Wie stehen sich Zellatmung und Photosynthese nahezu gegenüber?

Inhalt

• Photosynthese
• Wie Photosynthese funktioniert
• Zellatmung
• Der Krebs-Zyklus
• Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung
• Zellatmung: Das Gegenteil von Photosynthese

Zellatmung und Photosynthese sind im Wesentlichen gegensätzliche Prozesse. Die Photosynthese ist der Prozess, bei dem Organismen durch chemische "Reduktion" von Kohlendioxid (CO₂). Die Zellatmung beinhaltet andererseits den Abbau von Glucose und anderen Verbindungen durch chemische "Oxidation". Die Photosynthese verbraucht CO₂ und produziert Sauerstoff. Die Zellatmung verbraucht Sauerstoff und produziert CO₂.

Photosynthese

Bei der Photosynthese wird Energie aus Licht in chemische Energie von Bindungen zwischen Atomen umgewandelt, die Prozesse in Zellen antreiben. Die Photosynthese ist in Organismen vor 3,5 Milliarden Jahren entstanden, hat komplexe biochemische und biophysikalische Mechanismen entwickelt und findet heute in Pflanzen und einzelligen Organismen statt. Aufgrund der Photosynthese enthalten die Erdatmosphäre und die Meere Sauerstoff.

Wie Photosynthese funktioniert

In der Photosynthese hat CO₂ und Sonnenlicht werden verwendet, um Glucose (Zucker) und molekularen Sauerstoff (O₂). Diese Reaktion erfolgt in mehreren Schritten in zwei Stufen: der hellen Phase und der dunklen Phase.

In der Lichtphase treibt die Energie des Lichts Reaktionen an, die Wasser spalten, um Sauerstoff freizusetzen. Dabei entstehen energiereiche Moleküle ATP und NADPH. Die chemischen Bindungen in diesen Verbindungen speichern die Energie. Sauerstoff ist ein Nebenprodukt und diese Phase der Photosynthese ist das Gegenteil der oxidativen Phosphorylierung des Zellatmungsprozesses, bei dem Sauerstoff verbraucht wird.

Die dunkle Phase der Photosynthese wird auch als Calvin-Zyklus bezeichnet. In dieser Phase, die die Produkte der leichten Phase verwendet, wird CO₂ wird verwendet, um den Zucker, Glukose zu machen.

Zellatmung

Zellatmung ist der biochemische Abbau eines Substrats durch Oxidation, bei dem Elektronen vom Substrat auf einen "Elektronenakzeptor" übertragen werden, der aus einer Vielzahl von Verbindungen oder Sauerstoffatomen bestehen kann. Wenn das Substrat eine kohlenstoff- und sauerstoffhaltige Verbindung wie Glucose ist, wird Kohlendioxid (CO₂) entsteht durch Glykolyse, dem Abbau von Glucose.

Die im Zytoplasma einer Zelle stattfindende Glykolyse spaltet Glukose zu Pyruvat, einer stärker oxidierten Verbindung. Wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, wandert Pyruvat in spezialisierte Organellen, die Mitochondrien genannt werden. Dort wird es in Acetat und CO zerlegt₂. Der CO₂ es ist veröffentlicht worden. Das Acetat tritt in ein Reaktionssystem ein, das als Krebszyklus bekannt ist.

Der Krebs-Zyklus

Im Krebszyklus wird Acetat weiter abgebaut, so dass seine restlichen Kohlenstoffatome als CO freigesetzt werden₂. Dies steht im Gegensatz zu einem Aspekt der Photosynthese, der Bindung von Kohlenstoffen aus CO₂ zusammen, um Zucker zu machen. Neben CO₂Der Krebszyklus und die Glykolyse nutzen Energie aus den chemischen Bindungen von Substraten (wie Glukose), um energiereiche Verbindungen wie ATP und GTP zu bilden, die von Zellsystemen verwendet werden. Es werden auch energiereiche reduzierte Verbindungen hergestellt: NADH und FADH2. Diese Verbindungen sind die Mittel, mit denen Elektronen, die die ursprünglich aus Glukose oder einer anderen Lebensmittelverbindung gewonnene Energie speichern, zum nächsten Prozess, der Elektronentransportkette, übertragen werden.

Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung

In der Elektronentransportkette, die sich in tierischen Zellen hauptsächlich auf den Innenmembranen der Mitochondrien befindet, werden reduzierte Produkte wie NADH und FADH2 verwendet, um einen Protonengradienten zu erzeugen - ein Ungleichgewicht in der Konzentration ungepaarter Wasserstoffatome auf einer Seite der Mitochondrien Membran gegen die andere. Der Protonengradient wiederum treibt die Produktion von mehr ATP in einem Prozess an, der als oxidative Phosphorylierung bezeichnet wird.

Zellatmung: Das Gegenteil von Photosynthese

Insgesamt beinhaltet die Photosynthese die Anregung von Elektronen durch Lichtenergie, um CO2 zu reduzieren (Elektronen zuzufügen) und eine größere Verbindung (Glucose) zu bilden, die Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt. Bei der Zellatmung hingegen werden einem Substrat (z. B. Glucose) Elektronen entzogen, dh es wird oxidiert und dabei das Substrat abgebaut, so dass seine Kohlenstoffatome als CO2 freigesetzt werden, während Sauerstoff verbraucht wird . Somit sind Photosynthese und Zellatmung nahezu gegensätzliche biochemische Prozesse.