Kako sta celično dihanje in fotosinteza skoraj nasprotni procesi?

Dihanje celic in fotosinteza sta v bistvu nasprotna procesa. Fotosinteza je postopek, pri katerem organizmi tvorijo visokoenergijske spojine - zlasti glukozo sladkor - s kemično "redukcijo" ogljikovega dioksida (CO2). Celično dihanje pa vključuje razgradnjo glukoze in drugih spojin s kemično "oksidacijo". Fotosinteza porablja CO2 in proizvaja kisik. Celično dihanje porablja kisik in proizvaja CO2.

Fotosinteza

Pri fotosintezi se energija svetlobe pretvori v kemično energijo vezi med atomi, ki poganja procese znotraj celic. Fotosinteza se je pojavila v organizmih pred 3,5 milijardami let, razvila je zapletene biokemijske in biofizične mehanizme, danes pa se pojavlja v rastlinah in enoceličnih organizmih. Zaradi fotosinteze zemeljsko ozračje in morja vsebujejo kisik.

Kako deluje fotosinteza

Pri fotosintezi CO2 in sončna svetloba se uporabljata za proizvodnjo glukoze (sladkorja) in molekularnega kisika (O2). Ta reakcija poteka v več korakih v dveh fazah: svetlobna faza in temna faza.

V svetlobni fazi energija svetlobe poganja reakcije, ki cepijo vodo in sproščajo kisik. V tem procesu nastanejo visokoenergijske molekule, ATP in NADPH. Kemične vezi v teh spojinah shranjujejo energijo. Kisik je stranski produkt in ta faza fotosinteze je nasprotna oksidativni fosporilaciji spodaj obravnavanega celičnega dihalnega procesa, pri katerem se porabi kisik.

instagram story viewer

Temna faza fotosinteze je znana tudi kot Calvinov cikel. V tej fazi, ki uporablja produkte svetlobne faze, CO2 se uporablja za izdelavo sladkorja, glukoze.

Celično dihanje

Celično dihanje je biokemijska razgradnja substrata z oksidacijo, pri čemer so elektroni prenese iz substrata v "elektronski akceptor", ki je lahko katera koli od različnih spojin ali kisik atomi. Če je substrat spojina, ki vsebuje ogljik in kisik, kot je glukoza, ogljikov dioksid (CO2) nastane z glikolizo, razgradnjo glukoze.

Glikoliza, ki poteka v citoplazmi celice, razgradi glukozo do piruvata, bolj "oksidirane" spojine. Če je prisotnega dovolj kisika, se piruvat premakne v specializirane organele, imenovane mitohondriji. Tam se razgradi na acetat in CO2. CO2 je izpuščen. Acetat vstopi v reakcijski sistem, znan kot Krebsov cikel.

Krebsov cikel

V Krebsovem ciklu se acetat še naprej razgrajuje, tako da se njegovi preostali ogljikovi atomi sproščajo kot CO2. To je v nasprotju z enim vidikom fotosinteze, vezavo ogljika iz CO2 skupaj, da naredimo sladkor. Poleg CO2, Krebsov cikel in glikoliza porabljajo energijo iz kemičnih vezi substratov (kot je glukoza) za tvorbo visokoenergijskih spojin, kot sta ATP in GTP, ki jih uporabljajo celični sistemi. Proizvajajo se tudi visokoenergijske reducirane spojine: NADH in FADH2. Te spojine so sredstvo, s katerim elektroni, ki zadržujejo energijo, ki izvira iz njih glukoze ali druge prehranske spojine, se prenesejo v naslednji postopek, imenovan prenos elektronov veriga.

Elektronska transportna veriga in oksidativna fosforilacija

V verigi prenosa elektronov, ki se v živalskih celicah nahaja večinoma na notranjih membranah mitohondrijev, se zmanjšajo produkti, kot npr. NADH in FADH2 se uporabljata za ustvarjanje protonskega gradienta - neravnovesje v koncentraciji neparnih atomov vodika na eni strani membrana vs. drugi. Protonski gradient pa poganja proizvodnjo več ATP v procesu, imenovanem oksidativna fosforilacija.

Celično dihanje: nasproti fotosinteze

Na splošno fotosinteza vključuje energijo elektronov s svetlobno energijo za zmanjšanje (dodajanje elektronov) CO2 za izgradnjo večje spojine (glukoze), ki proizvaja stranski produkt kisika. Celično dihanje po drugi strani vključuje odvzem elektronov substratu (na primer glukozi), kar pomeni, da recimo oksidacija, pri čemer se substrat razgradi, tako da se njegovi ogljikovi atomi sprostijo kot CO2, medtem ko kisik porabljen. Fotosinteza in celično dihanje sta torej skoraj nasprotna biokemijska procesa.

Teachs.ru
  • Deliti
instagram viewer