Fotosintēze vs. Šūnu elpošana elektronu plūsmā

Fotosintēze un šūnu elpošana ir gandrīz ķīmiski viens otra spoguļattēli. Kad Zemē gaisā bija daudz mazāk skābekļa, fotosintētiskie organismi izmantoja oglekļa dioksīdu un ražoja skābekli kā blakusproduktu. Mūsdienās augi, aļģes un zilaļģes izmanto šo līdzīgo fotosintēzes procesu. Visi pārējie organismi, ieskaitot dzīvniekus, ir attīstījušies, lai izmantotu kaut kādu šūnu elpošanu.

Gan fotosintēze, gan šūnu elpošana plaši izmanto plūstošo elektronu enerģijas izmantošanu, lai veicinātu produkta sintēzi. Fotosintēzē galvenais produkts ir glikoze, turpretī šūnu elpošanā tā ir ATP (adenozīna trifosfāts).

Eikariotu un prokariotu organismos ir liela atšķirība starp elpošanu. Augi un dzīvnieki ir eikarioti, jo šūnā tiem ir sarežģīti organoīdi. Augi, piemēram, izmanto fotosintēzi pie tilakoīda membrānas a hloroplasts.

Eikariotiem, kas izmanto šūnu elpošanu, tiek saukti organelli mitohondrijos, kas ir līdzīgi kameras elektrostacijai. Prokariotos var izmantot vai nu fotosintēzi, vai šūnu elpošanu, taču, tā kā tiem trūkst sarežģītu organellu, tie ražo enerģiju vienkāršāk. Šajā rakstā tiek pieņemts, ka pastāv šādas organellas, jo daži prokarioti pat neizmanto elektronu transporta ķēdi. Tas ir, jūs varat pieņemt, ka šī diskusija attiecas uz eikariotu šūnām (t.i., augu, dzīvnieku un sēņu šūnām).

Fotosintēzē elektronu transporta ķēde notiek procesa sākumā, bet tā notiek šūnu elpošanas procesa beigās. Abi tomēr nav līdzīgi. Galu galā savienojuma sadalīšana nav tas pats, kas savienojuma ražošanas cinkošana.

Svarīgi atcerēties, ka fotosintēzes organismi mēģina veicināt glikozi kā pārtikas avotu organismi, kas izmanto šūnu elpošanu, glikozi sadala ATP, kas ir galvenais enerģijas nesējs šūna.

Ir svarīgi atcerēties, ka fotosintēze un šūnu elpošana notiek augu šūnās. Bieži vien fotosintēzi kļūdaini uzskata par šūnu elpošanas "versiju", nekā tas notiek citos eikariotos, taču tas tā nav.

Fotosintēze izmanto enerģiju, kas iegūta no gaismas, lai atbrīvotu elektronus no hlorofila pigmentiem, kas savāc gaismu. Hlorofila molekulām nav bezgalīga elektronu daudzuma, tāpēc tās atgūst zaudēto elektronu no ūdens molekulas. Paliek elektroni un ūdeņraža joni (ūdeņraža elektriski uzlādētas daļiņas). Skābeklis tiek radīts kā blakusprodukts, tāpēc tas tiek izvadīts atmosfērā.

Šūnu elpošanā elektronu transporta ķēde notiek pēc glikozes sadalīšanas. Astoņas molekulas NADPH un divas molekulas FADH₂ paliek. Šīs molekulas ir paredzētas elektronu un ūdeņraža jonu ziedošanai elektronu transporta ķēdē. Elektronu kustība galvanizē ūdeņraža jonus pa mitohondrijas membrānu.

Tā kā tas vienā pusē veido ūdeņraža jonu koncentrāciju, tie ir spiesti pāriet atpakaļ uz mitohondrijas iekšpusi, kas galvanizē ATP sintēzi. Procesa pašās beigās elektroni tiek pieņemti ar skābekli, kas pēc tam saistās ar ūdeņraža joniem, lai iegūtu ūdeni.

Šūnu elpošanas pēdējais posms atspoguļo fotosintēzes sākumu, kas atrauj ūdeni un ražo elektronus, skābekli un ūdeņraža jonus. Izmantojot šīs zināšanas, jūs varētu arī paredzēt, ka fotosintēze ietver ūdeņraža jonu kustību pa tilakoīda membrānu, lai galvanizētu ATP ražošanu. Tad NADPH pieņem elektronus (bet ne FADH₂ fotosintēzē). Šie savienojumi nonāk procesā, piemēram, šūnu elpošana, otrādi, lai tie varētu sintezēt glikozi enerģijas izmantošanai šūnā.