Fotosyntese vs. Cellular Respiration in Electron Flow

Fotosyntese og cellulær respirasjon er nesten kjemiske speilbilder av hverandre. Når jorden hadde mye mindre oksygen i luften, brukte fotosyntetiske organismer karbondioksid og produserte oksygen som et biprodukt. I dag bruker planter, alger og cyanobakterier denne lignende prosessen med fotosyntese. Alle andre organismer, inkludert dyr, har utviklet seg til å bruke en eller annen form for cellulær respirasjon.

Både fotosyntese og cellulær respirasjon bruker omfattende utnyttelse av energien fra strømende elektroner for å drive syntesen av et produkt. I fotosyntese er hovedproduktet glukosemens det i cellulær respirasjon er det ATP (adenosintrifosfat).

Det er stor forskjell mellom respirasjon i eukaryote og prokaryote organismer. Planter og dyr er begge eukaryote fordi de har komplekse organeller i cellen. Planter bruker for eksempel fotosyntese ved tylakoidmembranen i en kloroplast.

Eukaryoter som bruker cellulær respirasjon har organeller kalt mitokondrier, som er omtrent som kraftstasjonen i cellen. Prokaryoter kan bruke enten fotosyntese eller cellulær respirasjon, men siden de mangler komplekse organeller, produserer de energi på enklere måter. Denne artikkelen forutsetter eksistensen av slike organeller, siden noen prokaryoter ikke en gang benytter seg av elektrontransportkjeden. Det vil si at du kan anta at denne diskusjonen gjelder eukaryote celler (dvs. de fra planter, dyr og sopp).

I fotosyntese forekommer elektrontransportkjeden i begynnelsen av prosessen, men den kommer på slutten av prosessen i cellulær respirasjon. De to er imidlertid ikke helt analoge. Å knekke en forbindelse er tross alt ikke det samme som å galvanisere produksjonen av en forbindelse.

Det viktige å huske er at fotosyntetiske organismer prøver å oppdage glukose som matkilde mens organismer som bruker cellulær respirasjon, bryter glukose ned i ATP, som er den viktigste energibæreren til celle.

Det er viktig å huske at fotosyntese og cellulær respirasjon foregår i planteceller. Ofte forveksles fotosyntese med en "versjon" av mobil respirasjon enn det som forekommer i andre eukaryoter, men dette er ikke tilfelle.

Fotosyntese bruker energien fra lys til frie elektroner fra klorofyllpigmentene som samler lyset. Klorofyllmolekyler har ikke uendelig tilførsel av elektroner, så de gjenvinner det tapte elektronet fra et vannmolekyl. Det som gjenstår er elektroner og hydrogenioner (elektrisk ladede partikler av hydrogen). Oksygen blir skapt som et biprodukt, og det er derfor det drives ut i atmosfæren.

I cellulær respirasjon oppstår elektrontransportkjeden etter at glukose allerede er brutt ned. Åtte molekyler av NADPH og to molekyler av FADH₂ forbli. Disse molekylene er ment å donere elektroner og hydrogenioner til elektrontransportkjeden. Bevegelsen av elektroner galvaniserer hydrogenioner over mitokondrionens membran.

Fordi dette danner en konsentrasjon av hydrogenioner på den ene siden, er de tvunget til å bevege seg tilbake til innsiden av mitokondrionen, som galvaniserer syntesen av ATP. Helt på slutten av prosessen aksepteres elektroner av oksygen, som deretter binder seg til hydrogenionene for å produsere vann.

Det siste trinnet i mobil respirasjon speiler begynnelsen på fotosyntese, som trekker vann fra hverandre og produserer elektroner, oksygen og hydrogenioner. Ved å bruke denne kunnskapen kan du kanskje også forutsi at fotosyntese involverer bevegelse av hydrogenioner over thylakoidmembranen for å galvanisere produksjonen av ATP. Elektroner aksepteres da av NADPH (men ikke FADH₂ i fotosyntese). Disse forbindelsene går inn i en prosess som den cellulære respirasjonen i revers, slik at de kan syntetisere glukose for energibruk i cellen.