Skillnaden mellan aerob och anaerob cellulär andning fotosyntes

Aerob andning, anaerob andning och jäsning är metoder för levande celler att producera energi från matkällor. Medan alla levande organismer utför en eller flera av dessa processer, är det bara en utvald grupp av organismer som kan fotosyntes vilket gör att de kan producera mat från solljus. Men även i dessa organismer, maten producerad av fotosyntes omvandlas till cellulär energi genom cellulär andning.

Ett kännetecken för aerob andning jämfört med fermentationsvägar är förutsättningen för syre och det mycket högre utbytet av energi per glukosmolekyl.

Glykolys är en universell startväg genomförs i cellernas cytoplasma för att bryta ner glukos till kemisk energi. Energin som frigörs från varje glukosmolekyl används för att fästa ett fosfat till var och en av fyra molekyler av adenosindifosfat (ADP) för att producera två molekyler av adenosintrifosfat (ATP) och en ytterligare molekyl av NADH.

Energin som lagras i fosfatbindningen används i andra cellulära reaktioner och betraktas ofta som cellens "valuta". Eftersom glykolys kräver tillförsel av energi från två ATP-molekyler, är dock nettoutbytet från glykolys endast två molekyler ATP per glukosmolekyl. Själva glukosen bryts ner i pyruvat under glykolys.

Aerob andning sker i mitokondrier i närvaro av syre och ger majoriteten av energi för organismer som är kapabla till processen. Pyruvat flyttas till mitokondrier och omvandlas till acetyl CoA, som sedan kombineras med oxaloacetat för att producera citronsyra i det första steget av citronsyracykel.

Den efterföljande serien omvandlar citronsyran tillbaka till oxaloacetat och producerar energibärande molekyler tillsammans med sätt som kallas NADH och FADH₂.

Varje vändning av Krebs-cykeln kan producera en molekyl ATP och ytterligare 17 molekyler ATP genom elektrontransportkedjan. Eftersom glykolys ger två molekyler pyruvat för användning i Krebs-cykeln, är det totala utbytet för aerob andning är 36 ATP per molekyl glukos förutom de två ATP som produceras under glykolys.

Terminalacceptorn för elektronerna under elektrontransportkedjan är syre.

Inte att förväxla med anaerob andningfermentering sker i frånvaro av syre i cellernas cytoplasma och omvandlar pyruvat till en avfallsprodukt för att producera de energibärande molekylerna som behövs för att fortsätta glykolys. Eftersom den enda energin som produceras under jäsning är genom glykolys är det totala utbytet per molekyl glukos två ATP.

Medan energiproduktionen är väsentligt mindre än aerob andning tillåter jäsning omvandlingen av bränsle till energi att fortsätta i frånvaro av syre. Exempel på jäsning inkluderar mjölksyrajäsning hos människor och andra djur och etanoljäsning av jäst. Avfallsprodukterna återvinns antingen när organismen återgår till ett aerobt tillstånd eller avlägsnas från organismen.

Finns i utvalda prokaryoter, använder anaerob andning en elektrontransportkedja mycket som aerob andning men istället för att använda syre som en terminal elektronacceptor är andra element Begagnade. Dessa alternativa acceptorer inkluderar nitrat, sulfat, svavel, koldioxid och andra molekyler.

Dessa processer är viktiga bidragande faktorer till cykling av näringsämnen i marken, såväl som att dessa organismer kan kolonisera områden som är obebodliga av andra organismer.

Till skillnad från de olika andningsvägarna används fotosyntes av växter, alger och vissa bakterier för att producera den mat som behövs för ämnesomsättningen. I växter förekommer fotosyntes i specialiserade strukturer som kallas kloroplaster medan fotosyntetiska bakterier vanligtvis utför fotosyntes längs membranförlängningar av plasmamembranet.

Fotosyntes kan delas in i två steg: ljusberoende reaktioner och den ljusoberoende reaktioner.

Under ljusberoende reaktioner, används ljusenergi för att aktivera elektroner som tas bort från vatten och producera en protongradient som i sin tur producerar högenergimolekyler som driver de ljusoberoende reaktionerna. När elektronerna avlägsnas från vattenmolekyler bryts vattenmolekylerna ner till syre och protoner.

Protonerna bidrar till protongradienten men syret frigörs. Under ljusoberoende reaktioner används den energi som produceras under ljusreaktionerna för att producera sockermolekyler från koldioxid genom en process som kallas Calvin-cykeln.

Calvin-cykeln producerar en molekyl socker för varje sex koldioxidmolekyler. I kombination med de vattenmolekyler som används i de ljusberoende reaktionerna är den allmänna formeln för fotosyntes 6 H₂O + 6 CO₂ + ljus → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.