Kuinka soluhengitys ja fotosynteesi ovat melkein vastakkaisia ​​prosesseja?

Sisältö

• Fotosynteesi
• Kuinka fotosynteesi toimii
• Soluhengitys
• Krebs-sykli
• Elektronin kuljetusketju ja oksidatiivinen fosforylaatio
• Soluhengitys: Fotosynteesin vastakohta

Solujen hengitys ja fotosynteesi ovat olennaisesti vastakkaisia ​​prosesseja. Fotosynteesi on prosessi, jolla organismit valmistavat korkeaenergisia yhdisteitä - erityisesti sokerin glukoosia - hiilidioksidin (CO₂). Soluhengitys, toisaalta, sisältää glukoosin ja muiden yhdisteiden hajoamisen kemiallisen "hapettumisen" kautta. Fotosynteesi kuluttaa CO: ta₂ ja tuottaa happea. Soluhengitys kuluttaa happea ja tuottaa CO: ta₂.

Fotosynteesi

Fotosynteesissä valosta peräisin oleva energia muuntuu atomien välisten sidosten kemialliseksi energiaksi, joka valtaa soluissa. Fotosynteesi syntyi organismeista 3,5 miljardia vuotta sitten, se on kehittänyt monimutkaisia ​​biokemiallisia ja biofysikaalisia mekanismeja, ja sitä esiintyy nykyään kasveissa ja yksisoluisissa organismeissa. Maan ilmapiiri ja meret sisältävät happea fotosynteesin takia.

Kuinka fotosynteesi toimii

Fotosynteesissä, CO₂ ja auringonvaloa käytetään glukoosin (sokeri) ja molekyylin hapen (O.) tuottamiseen₂). Tämä reaktio tapahtuu useiden vaiheiden läpi kahdessa vaiheessa: vaalea faasi ja tumma faasi.

Kevyessä vaiheessa valon energia panee täytäntöön reaktioita, jotka jakavat veden happea vapauttamaan. Prosessissa muodostuu korkeaenergisia molekyylejä, ATP ja NADPH. Näiden yhdisteiden kemialliset sidokset varastoivat energiaa. Happi on sivutuote, ja tämä fotosynteesin vaihe on vastakohta jäljempänä käsitellylle solujen hengitysprosessin oksidatiiviselle fosforylaatiolle, jossa happea kulutetaan.

Fotosynteesin tumma vaihe tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli. Tässä vaiheessa, joka käyttää kevyen faasin tuotteita, CO₂ käytetään sokerin, glukoosin valmistukseen.

Soluhengitys

Soluhengitys on substraatin biokemiallinen hajoaminen hapettumisen kautta, jolloin elektroneja siirretään substraatista "elektronien vastaanottajaan", joka voi olla mikä tahansa monista yhdisteistä tai happiatomeista. Jos substraatti on hiili- ja happea sisältävä yhdiste, kuten glukoosi, hiilidioksidi (CO₂) tuotetaan glykolyysi, glukoosin hajoaminen.

Solun sytoplasmassa tapahtuva glykolyysi hajottaa glukoosin pyruvaatiksi, "hapettuneemmaksi" yhdisteeksi. Jos happea on riittävästi, pyruvaatti siirtyy erikoistuneisiin organelleihin, joita kutsutaan mitokondrioiksi. Siellä se hajoaa asetaatiksi ja CO: ksi₂. CO₂ on ilmestynyt. Asetaatti saapuu reaktiojärjestelmään, joka tunnetaan nimellä Krebs-sykli.

Krebs-sykli

Krebs-syklissä asetaatti hajoaa edelleen siten, että sen jäljellä olevat hiiliatomit vapautuvat CO: na₂. Tämä on vastapäätä yhtä fotosynteesin näkökohtaa, hiilen sitoutumista CO: sta₂ yhdessä sokerin valmistamiseksi. CO: n lisäksi₂, Krebs-sykli ja glykolyysi käyttävät substraattien (kuten glukoosin) kemiallisista sidoksista peräisin olevaa energiaa suurienergisten yhdisteiden, kuten ATP: n ja GTP: n, muodostamiseksi, joita solujärjestelmät käyttävät. Valmistetaan myös korkeaenergisia, pelkistettyjä yhdisteitä: NADH ja FADH2. Nämä yhdisteet ovat keino, jolla elektronit, jotka pitävät alun perin glukoosista tai toisesta ruokayhdisteestä johdettua energiaa, siirretään seuraavaan prosessiin, jota kutsutaan elektronin kuljetusketjuksi.

Elektronin kuljetusketju ja oksidatiivinen fosforylaatio

Elektronisessa kuljetusketjussa, joka eläinsoluissa sijaitsee enimmäkseen mitokondrioiden sisäkalvoilla, pelkistettyjä tuotteita, kuten NADH ja FADH2, käytetään protonigradientin luomiseen - epätasapaino parittomien vetyatomien pitoisuuteen toisella puolella kalvo verrattuna toiseen. Protonigradientti puolestaan ​​johtaa enemmän ATP: n tuotantoon prosessissa, jota kutsutaan oksidatiiviseksi fosforylaatioksi.

Soluhengitys: Fotosynteesin vastakohta

Kaiken kaikkiaan fotosynteesiin sisältyy elektroneiden virittäminen valoenergialla hiilidioksidin vähentämiseksi (lisää elektronia) hiilidioksidin muodostamiseksi suuremman yhdisteen (glukoosin) muodostamiseksi, joka tuottaa happea sivutuotteena. Soluhengitykseen puolestaan ​​kuuluu elektronien ottaminen pois substraatista (esimerkiksi glukoosista), ts. Hapettumisesta, ja prosessissa substraatti hajoaa siten, että sen hiiliatomit vapautuvat CO2: na, kun taas happi kuluu . Siten fotosynteesi ja solujen hengitys ovat lähes vastakkaisia ​​biokemiallisia prosesseja.