Съдържание
- фотосинтеза
- Как работи фотосинтезата
- Клетъчно дишане
- Цикълът на Кребс
- Електронна транспортна верига и окислително фосфорилиране
- Клетъчна респирация: противоположната на фотосинтезата
Клетъчното дишане и фотосинтезата са по същество противоположни процеси. Фотосинтезата е процесът, при който организмите правят високоенергийни съединения - по-специално захарната глюкоза - чрез химическото „редуциране“ на въглеродния двуокис (CO2). Клетъчното дишане, от друга страна, включва разграждането на глюкозата и други съединения чрез химическо „окисляване“. Фотосинтезата консумира СО2 и произвежда кислород. Клетъчното дишане консумира кислород и произвежда СО2.
фотосинтеза
При фотосинтезата енергията от светлината се преобразува в химическа енергия на връзки между атомите, която захранва процесите в клетките. Фотосинтезата, възникнала в организмите преди 3,5 милиарда години, е развила сложни биохимични и биофизични механизми и днес се среща в растенията и едноклетъчните организми. Именно поради фотосинтеза земната атмосфера и моретата съдържат кислород.
Как работи фотосинтезата
При фотосинтеза СО2 и слънчевата светлина се използват за производството на глюкоза (захар) и молекулен кислород (О2). Тази реакция протича през няколко стъпки на два етапа: светлината и тъмната фаза.
В светлинната фаза енергията от светлините засилва реакции, които разделят водата, за да освободят кислород. В процеса се образуват високоенергийни молекули, ATP и NADPH. Химическите връзки в тези съединения съхраняват енергията. Кислородът е страничен продукт и тази фаза на фотосинтезата е противоположна на окислителното фоспорилиране на процеса на клетъчно дишане, обсъден по-долу, в който се изразходва кислород.
Тъмната фаза на фотосинтезата е известна още като цикъл на Калвин. В тази фаза, която използва продуктите на светлинната фаза, СО2 се използва за приготвяне на захар, глюкоза.
Клетъчно дишане
Клетъчното дишане е биохимичното разпадане на субстрата чрез окисляване, при което електроните се прехвърлят от субстрата до "акцептор на електрон", който може да бъде всяко от най-различни съединения или кислородни атоми. Ако субстратът е съединение, съдържащо въглерод и кислород, като глюкоза, въглероден диоксид (CO2) се получава чрез гликолиза, разграждането на глюкозата.
Гликолизата, която се провежда в цитоплазмата на клетката, разгражда глюкозата до пируват, по-"окислено" съединение. Ако има достатъчно кислород, пируватът се премества в специализирани органели, наречени митохондрии. Там той се разгражда на ацетат и СО2, СО2 е освободен. Ацетатът влиза в реакционна система, известна като Кребсов цикъл.
Цикълът на Кребс
В цикъла на Кребс ацетатът се разгражда допълнително, така че останалите му въглеродни атоми се освобождават като СО2, Това е противоположно на един аспект на фотосинтезата, свързването на въглеродните атоми от СО2 заедно да направим захар. В допълнение към СО2, цикълът на Кребс и гликолизата използват енергия от химичните връзки на субстратите (като глюкоза), за да образуват високоенергийни съединения като ATP и GTP, които се използват от клетъчните системи. Произвеждат се и високоенергийни, редуцирани съединения: NADH и FADH2. Тези съединения са средствата, чрез които електроните, които задържат енергията, получена първоначално от глюкоза или друго хранително съединение, се прехвърлят към следващия процес, наречен електронна транспортна верига.
Електронна транспортна верига и окислително фосфорилиране
В електронно-транспортната верига, която в животинските клетки е разположена най-вече върху вътрешните мембрани на митохондриите, редуцираните продукти като NADH и FADH2 се използват за създаване на протонен градиент - дисбаланс в концентрацията на несвързани водородни атоми от едната страна на мембрана спрямо другата. Протонният градиент от своя страна води до производството на повече АТФ в процес, наречен окислително фосфорилиране.
Клетъчна респирация: противоположната на фотосинтезата
Като цяло фотосинтезата включва енергизиране на електрони от светлинна енергия за намаляване (добавяне на електрони) на CO2 за изграждане на по-голямо съединение (глюкоза), произвеждайки кислород като страничен продукт. От друга страна, клетъчното дишане включва отделяне на електрони от субстрат (глюкоза, например), което означава окисляване и в процеса субстратът се разгражда, така че въглеродните му атоми се освобождават като CO2, докато кислородът се изразходва , По този начин, фотосинтезата и клетъчното дишане са почти противоположни биохимични процеси.