細胞呼吸と光合成はどのようにプロセスとほぼ反対ですか？

細胞呼吸と光合成は本質的に反対のプロセスです。 光合成は、生物が二酸化炭素（CO）の化学的「還元」を通じて高エネルギー化合物（特に糖グルコース）を生成するプロセスです。₂). 一方、細胞呼吸は、化学的「酸化」によるブドウ糖や他の化合物の分解を伴います。 光合成はCOを消費します₂ 酸素を生成します。 細胞呼吸は酸素を消費し、COを生成します₂.

光合成では、光からのエネルギーが、細胞内のプロセスに電力を供給する原子間の結合の化学エネルギーに変換されます。 光合成は35億年前に生物に出現し、複雑な生化学的および生物物理学的メカニズムを進化させ、今日では植物や単細胞生物で発生しています。 地球の大気と海に酸素が含まれているのは、光合成によるものです。

光合成では、CO₂ と日光はブドウ糖（砂糖）と分子状酸素（O₂). この反応は、明期と暗期の2段階のいくつかのステップで行われます。

明期では、光からのエネルギーが反応を促進し、水を分解して酸素を放出します。 その過程で、ATPとNADPHという高エネルギー分子が形成されます。 これらの化合物の化学結合はエネルギーを蓄えます。 酸素は副産物であり、光合成のこの段階は、酸素が消費される、以下で説明する細胞呼吸プロセスの酸化的リン酸化の反対です。

光合成の暗期はカルビン回路としても知られています。 ライトフェーズの生成物を使用するこのフェーズでは、CO₂ 砂糖、ブドウ糖を作るのに使用されます。

細胞呼吸は、酸化による基質の生化学的分解であり、電子は 基板から「電子受容体」に転送されます。これは、さまざまな化合物または酸素のいずれかです。 原子。 基質がグルコース、二酸化炭素（CO）などの炭素および酸素含有化合物である場合₂）解糖、ブドウ糖の分解によって生成されます。

細胞の細胞質で起こる解糖は、グルコースをより「酸化された」化合物であるピルビン酸に分解します。 十分な酸素が存在する場合、ピルビン酸はミトコンドリアと呼ばれる特殊な細胞小器官に移動します。 そこで、それはアセテートとCOに分解されます₂. CO₂ 解放されます。 アセテートはクレブス回路として知られる反応システムに入ります。

クレブス回路では、酢酸塩がさらに分解され、残りの炭素原子がCOとして放出されます。₂. これは、光合成の一側面であるCOからの炭素の結合とは反対です。

動物細胞では主にミトコンドリアの内膜に位置する電子伝達系では、次のような還元生成物があります。 NADHとFADH2は、プロトン勾配を作成するために使用されます。これは、片側の不対水素原子の濃度の不均衡です。 膜対。 もう1つ。 次に、プロトン勾配は、酸化的リン酸化と呼ばれるプロセスで、より多くのATPの生成を促進します。

全体として、光合成は、光エネルギーによって電子にエネルギーを与えてCO2を還元（電子を追加）して、より大きな化合物（グルコース）を構築し、副産物として酸素を生成します。 一方、細胞呼吸は、基質（例えば、グルコース）から電子を奪うことを含みます。 酸化と言い、その過程で基質が分解され、その炭素原子がCO2として放出されますが、酸素は 消費されます。 したがって、光合成と細胞呼吸はほぼ反対の生化学的プロセスです。