Како су станична респирација и фотосинтеза готово супротни процеси?

Садржај

• Фотосинтеза
• Како делује фотосинтеза
• Ћелијско дисање
• Кребсов циклус
• Електронски транспортни ланац и оксидативна фосфорилација
• Ћелијска респирација: Супротно фотосинтези

Ћелијско дисање и фотосинтеза су суштински супротни процеси. Фотосинтеза је процес којим организми праве високо-енергетска једињења - посебно глукозу са шећером - хемијским „смањењем“ угљен-диоксида (ЦО₂). С друге стране ћелијско дисање укључује разградњу глукозе и других једињења хемијском „оксидацијом“. Фотосинтеза троши ЦО₂ и производи кисеоник. Ћелијско дисање троши кисеоник и ствара ЦО₂.

Фотосинтеза

У фотосинтези енергија светлости се претвара у хемијску енергију веза између атома које напајају ћелије. Фотосинтеза се појавила у организмима пре 3,5 милијарди година, развила је сложене биохемијске и биофизичке механизме, а данас се јавља у биљкама и једноћелијским организмима. Због фотосинтезе Земаљска атмосфера и мора садрже кисеоник.

Како делује фотосинтеза

У фотосинтези, ЦО₂ сунчева светлост се користи за производњу глукозе (шећера) и молекуларног кисеоника (О)₂). Ова реакција се одвија кроз неколико корака у две фазе: светлосна и тамна.

У светлосној фази енергија светлости ствара реакције које раздвајају воду да би ослобађале кисеоник. У том се процесу формирају високоенергетски молекули, АТП и НАДПХ. Хемијске везе ових једињења складиште енергију. Кисеоник је нуспродукт, а ова фаза фотосинтезе је супротна оксидативној фоспорилацији процеса ћелијског дисања, о којој је речи у даљем тексту, у којој се троши кисеоник.

Тамна фаза фотосинтезе позната је и као Цалвин циклус. У овој фази, која користи производе светлосне фазе, ЦО₂ користи се за прављење шећера, глукозе.

Ћелијско дисање

Ћелијско дисање је биохемијско распадање супстрата оксидацијом, при чему се електрони из супстрата преносе у „акцептор електрона“, који може бити било који од разних једињења или атома кисеоника. Ако је супстрат једињење које садржи угљеник и кисеоник, као што су глукоза, угљен диоксид (ЦО₂) настаје гликолизом, разградњом глукозе.

Гликолиза која се одвија у цитоплазми ћелије разграђује глукозу до пирувата, више „оксидованог“ једињења. Ако има довољно кисеоника, пируват се креће у специјализоване органеле зване митохондрије. Тамо се разграђује у ацетат и ЦО₂. ЦО₂ је пуштен. Ацетат улази у систем реакција познат као Кребсов циклус.

Кребсов циклус

У Кребсовом циклусу, ацетат се даље разлаже тако да се његови преостали атоми угљеника ослобађају као ЦО₂. Ово је супротно једном аспекту фотосинтезе, везивању угљеника из ЦО₂ заједно да направимо шећер. Поред ЦО₂, Кребсов циклус и гликолиза користе енергију из хемијских веза супстрата (попут глукозе) да би формирали високо-енергетска једињења попут АТП и ГТП, која користе ћелијски системи. Такође се добијају високоенергетска, редукована једињења: НАДХ и ФАДХ2. Ова једињења су средства помоћу којих се електрони, који држе енергију добијену у почетку из глукозе или другог једињења хране, преносе у следећи процес, који се назива транспортни ланац електрона.

Електронски транспортни ланац и оксидативна фосфорилација

У ланцу преноса електрона, који се у животињским ћелијама налази углавном на унутрашњим мембранама митохондрија, редуковани производи као што су НАДХ и ФАДХ2 користе се за стварање протонског градијента - неравнотеже у концентрацији непарних атома водоника са једне стране мембрана насупрот другој. Протонски градијент, заузврат, покреће производњу више АТП-а, у процесу који се назива оксидативна фосфорилација.

Ћелијска респирација: Супротно фотосинтези

Свеукупно, фотосинтеза укључује енергизирање електрона светлосном енергијом ради смањења (додавања електрона) ЦО2 да би се створило веће једињење (глукоза), стварајући кисеоник као нуспродукт. Ћелијско дисање, с друге стране, укључује одвајање електрона из супстрата (на пример, глукозе), што значи оксидацију, а у том се процесу супстрат разграђује тако да се његови атоми угљеника ослобађају као ЦО2, док се кисеоник троши. . Дакле, фотосинтеза и ћелијско дисање су скоро супротно биохемијским процесима.