Kaj se ne reciklira pri dihanju celic?

Prevladujoče oblike vidnega življenja na Zemlji, rastline in živali, delujejo komplementarno, kar vsekakor ni naključje.

Snov, ki je bistvena za prehrano rastlin, ni nič drugega kot odpadki pri ljudeh in drugih živalih, in a snov, ki jo rastline zavržejo kot odpadke, potrebujejo živali (in različni deli iste rastlinske celice) za aerobiko dihanje. Tudi druge molekule so "konzervirane" na ta način.

Štiri snovi, ki se reciklirajo med fotosintezo in dihanjem, so: ogljikov dioksid (CO₂), ki se oddaja kot odpadek pri celičnem dihanju in ga rastline uporabljajo za tvorjenje glukoze, kisik (O₂), ki ga rastline oddajajo kot odpadke in živali sprejmejo, da se omogoči celično dihanje, glukoza (C₆H₁₂O₆), ki se porabi v celičnem dihanju in je narejen iz CO₂ pri fotosintezi in vode(H₂O), ki je odpadni produkt celičnega dihanja, vendar potreben za fotosintezo in vrsto drugih reakcij.

V nekaterih oblikah celično dihanjevendar pa snovi so ne zato se v reakcijah reciklirajo in se tako štejejo za odpadke, čeprav to ne pomeni nujno, da ljudje niso našli možnosti uporabe tega materiala za enkratno uporabo.

Fotosinteza je način, kako rastline, ki nimajo ust in prebavnega sistema na splošno, dobijo hrano. Ko skozi odprtine v njihovih listih, imenovane stoma, vnesejo plin iz ogljikovega dioksida, vključijo surovino, ki jo potrebujejo za tvorbo glukoze. Nekaj ​​te glukoze rastlina sama uporablja pri celičnem dihanju, preostanek pa lahko postane hrana za živali.

Prvi del fotosinteze je sestavljen iz svetlobne reakcije in za nadaljevanje zahteva vir svetlobe. Svetloba udari v strukture znotraj rastlinskih celic, imenovane kloroplasti, ki vsebujejo tilakoide, ti pa vsebujejo tako imenovano skupino pigmentov klorofil. Končni rezultat je nabiranje energije za drugi del fotosinteze in sproščanje kisika v obliki odpadkov.

V temne reakcije, ki ne potrebujejo sončne svetlobe (vendar nanjo ne vplivajo škodljivo), se ogljikov dioksid kombinira s petim ogljikom spojina, imenovana ribuloza-1,5-bifosfat, da tvori vmesni produkt s šestimi ogljiki, od katerih nekateri na koncu postanejo glukoza. Energija za to fazo prihaja iz ATP in NADPH, ki nastaneta v svetlobnih reakcijah.

Enačba fotosinteze je:

6 CO₂ + 6 H₂O + svetlobna energija → C₆H₁₂O₆ + 6 O.₂

Celično dihanje je popolna oksidacija glukoze v evkariontskih celicah.

Vključuje štiri korake: glikolizapretvorba glukoze v piruvat, neodvisna od kisika; mostna reakcija, ki je oksidacija piruvata v acetil koencim A, Krebsov cikel, ki je združil acetil CoA z oksaloacetatom, da je nastala šest-ogljikova spojina, ki se sčasoma spet pretvori v oksaloacetat, pri čemer se dobijo elektronski nosilci in ATP in elektronska transportna veriga, kjer se ustvari večina ATP celičnega dihanja.

Zadnji trije koraki, ki vključujejo aerobno dihanje, se pojavijo v mitohondrijih, medtem ko se glikoliza pojavi v citoplazmi. Pogosta napačna predstava je, da rastline podvržejo fotosintezi namesto celično dihanje; pravzaprav uporabljajo oboje, pri čemer s prvim postopkom ustvarijo glukozo kot vhodno snov za drugi postopek.

Popolna enačba za celično dihanje je

C₆H₁₂O₆ + 6 O.₂→6 CO₂ + 6 H₂O + 36 (ali 38) ATP

Kadar piruvata ni mogoče predelati z aerobnimi reakcijami celičnega dihanja, bodisi zato, ker ni dovolj kisika ali pa organizmu primanjkuje encimov, da bi ga izkoristil, fermentacija je ena od možnosti. To se zgodi, ko tečete v šprintu ali dvigujete težke uteži in se od te anaerobne vaje "zadolžite za kisik".

V tem procesu mlečnokislinska fermentacija, ki se pojavlja tudi v citoplazmi, se piruvat pretvori v mlečno kislino v reakciji redukcije, ki povzroči NAD⁺ iz NADH. Zaradi tega je več NAD⁺ na voljo za glikolizo, ki skupaj z odstranjevanjem piruvata iz okolja teži glikolizi naprej. Nekatere živalske celice lahko uporabljajo laktat, vendar na splošno velja za odpadni produkt.

V kvasu se pri fermentaciji namesto laktata proizvede dvoogljični produkt etanol. Čeprav so še vedno odpadki, ni mogoče zanikati, da bi bile človeške družbe videti povsem drugače, če ne bi bilo etanola, aktivne sestavine alkoholnih pijač po vsem svetu.