Шта се не рециклира у дисању ћелија?

Преовлађујући облици видљивог живота на Земљи, биљке и животиње, делују комплементарно, што дефинитивно није случајно.

Супстанца витална за исхрану биљака није ништа друго до отпадни производ код људи и других животиња, и а супстанца коју биљке одбацују као отпад потребна је животињама (и различитим деловима исте биљне ћелије) за аеробне дисање. И други молекули су „конзервирани“ на овај начин.

Четири супстанце које се рециклирају током фотосинтезе и дисања су: угљен-диоксид (ЦО₂), који се емитује као отпад током ћелијског дисања и биљке користе за стварање глукозе, кисеоник (О.₂), који биљке емитују као отпад, а животиње га усвајају како би се омогућило ћелијско дисање, глукоза (Ц.₆Х.₁₂О.₆), који се троши у ћелијском дисању и прави се од ЦО₂ у фотосинтези и воде(Х₂О), који је отпадни производ ћелијског дисања, али потребан за фотосинтезу и низ других реакција.

У неким облицима ћелијско дисање, међутим, супстанце су не рециклирају се у реакцијама и стога се сматрају отпадом, мада то не мора нужно значити да људи нису пронашли употребу за овај материјал за једнократну употребу.

Фотосинтеза је начин на који биљке, којима недостају уста и дигестивни систем уопште, добијају храну. Уношењем гаса угљен-диоксида кроз отворе на њиховим листовима званим стома, они уграђују сировину која им је потребна за изградњу глукозе. Део те глукозе сама биљка користи у ћелијском дисању, док остатак може постати храна за животиње.

Први део фотосинтезе састоји се од светлосне реакције а за наставак је потребан извор светлости. Светлост погађа структуре унутар биљних ћелија тзв хлоропласти, који садрже тилакоиде, који заузврат садрже групу пигмената тзв хлорофил. Крајњи резултат је сакупљање енергије за други део фотосинтезе и ослобађање гасова кисеоника као отпада.

У мрачне реакције, којима није потребна сунчева светлост (али на њих не делује неповољно), угљен-диоксид се комбинује са пет-угљеником једињење звано рибулоза-1,5-бифосфат да би се добио интермедијер са шест угљеника, од којих неки на крају постају глукоза. Енергија за ову фазу потиче од АТП и НАДПХ насталих у светлосним реакцијама.

Једначина фотосинтезе је:

6 ЦО₂ + 6 Х.₂О + светлосна енергија → Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 6 О.₂

Ћелијско дисање је потпуна оксидација глукозе у еукариотским ћелијама.

Садржи четири корака: гликолиза, конверзија глукозе у пируват независна од кисеоника; мост реакција, која је оксидација пирувата у ацетил коензим А, Кребсов циклус, који су комбиновали ацетил ЦоА са оксалоацетатом да би добили шестокарбонско једињење које се на крају поново претворило у оксалоацетат, дајући електронске носаче и АТП и ланац за транспорт електрона, где се генерише већина АТП ћелијског дисања.

Последња три од ових корака, која укључују аеробно дисање, јављају се у митохондријима, док се гликолиза јавља у цитоплазми. Уобичајена заблуда је да биљке пролазе кроз фотосинтезу уместо ћелијско дисање; у ствари, користе обоје, користећи први процес да би створили глукозу као улаз за други.

Комплетна једначина за ћелијско дисање је

Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 6 О.₂→6 ЦО₂ + 6 Х.₂О + 36 (или 38) АТП

Када се пируват не може прерадити аеробним реакцијама ћелијског дисања, било зато што нема довољно кисеоника или организму недостају ензими да га искористи, ферментација је једна алтернатива. То се дешава када трчите у цјелини у спринту или дижете тешке тегове и уђете у „дуг кисеоника“ од ове анаеробне вежбе.

У овом процесу ферментација млечне киселине, који се такође јавља у цитоплазми, пируват се претвара у млечну киселину у реакцији редукције која генерише НАД⁺ из НАДХ. Ово чини више НАД⁺ доступан за гликолизу, који заједно са уклањањем пирувата из околине тежи да гликолизу покреће напред. Неке животињске ћелије могу користити лактат, али се генерално сматра отпадним производом.

У квасцу, ферментација производи двокарбонски производ етанол уместо лактата. Иако још увек отпад, неспорно је да би људска друштва изгледала знатно другачије да нема етанола, активног састојка алкохолних пића широм света.