Hur är cellulär respiration och fotosyntes nästan motsatta processer?

Innehåll

• Fotosyntes
• Hur fotosyntes fungerar
• Cellandningen
• Krebs-cykeln
• Elektrontransportkedja och oxidativ fosforylering
• Cellular Respiration: Det motsatta av fotosyntes

Cellandning och fotosyntes är väsentligen motsatta processer. Fotosyntes är den process genom vilken organismer tillverkar föreningar med hög energi - särskilt sockerglukosen - genom den kemiska "reduktionen" av koldioxid (CO)₂). Cellulär andning å andra sidan innebär nedbrytning av glukos och andra föreningar genom kemisk "oxidation". Fotosyntes förbrukar CO₂ och producerar syre. Cellulär andning förbrukar syre och producerar CO₂.

Fotosyntes

Vid fotosyntes omvandlas energi från ljus till kemisk energi av bindningar mellan atomer som driver processer i celler. Fotosyntes uppstod i organismer för 3,5 miljarder år sedan, har utvecklats komplexa biokemiska och biofysiska mekanismer och förekommer i dag i växter och encelliga organismer. Det är på grund av fotosyntes som jordens atmosfär och hav innehåller syre.

Hur fotosyntes fungerar

Vid fotosyntes, CO₂ och solljus används för att producera glukos (socker) och molekylärt syre (O₂). Denna reaktion äger rum genom flera steg i två steg: ljusfasen och den mörka fasen.

I ljusfasen driver energi från ljus reaktioner som delar vatten för att frigöra syre. I processen bildas högenergimolekyler, ATP och NADPH. De kemiska bindningarna i dessa föreningar lagrar energin. Syre är en biprodukt, och denna fas av fotosyntes är motsatsen till oxidativ fosforylering av den cellulära respirationsprocessen, diskuterad nedan, i vilken syre konsumeras.

Den mörka fasen av fotosyntesen är också känd som Calvin Cycle. I denna fas, som använder produkterna från ljusfasen, CO₂ används för att tillverka socker, glukos.

Cellandningen

Cellulär andning är den biokemiska nedbrytningen av ett substrat genom oxidation, varvid elektroner överförs från substratet till en "elektronacceptor", som kan vara vilken som helst av en mängd föreningar eller syreatomer. Om substratet är en kol- och syrehaltig förening, såsom glukos, koldioxid (CO₂) produceras genom glykolys, nedbrytning av glukos.

Glykolys, som äger rum i cytoplasma i en cell, bryter glukos ner till pyruvat, en mer "oxiderad" förening. Om det finns tillräckligt med syre, flyttar pyruvat in i specialiserade organeller som kallas mitokondrier. Där uppdelas det i acetat och CO₂. Kompaniet₂ är släppt. Acetatet går in i ett reaktionssystem som kallas Krebs Cycle.

Krebs-cykeln

I Krebs-cykeln bryts acetat ytterligare ned så att dess återstående kolatomer frisätts som CO₂. Detta är motsatt av en aspekt av fotosyntesen, bindningen av kol från CO₂ tillsammans för att göra socker. Förutom CO₂, Krebs Cycle och glykolys använder energi från de kemiska bindningarna av substrat (såsom glukos) för att bilda föreningar med hög energi såsom ATP och GTP, som används av cellsystem. Dessutom produceras högenergi, reducerade föreningar: NADH och FADH2. Dessa föreningar är de medel genom vilka elektroner, som håller den energi som ursprungligen härrör från glukos eller annan livsmedelsförening, överförs till nästa process, kallad elektrontransportkedjan.

Elektrontransportkedja och oxidativ fosforylering

I elektrontransportkedjan, som i djurceller är mestadels på de inre membranen i mitokondrier, används reducerade produkter som NADH och FADH2 för att skapa en protongradient - en obalans i koncentrationen av oparade väteatomer på en sida av membran kontra den andra. Protongradienten driver i sin tur produktionen av mer ATP i en process som kallas oxidativ fosforylering.

Cellular Respiration: Det motsatta av fotosyntes

Sammantaget involverar fotosyntes energivering av elektroner genom ljusenergi för att minska (lägga till elektroner till) CO2 för att bygga en större förening (glukos), vilket producerar syre som en biprodukt. Cellulär andning å andra sidan innebär att man tar bort elektroner från ett substrat (till exempel glukos), det vill säga oxidation, och i processen bryts underlaget så att dess kolatomer släpps ut som CO2, medan syre förbrukas . Således är fotosyntes och cellulär andning nästan motsatta biokemiska processer.