Forskjellen mellom aerob og anaerob cellulær respirasjon fotosyntese

Aerob respirasjon, anaerob respirasjon og gjæring er metoder for levende celler for å produsere energi fra matkilder. Mens alle levende organismer utfører en eller flere av disse prosessene, er det bare en utvalgt gruppe organismer som er i stand til fotosyntese som lar dem produsere mat fra sollys. Men selv i disse organismer, maten produsert av fotosyntese omdannes til cellulær energi gjennom cellulær respirasjon.

Et kjennetegn ved aerob respirasjon sammenlignet med gjæringsveier er forutsetningen for oksygen og det mye høyere utbyttet av energi per molekyl glukose.

Glykolyse er en universell startvei utført i cytoplasma av celler for å bryte ned glukose til kjemisk energi. Energien som frigjøres fra hvert molekyl glukose brukes til å feste et fosfat til hvert av fire molekyler av adenosindifosfat (ADP) for å produsere to molekyler av adenosintrifosfat (ATP) og et ekstra molekyl av NADH.

Energien som er lagret i fosfatbindingen brukes i andre cellulære reaksjoner og blir ofte sett på som celleens "valuta". Men siden glykolyse krever tilførsel av energi fra to ATP-molekyler, er netto-utbyttet fra glykolyse bare to molekyler ATP per molekyl glukose. Selve glukosen brytes ned til pyruvat under glykolyse.

Aerob respirasjon forekommer i mitokondrier i nærvær av oksygen og gir størstedelen av energi til organismer som er i stand til prosessen. Pyruvat flyttes til mitokondrier og omdannes til acetyl CoA, som deretter kombineres med oksaloacetat for å produsere sitronsyre i den første fasen av sitronsyresyklus.

Den påfølgende serien omdanner sitronsyren tilbake til oksaloacetat og produserer energibærende molekyler sammen med måten som kalles NADH og FADH₂.

Hver sving av Krebs-syklusen er i stand til å produsere ett ATP-molekyl, og ytterligere 17 molekyler ATP gjennom elektrontransportkjeden. Siden glykolyse gir to molekyler pyruvat til bruk i Krebs-syklusen, er det totale utbyttet for aerob respirasjon er 36 ATP per molekyl glukose i tillegg til de to ATP produsert i løpet av glykolyse.

Terminalmottakeren for elektronene under elektrontransportkjeden er oksygen.

Ikke forveksles med anaerob respirasjonfermentering skjer i fravær av oksygen i cellens cytoplasma og omdanner pyruvat til et avfallsprodukt for å produsere de energibærende molekylene som trengs for å fortsette glykolyse. Siden den eneste energien som produseres under fermentering er gjennom glykolyse, er det totale utbyttet per molekyl glukose to ATP.

Mens energiproduksjonen er vesentlig mindre enn aerob respirasjon, tillater fermentering omdannelsen av drivstoff til energi å fortsette i fravær av oksygen. Eksempler på gjæring inkluderer melkesyregjæring hos mennesker og andre dyr og etanolgjæring av gjær. Avfallsproduktene resirkuleres enten når organismen kommer inn i en aerob tilstand eller fjernes fra organismen.

Funnet i utvalgte prokaryoter, bruker anaerob respirasjon en elektrontransportkjede mye som aerob respirasjon, men i stedet for å bruke oksygen som en terminal elektronakseptor, er andre elementer det brukt. Disse alternative akseptorene inkluderer nitrat, sulfat, svovel, karbondioksid og andre molekyler.

Disse prosessene er viktige bidragsytere til sykling av næringsstoffer i jord, så vel som at disse organismer kan kolonisere områder som er ubeboelige av andre organismer.

I motsetning til de forskjellige cellulære respirasjonsveiene, brukes fotosyntese av planter, alger og noen bakterier for å produsere maten som trengs for stoffskiftet. I planter forekommer fotosyntese i spesialiserte strukturer som kalles kloroplaster, mens fotosyntetiske bakterier vanligvis utfører fotosyntese langs membranforlengelser av plasmamembranen.

Fotosyntese kan deles inn i to trinn: lysavhengige reaksjoner og lysuavhengige reaksjoner.

I løpet av lysavhengige reaksjoner, lysenergi brukes til å aktivere elektroner fjernet fra vann og produsere en protongradient som igjen produserer høyenergimolekyler som gir drivstoff til lysuavhengige reaksjoner. Når elektronene blir fjernet fra vannmolekyler, brytes vannmolekylene ned i oksygen og protoner.

Protonene bidrar til protongradienten, men oksygen frigjøres. Under lysuavhengige reaksjoner brukes energien som produseres under lysreaksjonene til å produsere sukkermolekyler fra karbondioksid gjennom en prosess som kalles Calvinsyklusen.

Calvin-syklusen produserer ett sukkermolekyl for hvert seks molekyler karbondioksid. Kombinert med vannmolekylene som brukes i de lysavhengige reaksjonene, er den generelle formelen for fotosyntese 6 H₂O + 6 CO₂ + lys → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.