Wat wordt niet gerecycled in celademhaling?

De overheersende vormen van zichtbaar leven op aarde, planten en dieren, werken complementair, wat zeker geen toeval is.

Een stof die essentieel is voor de voeding van planten is niet meer dan een afvalstof bij mensen en andere dieren, en een stof die door planten als afvalstof wordt weggegooid, heeft dieren (en verschillende delen van dezelfde plantencel) nodig voor aerobic ademhaling. Ook andere moleculen worden op deze manier 'geconserveerd'.

De vier stoffen die tijdens fotosynthese en ademhaling worden hergebruikt, zijn: kooldioxide (CO₂), dat wordt uitgestoten als afvalstof bij cellulaire ademhaling en door planten wordt gebruikt om glucose te maken, zuurstof (O₂), dat door planten als afvalstof wordt uitgestoten en door dieren wordt opgenomen om de celademhaling te laten verlopen, glucose (C₆H₁₂O₆), die wordt geconsumeerd in cellulaire ademhaling en gemaakt van CO₂ in fotosynthese en water(H₂O), dat een afvalproduct is van cellulaire ademhaling, maar vereist is voor fotosynthese en tal van andere reacties.

In sommige vormen van cellulaire ademhaling, hoewel, stoffen zijn niet gerecycled in de reacties en worden dus als afval beschouwd, hoewel dit niet noodzakelijk betekent dat mensen geen gebruik hebben gevonden voor dit "wegwerp" materiaal.

Fotosynthese is hoe planten, zonder mond en spijsvertering in het algemeen, aan hun voedsel komen. Door koolstofdioxidegas op te nemen via openingen in hun bladeren die stoma worden genoemd, nemen ze de grondstof op die ze nodig hebben om glucose op te bouwen. Een deel van die glucose wordt door de plant zelf gebruikt bij de celademhaling, terwijl de rest voedsel voor dieren kan worden.

Het eerste deel van fotosynthese bestaat uit de lichte reacties en vereist een lichtbron om verder te gaan. Licht valt op structuren in plantencellen genaamd chloroplasten, die thylakoïden bevatten, die op hun beurt een groep pigmenten bevatten die chlorofyl. Het eindresultaat is het oogsten van energie voor het tweede deel van de fotosynthese en het vrijkomen van zuurstofgas als afvalstof.

In de donkere reacties, die geen zonlicht nodig hebben (maar er niet door worden aangetast), wordt kooldioxide gecombineerd met een vijf-koolstof verbinding genaamd ribulose-1,5-bifosfaat om een ​​tussenproduct met zes koolstofatomen te maken, waarvan een deel uiteindelijk glucose wordt. De energie voor deze fase komt van ATP en NADPH gemaakt in de lichtreacties.

De fotosynthesevergelijking is:

6 CO₂ + 6 H₂O + Licht Energie → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Cellulaire ademhaling is de volledige oxidatie van glucose in eukaryote cellen.

Het omvat vier stappen: glycolyse, de zuurstofonafhankelijke omzetting van glucose in pyruvaat; de brugreactie, de oxidatie van pyruvaat tot acetyl-co-enzym A, de Krebs-cyclus, die acetyl CoA combineerde met oxaalacetaat om een ​​zes-koolstofverbinding te maken die uiteindelijk weer wordt omgezet in oxaalacetaat, wat elektronendragers en ATP en de elektronentransportketen, waar het grootste deel van de ATP van cellulaire ademhaling wordt gegenereerd.

De laatste drie van deze stappen, die aerobe ademhaling omvatten, vinden plaats in de mitochondriën, terwijl glycolyse plaatsvindt in het cytoplasma. Een veel voorkomende misvatting is dat planten fotosynthese ondergaan in plaats van cellulaire ademhaling; in feite gebruiken ze beide, waarbij ze het eerste proces gebruiken om glucose te maken als input voor het laatste proces.

De volledige vergelijking voor cellulaire ademhaling is

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂→6 CO₂ + 6 H₂O + 36 (of 38) ATP

Wanneer pyruvaat niet kan worden verwerkt via de aërobe reacties van cellulaire ademhaling, hetzij omdat er niet genoeg zuurstof aanwezig is, hetzij omdat het organisme de enzymen mist om er gebruik van te maken, fermentatie is een alternatief. Dit is wat er gebeurt als je een totale sprint rent of zware gewichten optilt en door deze anaërobe oefening in "zuurstofschuld" terechtkomt.

In dit proces van melkzuurfermentatie, dat ook in het cytoplasma voorkomt, wordt pyruvaat omgezet in melkzuur in een reductiereactie die NAD genereert⁺ van NADH. Dit maakt meer NAD⁺ beschikbaar voor glycolyse, die, samen met het verwijderen van pyruvaat uit de omgeving, de glycolyse naar voren drijft. Lactaat kan door sommige dierlijke cellen worden gebruikt, maar wordt over het algemeen als een afvalproduct beschouwd.

In gist produceert fermentatie het twee-koolstofproduct ethanol in plaats van lactaat. Hoewel het nog steeds afval is, valt niet te ontkennen dat menselijke samenlevingen er heel anders uit zouden zien als er geen ethanol zou zijn, het actieve ingrediënt in alcoholische dranken over de hele wereld.