Tartalom
- Fotoszintézis
- Hogyan működik a fotoszintézis?
- Sejtlégzés
- A Krebsi ciklus
- Elektronszállító lánc és oxidációs foszforiláció
- Sejtes légzés: A fotoszintézis ellentéte
A sejtek légzése és a fotoszintézis alapvetően ellentétes folyamatok. A fotoszintézis az a folyamat, amellyel az organizmusok nagy energiájú vegyületeket - különösen a cukor glükózt - állítanak elő a szén-dioxid (CO2). A sejtek légzése viszont magában foglalja a glükóz és más vegyületek bomlását kémiai "oxidációval". A fotoszintézis CO-t fogyaszt2 és oxigént termel. A sejtes légzés oxigént fogyaszt és CO-t termel2.
Fotoszintézis
A fotoszintézis során a fényből nyert energiát az atomok közötti kötések kémiai energiává alakítják, amelyek a sejtekben haladnak. A fotoszintézis 3,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki az organizmusokban, bonyolult biokémiai és biofizikai mechanizmusokat fejlesztett ki, és manapság a növényekben és az egysejtű szervezetekben fordul elő. A Föld légkörében és a tengerekben a fotoszintézis miatt van oxigén.
Hogyan működik a fotoszintézis?
A fotoszintézis során a CO2 A napfényt glükóz (cukor) és molekuláris oxigén (O) előállítására használják2). Ez a reakció több lépésből áll, két szakaszban: a világos fázisban és a sötét fázisban.
A könnyű fázisban a fényből származó energia olyan reakciókat hajt végre, amelyek elválasztják a vizet az oxigén felszabadításához. A folyamat során nagy energiájú molekulák, ATP és NADPH képződnek. Ezekben a vegyületekben lévő kémiai kötések tárolják az energiát. Az oxigén melléktermék, és a fotoszintézisnek ez a fázisa ellentétes az alábbiakban tárgyalt sejtes légzési folyamat oxidatív foszforilációjával, amelyben oxigént fogyasztanak.
A fotoszintézis sötét fázisa Calvin ciklus néven is ismert. Ebben a fázisban, amely a könnyű fázis termékeit használja, a CO2 a cukor, glükóz előállítására szolgál.
Sejtlégzés
A sejtes légzés a szubsztrát biokémiai lebontása oxidáció útján, ahol az elektronok a szubsztrátról egy "elektronakceptorra" kerülnek, amely bármilyen vegyület vagy oxigénatom lehet. Ha a szubsztrát szén- és oxigéntartalmú vegyület, például glükóz, szén-dioxid (CO2) glikolízissel, a glükóz lebontásával állíthatók elő.
A sejt citoplazmájában zajló glikolízis a glükózt lebontja piruváttá, egy "oxidáltabb" vegyületté. Ha elegendő mennyiségű oxigént tartalmaz, a piruvát a mitokondriumoknak nevezett speciális organellákba költözik. Ott bontják acetátra és CO-ra2. A CO2 megjelent. Az acetát egy Krebs-ciklusnak nevezett reakciórendszerbe lép.
A Krebsi ciklus
A Krebsi ciklusban az acetát tovább bomlik, úgy, hogy megmaradó szénatomjai CO-ként felszabaduljanak2. Ez ellentétes a fotoszintézis egyik aspektusával, a szén megkötésének a CO-ból2 együtt cukrot készíteni. A CO-n kívül2, a Krebsi ciklus és a glikolízis a szubsztrátok kémiai kötéseiből (például glükózból) származó energiát nagy energiájú vegyületek, például ATP és GTP előállításához használja fel, amelyeket a sejtrendszerek használnak. Szintén előállítanak nagy energiájú, redukált vegyületeket: NADH és FADH2. Ezek a vegyületek az az eszköz, amellyel az elektronok, amelyek megtartják az eredetileg glükózból vagy más élelmiszer-vegyületből származó energiát, átkerülnek a következő folyamatba, az úgynevezett elektronszállító láncba.
Elektronszállító lánc és oxidációs foszforiláció
Az elektronszállító láncban, amely az állati sejtekben elsősorban a mitokondriumok belső membránjain helyezkedik el, redukált termékeket, például NADH-ot és FADH2-t használnak protongradiens létrehozására - egyensúlyhiány a páratlan hidrogénatomok koncentrációjában az membrán és a másik. A protongradiens viszont további ATP előállítását segíti elő az oxidatív foszforilációnak nevezett folyamatban.
Sejtes légzés: A fotoszintézis ellentéte
Összességében a fotoszintézis magában foglalja az elektronok könnyű energiával történő energiáját, amely csökkenti (elektronokat ad hozzá) a CO2-hez, és így nagyobb vegyületet (glükózt) állítanak elő, mellyel melléktermékként oxigént állítanak elő. A sejtes légzés viszont magában foglalja az elektronok eltávolítását a szubsztrátumból (például glükóz), azaz oxidációt, és a folyamat során a szubsztrátum lebomlik, így szénatomjai CO2-ként felszabadulnak, miközben oxigént fogyasztanak. . Így a fotoszintézis és a sejtek légzése szinte ellentétes a biokémiai folyamatokkal.