמן דו חמצני וייצרו חמצן כתוצר לוואי. כיום, צמחים, אצות וציאנובקטריה משתמשים בתהליך דומה זה של פוטוסינתזה. כל שאר האורגניזמים, כולל בעלי חיים, התפתחו לשימוש בצורה כלשהי של נשימה תאית.

הן הפוטוסינתזה והן הנשימה התאית עושים שימוש רב ברתימת האנרגיה של אלקטרונים זורמים בכדי להניע את הסינתזה של מוצר. בפוטוסינתזה המוצר העיקרי הוא גלוקוזואילו בנשימה התאית זה כן ATP (אדנוזין טרי פוספט).

קיים הבדל גדול בין נשימה בתוך אורגניזמים אוקריוטיים לפרוקריוטים. צמחים ובעלי חיים שניהם אאוקריוטים מכיוון שיש להם אברונים מורכבים בתא. צמחים, למשל, משתמשים בפוטוסינתזה בקרום התילקואידי בתוך כלורופלסט.

לאוקריוטים המשתמשים בנשימה תאית נקראים אברונים מיטוכונדריה, שהם כמו תחנת הכוח של התא. פרוקריוטים עשויים להשתמש בפוטוסינתזה או בנשימה תאית, אך מכיוון שאין להם אברונים מורכבים, הם מייצרים אנרגיה בדרכים פשוטות יותר. מאמר זה מניח קיומם של אברונים כאלה, מכיוון שחלק מהפרוקריוטים אפילו אינם משתמשים בשרשרת הובלת האלקטרונים. כלומר, אתה יכול להניח שדיון זה נוגע לתאים אוקריוטים (כלומר אלה של צמחים, בעלי חיים ופטריות).

בפוטוסינתזה שרשרת הובלת האלקטרונים מתרחשת בתחילת התהליך, אך היא מגיעה בסוף התהליך בנשימה תאית. השניים אינם מקבילים לחלוטין. אחרי הכל, פירוק תרכובת אינו זהה לגלוון ייצור של תרכובת.

הדבר החשוב לזכור הוא שאורגניזמים פוטוסינתטיים מנסים להעלות גלוקוז כמקור מזון ואילו אורגניזמים המשתמשים בנשימה תאית מפרקים את הגלוקוז ל ATP, שהוא נושא האנרגיה העיקרי של תָא.

חשוב לזכור כי פוטוסינתזה ונשימה תאית מתרחשים בתאי הצמח. לעתים קרובות, פוטוסינתזה טועה כ"גרסה "של הנשימה התאית מאשר במתרחש באאוקריוטים אחרים, אך אין זה המקרה.

הפוטוסינתזה משתמשת באנרגיה המתקבלת מאור לאלקטרונים חופשיים מפיגמנטים הכלורופילים שאוספים את האור. במולקולות כלורופיל אין אספקה ​​אינסופית של אלקטרונים, ולכן הן מחזירות את האלקטרון האבוד ממולקולת מים. מה שנשאר הם אלקטרונים ויוני מימן (חלקיקי מימן טעונים חשמלית). חמצן נוצר כתוצר לוואי, ולכן הוא גורש לאטמוספרה.

בנשימה התאית שרשרת הובלת האלקטרונים מתרחשת לאחר שהגלוקוז כבר נשבר. שמונה מולקולות של NADPH ושתי מולקולות של FADH₂ לְהִשָׁאֵר. מולקולות אלו נועדו לתרום אלקטרונים ויוני מימן לשרשרת הובלת האלקטרונים. תנועת האלקטרונים מגלבלת יונים מימן על פני קרום המיטוכונדריה.

מכיוון שזה יוצר ריכוז של יוני מימן בצד אחד, הם נאלצים לחזור לחלק הפנימי של המיטוכונדריון, מה שמגלגל את הסינתזה של ATP. בסוף התהליך, אלקטרונים מתקבלים על ידי חמצן, אשר נקשר לאחר מכן ליוני המימן על מנת לייצר מים.

השלב האחרון בנשימה התאית משקף את תחילתה של הפוטוסינתזה, המפרקת מים ומייצרת אלקטרונים, חמצן ויוני מימן. באמצעות ידע זה, תוכל גם לחזות כי פוטוסינתזה כוללת תנועה של יוני מימן על פני קרום התילקואיד על מנת לגלבן את ייצור ה- ATP. אז מקבלים אלקטרונים על ידי NADPH (אך לא FADH₂ בפוטוסינתזה). תרכובות אלו נכנסות לתהליך כמו זה של נשימה תאית באופן הפוך כדי שיוכלו לסנתז גלוקוז לשימוש באנרגיה בתוך התא.