Содержание
- фотосинтез
- Как работает фотосинтез
- Клеточное дыхание
- Цикл Кребса
- Электронная транспортная цепь и окислительное фосфорилирование
- Клеточное дыхание: противоположность фотосинтеза
Клеточное дыхание и фотосинтез являются по существу противоположными процессами. Фотосинтез - это процесс, посредством которого организмы производят высокоэнергетические соединения, в частности сахарозную глюкозу, посредством химического «восстановления» диоксида углерода (СО).2). Клеточное дыхание, с другой стороны, включает расщепление глюкозы и других соединений посредством химического «окисления». Фотосинтез потребляет СО2 и производит кислород. Клеточное дыхание потребляет кислород и производит СО2.
фотосинтез
При фотосинтезе энергия света преобразуется в химическую энергию связей между атомами, которые приводят в действие процессы внутри клеток. Фотосинтез возник в организмах 3,5 миллиарда лет назад, развил сложные биохимические и биофизические механизмы, и сегодня происходит в растениях и одноклеточных организмах. Именно из-за фотосинтеза атмосфера Земли и моря содержат кислород.
Как работает фотосинтез
В фотосинтезе, СО2 и солнечный свет используются для производства глюкозы (сахара) и молекулярного кислорода (O2). Эта реакция проходит через несколько этапов в две стадии: светлая фаза и темная фаза.
В светлой фазе энергия света усиливает реакции, которые расщепляют воду с выделением кислорода. При этом образуются молекулы высоких энергий, АТФ и НАДФН. Химические связи в этих соединениях хранят энергию. Кислород является побочным продуктом, и эта фаза фотосинтеза является противоположностью окислительному фосфорилированию процесса клеточного дыхания, который обсуждается ниже, в котором расходуется кислород.
Темная фаза фотосинтеза также известна как цикл Кальвина. На этом этапе, в котором используются продукты легкой фазы, СО2 используется для приготовления сахара, глюкозы.
Клеточное дыхание
Клеточное дыхание - это биохимическое разрушение субстрата в результате окисления, при котором электроны переносятся из субстрата в «акцептор электронов», который может быть любым из множества соединений или атомов кислорода. Если субстрат представляет собой углерод- и кислородсодержащее соединение, такое как глюкоза, диоксид углерода (СО2) производится через гликолиз, расщепление глюкозы.
Гликолиз, который происходит в цитоплазме клетки, расщепляет глюкозу до пирувата, более «окисленного» соединения. При наличии достаточного количества кислорода пируват переходит в специализированные органеллы, называемые митохондриями. Там он расщепляется на ацетат и СО2, Совместно2 выпущен. Ацетат попадает в реакционную систему, известную как цикл Кребса.
Цикл Кребса
В цикле Кребса ацетат далее расщепляется, так что его оставшиеся атомы углерода выделяются в виде СО2, Это противоположно одному аспекту фотосинтеза, связыванию углеродов из СО2 вместе, чтобы сделать сахар. В дополнение к СО2Цикл Кребса и гликолиз используют энергию химических связей субстратов (таких как глюкоза) для образования высокоэнергетических соединений, таких как АТФ и ГТФ, которые используются клеточными системами. Также производятся высокоэнергетические, восстановленные соединения: NADH и FADH2. Эти соединения являются средством, с помощью которого электроны, которые удерживают энергию, первоначально полученную из глюкозы или другого пищевого соединения, переносятся в следующий процесс, называемый цепью транспорта электронов.
Электронная транспортная цепь и окислительное фосфорилирование
В цепи переноса электронов, которая в клетках животных расположена главным образом на внутренних мембранах митохондрий, восстановленные продукты, такие как NADH и FADH2, используются для создания протонного градиента - дисбаланса в концентрации неспаренных атомов водорода на одной стороне мембрана против другого. Протонный градиент, в свою очередь, стимулирует выработку большего количества АТФ в процессе, называемом окислительным фосфорилированием.
Клеточное дыхание: противоположность фотосинтеза
В целом, фотосинтез включает возбуждение электронов световой энергией, чтобы уменьшить (добавить электроны) CO2 для образования большего соединения (глюкозы), производя кислород в качестве побочного продукта. Клеточное дыхание, с другой стороны, включает в себя удаление электронов от субстрата (например, глюкозы), то есть окисление, и в процессе субстрат разлагается, так что его атомы углерода выделяются в виде CO2, а кислород расходуется. , Таким образом, фотосинтез и клеточное дыхание являются почти противоположными биохимическими процессами.