Разлика између аеробне и анаеробне ћелијске фотосинтезе дисања

Аеробно дисање, анаеробно дисање и ферментација методе су за које ћелије производе енергију из извора хране. Иако сви живи организми проводе један или више ових процеса, способна је само одабрана група организама фотосинтеза што им омогућава да храну производе од сунчеве светлости. Међутим, чак и код ових организама, храна произведене фотосинтезом претвара се у ћелијску енергију ћелијским дисањем.

Карактеристична карактеристика аеробног дисања у поређењу са путевима ферментације је предуслов за кисеоник и много већи принос енергије по молекулу глукозе.

Гликолиза је универзални почетни пут спроведена у цитоплазми ћелија за разградњу глукозе у хемијску енергију. Енергија која се ослобађа из сваког молекула глукозе користи се за везивање фосфата за сваки од четири молекула аденозин дифосфат (АДП) за производњу два молекула аденозин трифосфата (АТП) и додатни молекул НАДХ.

Енергија ускладиштена у фосфатној вези користи се у другим ћелијским реакцијама и често се сматра енергетском „валутом“ ћелије. Међутим, пошто гликолиза захтева унос енергије из два молекула АТП-а, нето принос гликолизе износи само два молекула АТП-а по молекулу глукозе. Сама глукоза се током гликолизе разграђује на пируват.

Аеробно дисање се јавља у митохондријима у присуству кисеоника и даје већину енергије за организме способне за тај процес. Пируват се премешта у митохондрије и претвара у ацетил ЦоА, који се затим комбинује са оксалоацетатом дајући лимунску киселину у првој фази циклус лимунске киселине.

Следеће серије претварају лимунску киселину назад у оксалоацетат и производе молекуле који преносе енергију, заједно са начинима званим НАДХ и ФАДХ₂.

Сваки заокрет Кребсовог циклуса способан је да произведе један молекул АТП и додатних 17 молекула АТП кроз ланац транспорта електрона. Пошто гликолиза даје два молекула пирувата за употребу у Кребсовом циклусу, укупан принос за аеробно дисање је 36 АТП по молекулу глукозе поред два АТП произведена током гликолиза.

Крајњи акцептор електрона током ланца транспорта електрона је кисеоник.

Не треба мешати са анаеробно дисање, ферментација се дешава у одсуству кисеоника у цитоплазми ћелија и претвара пируват у отпадни производ да би произвела молекуле који носе енергију потребну за наставак гликолизе. Пошто је једина енергија која се током ферментације производи гликолизом, укупан принос по молекулу глукозе је два АТП.

Иако је производња енергије знатно мања од аеробног дисања, ферментација омогућава претварање горива у енергију да се настави у одсуству кисеоника. Примери ферментације укључују млечно-киселинску ферментацију код људи и других животиња и ферментација етанолом квасцем. Отпадни производи се или рециклирају када организам поново уђе у аеробно стање или се уклоне из организма.

Нађено код одабраних прокариота, анаеробно дисање користи ланац преноса електрона аеробно дисање, али уместо да се кисеоник користи као терминални акцептор електрона, други елементи су користи. Ови алтернативни акцепти укључују нитрате, сулфате, сумпор, угљен-диоксид и друге молекуле.

Ови процеси значајно доприносе кружењу хранљивих састојака унутар тла, као и омогућавање овим организмима да колонизују подручја у којима други организми не живе.

За разлику од различитих станичних путева дисања, биљке, алге и неке бактерије користе фотосинтезу за производњу хране потребне за метаболизам. У биљкама се фотосинтеза јавља у специјализованим структурама званим хлоропласти, док фотосинтетске бактерије обично врше фотосинтезу дуж мембранских продужетака плазмене мембране.

Фотосинтеза се може поделити у две фазе: реакције зависне од светлости и реакције независне од светлости.

Током реакције зависне од светлости, светлосна енергија се користи за енергизацију електрона уклоњених из воде и стварање а протонски градијент што заузврат производи молекуле високе енергије који подстичу реакције независне од светлости. Како се електрони одузимају од молекула воде, молекули воде се разлажу на кисеоник и протоне.

Протони доприносе градијенту протона, али се кисеоник ослобађа. Током реакција независних од светлости, енергија произведена током светлосних реакција користи се за производњу молекула шећера од угљен-диоксида кроз процес тзв. Цалвинов циклус.

Калвинов циклус производи један молекул шећера на сваких шест молекула угљен-диоксида. У комбинацији са молекулима воде који се користе у реакцијама зависним од светлости, општа формула за фотосинтезу је 6 Х.₂О + 6 ЦО₂ + светло → Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 6 О.₂.