Fotosinteza in celično dihanje sta skoraj kemični zrcalni sliki drug drugega. Ko je imela Zemlja v zraku veliko manj kisika, so fotosintetski organizmi uporabljali ogljikov dioksid in proizvajali kisik kot stranski produkt. Danes rastline, alge in cianobakterije uporabljajo ta podoben postopek fotosinteze. Vsi drugi organizmi, vključno z živalmi, so se razvili tako, da uporabljajo neko obliko celičnega dihanja.
Tako fotosinteza kot celično dihanje v veliki meri izkoriščata energijo tekočih elektronov za pogon sinteze izdelka. Pri fotosintezi je glavni produkt glukoza, medtem ko pri celičnem dihanju je ATP (adenozin trifosfat).
Organele
Obstaja velika razlika med dihanjem znotraj evkariontskih in prokariontskih organizmov. Rastline in živali so evkariontske, ker imajo v celici zapletene organele. Rastline na primer uporabljajo fotosintezo na tilakoidni membrani znotraj kloroplast.
Eukarioti, ki uporabljajo celično dihanje, imenujejo organele mitohondrije, ki so nekako podobni elektrarni celice. Prokarionti lahko uporabljajo fotosintezo ali celično dihanje, a ker jim primanjkuje zapletenih organelov, energijo proizvajajo na enostavnejši način. Ta članek predvideva obstoj takšnih organelov, saj nekateri prokarionti niti ne uporabljajo elektronske transportne verige. Lahko torej domnevate, da se ta razprava nanaša na evkariontske celice (tj. Na rastline, živali in glive).
Elektronska transportna veriga
Pri fotosintezi se veriga prenosa elektronov pojavi na začetku procesa, pri celičnem dihanju pa na koncu procesa. Vendar pa nista povsem podobna. Navsezadnje razgradnja spojine ni isto kot pocinkanje proizvodnje spojine.
Pomembno je vedeti, da fotosintetski organizmi poskušajo spodbujati glukozo kot vir hrane, medtem ko organizmi, ki uporabljajo celično dihanje, razgradijo glukozo v ATP, ki je glavni nosilec energije celica.
Pomembno je vedeti, da v rastlinskih celicah poteka fotosinteza in celično dihanje. Fotosintezo pogosto zamenjamo za "različico" celičnega dihanja kot pri drugih evkariontih, vendar ni tako.
Fotosinteza vs. Celično dihanje
Fotosinteza uporablja energijo, pridobljeno iz svetlobe, za proste elektrone iz klorofilnih pigmentov, ki zbirajo svetlobo. Molekule klorofila nimajo neskončne zaloge elektronov, zato izgubljeni elektron povrnejo iz molekule vode. Ostanejo elektroni in vodikovi ioni (električno nabiti delci vodika). Kisik nastaja kot stranski produkt, zato se odžene v ozračje.
Pri celičnem dihanju se elektronska transportna veriga pojavi, ko je glukoza že razčlenjena. Osem molekul NADPH in dve molekuli FADH2 ostanejo. Te molekule so namenjene doniranju elektronov in vodikovih ionov v elektronsko transportno verigo. Gibanje elektronov pocinkuje vodikove ione po membrani mitohondriona.
Ker to tvori koncentracijo vodikovih ionov na eni strani, se prisilijo, da se vrnejo nazaj v notranjost mitohondriona, kar spodbudi sintezo ATP. Na samem koncu elektrone sprejme kisik, ki se nato veže na vodikove ione, da proizvede vodo.
Celično dihanje v obratni smeri
Zadnji korak celičnega dihanja odraža začetek fotosinteze, ki vodo ločuje in proizvaja elektrone, kisik in vodikove ione. Z uporabo tega znanja boste morda lahko tudi napovedali, da fotosinteza vključuje gibanje vodikovih ionov čez tilakoidno membrano, da bi tako spodbudili proizvodnjo ATP. NADPH nato sprejme elektrone (ne pa tudi FADH2 pri fotosintezi). Te spojine vstopijo v proces, kot je celično dihanje, obratno, da lahko sintetizirajo glukozo za porabo energije v celici.
