Fotosinteza și respirația celulară sunt imagini oglindă aproape chimice. Când Pământul avea mult mai puțin oxigen în aer, organismele fotosintetice foloseau dioxidul de carbon și produceau oxigen ca produs secundar. Astăzi, plantele, algele și cianobacteriile utilizează acest proces similar de fotosinteză. Toate celelalte organisme, inclusiv animalele, au evoluat pentru a utiliza o formă de respirație celulară.
Atât fotosinteza, cât și respirația celulară utilizează pe larg exploatarea energiei din electronii care curg pentru a conduce sinteza unui produs. În fotosinteză, produsul principal este glucoză, în timp ce în respirația celulară este ATP (adenozin trifosfat).
Organele
Există o mare diferență între respirație în cadrul organismelor eucariote și procariote. Plantele și animalele sunt ambele eucariote, deoarece au organite complexe în interiorul celulei. Plantele, de exemplu, folosesc fotosinteza la nivelul membranei tilacoide din interiorul unui cloroplast.
Eucariotele care utilizează respirația celulară au organite numite
Lanțul de transport al electronilor
În fotosinteză, lanțul de transport al electronilor are loc la începutul procesului, dar vine la sfârșitul procesului în respirația celulară. Cele două nu sunt însă complet analoge. La urma urmei, ruperea unui compus nu este același lucru cu galvanizarea producției unui compus.
Important de reținut este că organismele fotosintetice încearcă să stimuleze glucoza ca sursă de hrană, în timp ce organismele care utilizează respirația celulară descompun glucoza în ATP, care este principalul purtător de energie al celulă.
Este important să ne amintim că fotosinteza și respirația celulară au loc în celulele vegetale. Adesea, fotosinteza este confundată cu o „versiune” a respirației celulare decât apare în alte eucariote, dar acest lucru nu este cazul.
Fotosinteza vs. Respirație celulară
Fotosinteza utilizează energia obținută din lumină pentru a elibera electroni din pigmenții clorofilici care colectează lumina. Moleculele de clorofilă nu au o cantitate infinită de electroni, deci recâștigă electronul pierdut dintr-o moleculă de apă. Ceea ce rămâne sunt electronii și ionii de hidrogen (particule de hidrogen încărcate electric). Oxigenul este creat ca un produs secundar, motiv pentru care este expulzat în atmosferă.
În respirația celulară, lanțul de transport al electronilor are loc după ce glucoza a fost deja descompusă. Opt molecule de NADPH și două molecule de FADH2 rămâne. Aceste molecule sunt destinate să doneze electroni și ioni de hidrogen lanțului de transport al electronilor. Mișcarea electronilor galvanizează ionii de hidrogen de-a lungul membranei mitocondriei.
Deoarece aceasta formează o concentrație de ioni de hidrogen pe o parte, aceștia sunt obligați să se deplaseze înapoi în interiorul mitocondriei, ceea ce galvanizează sinteza ATP. La sfârșitul procesului, electronii sunt acceptați de oxigen, care se leagă apoi de ionii de hidrogen pentru a produce apă.
Respirația celulară în sens invers
Pasul final al respirației celulare reflectă începutul fotosintezei, care separă apa și produce electroni, oxigen și ioni de hidrogen. Folosind aceste cunoștințe, ați putea fi de asemenea capabil să preziceți că fotosinteza implică mișcarea ionilor de hidrogen pe membrana tilacoidă pentru a galvaniza producția de ATP. Electronii sunt apoi acceptați de NADPH (dar nu și de FADH2 în fotosinteză). Acești compuși intră într-un proces ca cel al respirației celulare în sens invers, astfel încât să poată sintetiza glucoza pentru utilizarea energiei în celulă.