Rakuline hingamine toimub kõigis elusorganismides, kuna see on lihtne protsess hapniku ja glükoosi muundamiseks süsinikdioksiidiks ja veeks ning lõpuks energia tootmiseks keharakkudele. Vastupidi, fotosüntees toimub rohelistes taimedes, mis sisaldavad klorofülli ja kasutavad selle energia muundamiseks päikesevalgust ja vett.
Need on kaks vastastikust protsessi, mille eesmärk on saada energiat, kuid kasutades erinevaid meetodeid, erinevaid allikaid ja andes seega erinevaid tooteid. Isegi mõlemad on vajalikud energia vahetamiseks, mida elusolendid vajavad. Prokuarüoote või eukarüoote teostavad rakulist hingamist igat tüüpi elusrakud, olgu need siis taimed või loomad, kuid fotosüntees toimub ainult rohelistes taimedes ja vähestes bakterites.
Üks põlv ei kujuta ette teost, mis tuleb teostada ilma energiavajaduseta - kas sisemiselt või väljastpoolt, otseselt või kaudselt. Seetõttu võime öelda, et need kaks protsessi on Maa elus püsimise üks olulisi elemente. Praegu kaalume erinevust kahe elutähtsate rakkude ja energiat pakkuvate reaktsioonide vahel, kus üks on rakuhingamine ja teine fotosüntees.
Võrdlusdiagramm
| Võrdluse alus | Rakuhingamine | Fotosüntees |
|---|---|---|
| Tähendus | Rakuline hingamine on energia muundamise ja selle andmise keha erinevatele rakkudele protsess. Siin muundatakse glükoos ja hapnik süsinikdioksiidiks ja veeks ning seega vabaneb energia (ATP). | Päikesevalgust ja vett selle energiaks muundamiseks nimetatakse fotosünteesiks, mida teostavad spetsiaalselt rohelised taimed ja vähesed bakterid. Selle muundamise protsessi eest vastutab roheline pigment nimega klorofüll. |
| Tekib sisse | Elav rakk, samuti rohelistes ja mitterohelistes taimedes. | Fotosüntees toimub ainult klorofülli sisaldavates taimedes. |
| Rakuline hingamine toimub nii valguses (päeval) kui ka pimedas (öösel). | Fotosüntees toimub ainult valguse käes (päeval). | |
| Kaasatud reaktsioon | 1. Rakkude tsütoplasmas toimuv glükolüüs. 2. Krebi või sidrunhappe tsükkel toimub raku mitokondriaalses maatriksis. 3. Mitokondriaalses membraanis toimuv elektrontranspordi kett või oksüdatiivne fosforüülimine. | 1. Kerge reaktsioon, mis toimub kloroplasti graanulil. 2. Kloroplasti stroomas toimub tume reaktsioon või Calvini tsükkel. 3. Fotolüüs või vett sülitav kompleks, mis toimub tülakoidi luumenis. |
| Energia | See on eksotermiline reaktsioon, kuna selle protsessi käigus eraldub energiat. | See on endotermiline protsess, kuna energiat salvestatakse või kasutatakse ära. |
| Vabanenud energia on ATP vormis ja seda kasutatakse mitmesuguste metaboolsete tegevuste jaoks. | See energia on glükoosi või keemilise energia kujul, mida kasutatakse pimedas reaktsioonis. | |
| Potentsiaalne energia muundatakse kineetiliseks energiaks. | Valgusenergia muundatakse potentsiaalseks energiaks. | |
| Oksüdatiivne fosforüülimine | Rakulises hingamises toimub oksüdatiivne fosforüülimine. | Siin toimub fotofosforüülimine. |
| Teised tegevused | See on kataboolne protsess. | See on anaboolne protsess. |
| Hapnik ja süsivesikud imenduvad protsessis. | Vabaneb hapnik ja süsivesikud. | |
| Süsinikdioksiid ja vesi eralduvad. | Süsinikdioksiid ja vesi imenduvad. |
Rakulise hingamise määratlus
Selles protsessis laguneb glükoosi vormis süsivesik ja koos hapnikuga muundatakse see süsinikdioksiidiks ja veeks ning vabastab seeläbi energiat ATP või adenosiintrifosfaadina. Seda energiat kasutatakse mitmesuguste metaboolsete tegevuste ja muu raku töö jaoks.
Rakuline hingamine toimub raku mitokondrites ja tsütoplasmas. Erinevalt fotosünteesist töötab see nii päeval kui öösel. Ehkki see pole nii lihtne reaktsioon, nagu me ütleme, on see pikk protsess, mis läbib neli peamist sammu.
- Glükolüüs (suhkru lõhestamine või purustamine) - see toimub raku tsütoplasmas, kus üks glükoosi C6H12O6 molekul purustatakse kaheks molekuliks - püruviinhappeks. Seega genereeritakse glükoosi ühest molekulist kaks ATP molekuli.
- Üleminekureaktsioon - püruviinhape saadetakse mitokondritesse, kus see muundatakse atsetüül CoA-ks ja laguneb veelgi.
- Sidrunhappe tsükkel või Krebsi tsükkel - see toimub mitokondrite maatriksis, kus Acetyl CoA purustatakse, hapniku juuresolekul ja koos paljude NADH-dega tekitatakse neli ATP-d. Isegi süsinikdioksiid ja vesi eralduvad sellest reaktsioonist jäätmena.
- Elektrontranspordi kett (ETC) - seda tuntakse ka kemmiosmootilise teooriana, mille pakkus välja Peter Mitchell. Selles reaktsioonis moodustatakse iga glükoosi kohta kolmkümmend kaks (32) ATP-d .
Üldine reaktsioon on kirjutatud järgmiselt:
Ülalpool arutasime aga ainult rakulist aeroobset hingamist, mis toimub hapniku juuresolekul ja mille tulemuseks on ühe glükoosimolekuli tootmiseks kolmkümmend kaheksa (38) ATP molekuli. Aga kuidas oleks siis, kui on hapnikupuudus, näiteks siis, kui me jookseme või teeme mingit treeningut. Seda nimetatakse anaeroobseks seisundiks, kus nad toodavad ainult kaks (2) ATP molekuli ühest glükoosi molekulist ainult glükolüüsi raja kaudu.
Sellel ei toimu molekulide edasist lagunemist, kuna keha nõuab sel hetkel kohest energiat. Teiseks toimuvad hapniku juuresolekul muud reaktsioonid ja see on nende vahelejätmise põhjus. Anaeroobset reaktsiooni nimetatakse ka kääritamiseks .
Seetõttu nimetatakse seda kataboolseks protsessiks, kuna energia vabaneb mis tahes kujul, purustades suured molekulid väiksemateks.
Fotosünteesi määratlus
Üldiselt võib öelda, et kui määratleme fotosünteesi protsessi, siis ütleme „päikesevalguse ja vee muundamiseks energiaks või toiduks ning seda viivad läbi rohelised taimed. Kuid keemiliselt on see oksüdeerimise-redutseerimise protsess (oksüdeerimine on elektronide eemaldamine ja redutseerimine on molekuli poolt elektronide saamine). See protsess toimub ainult valguse (päikesevalguse) käes ja niinimetatud valguse käes toimuvas oksüdatsiooniprotsessis .
Fotosüntees toimub roheliste taimede lehtedes, eriti kloroplastis, mis on lehtede rakkudes esinev pisike struktuur. Kloroplast sisaldab klorofülli (rohelist kemikaali), mis vastutab lehtede rohelise värvuse eest.
Klorofüll neelab päikese energiat ja seda kasutatakse veemolekulide eraldamiseks hapniks ja vesinikuks. Lehtedest eraldub atmosfääri veel hapnikku ning süsihappegaasi ja vesinikku kasutatakse taimede toidu või glükoosi tootmiseks.
Seda saab täpsustada järgmise võrrandi abil:
Nii võime öelda, et ülaltoodud reaktsioonis toimub päikesevalguse toimel vee H2O oksüdeerimine ning hapniku (O2) ja vesinikuioonide (H +) vabanemine. Eemaldatud vesinikioonid ja elektronid viivad süsinikdioksiidi (CO2) ja redutseeritakse orgaanilise saadusena. Seega on võrrandis määratletud üldine reaktsioon, kus fotosünteesi käigus moodustuvad süsivesikud (C6H12O6).
Kuigi ülaltoodud võrrand on kokkuvõte kogu protsessist, on selles osalevad paljud ensüümid ja ka muud reaktsioonid. Protsess jaguneb kaheks etapiks: kerge reaktsioon ja tume reaktsioon.
- Valgusreaktsioon - valguse energia neeldub ja seda kasutatakse elektronide ülekandmiseks, andes sellega adenosiintrifosfaadi (ATP) ja nikotiin-adeniin-dinukleotiidfosfaadi (NADPH) redutseerimise.
- Tume reaktsioon - selles redutseeritakse süsinikdioksiid orgaanilisteks süsinikuühenditeks, moodustades kerge reaktsiooni käigus ATP ja NADPH.
Peamised erinevused rakuhingamise ja fotosünteesi vahel
Eelseisvad punktid kirjeldavad olulisi erinevusi rakkude hingamise ja fotosünteesi vahel:
- Protsessi, kus raku jaoks töötamiseks toodetakse energiat, nimetatakse raku hingamiseks . See leiab aset raku mitokondrites, kus hapnik ja süsivesikud muundatakse veeks ja süsinikdioksiidiks ning vabastavad seeläbi energiat. Samal ajal on veel üks päikesevalguse ja vee abil energia saamise protsess tuntud kui fotosüntees . Kuigi see protsess on piiratud roheliste taimede ja ainult mõne bakteriga. Taimedes toimub fotosüntees aga pigmendi, mida nimetatakse klorofülliks, sisaldumiseks lehtedes.
- Rakuline hingamine toimub kõigis elavates rakkudes (mitokondrites), fotosüntees toimub ainult klorofülli sisaldavates taimedes. Fotosüntees toimub ainult päeval, samas kui rakulise hingamise korral sellist seisundit pole, kuna see toimub nii päeval kui ka öösel.
- Rakulises hingamises osalevad reaktsioonid on glükolüüs, Krebsi või sidrunhappe tsükkel, elektronide transpordiahel või oksüdatiivne fosforüülimine. Ehkki fotosünteesis on kaasnevateks reaktsioonideks valguse reaktsioon, tume reaktsioon või Calvini tsükkel, fotolüüs või vett sülitav kompleks.
- Rakuline hingamine on eksotermiline reaktsioon, kuna energia eraldub ATP kujul ja seda kasutatakse mitmesuguste metaboolsete tegevuste jaoks. Teisest küljest on fotosüntees endotermiline protsess, kuna energiat talletatakse või kasutatakse ning see toimub pimedas reaktsioonis glükoosi või keemilise energia kujul.
- Rakulise hingamise protsessis muundatakse potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks, vahepeal fotosünteesis muundatakse valgusenergia potentsiaalseks energiaks .
- Isegi oksüdatiivne fosforüülimine toimub rakuhingamisel, fosforüülimise aktiivsus toimub fotosünteesil.
- Rakkude hingamise muud olulised omadused on see, et see on kataboolne protsess . Teiseks imenduvad protsessis hapnik ja süsivesikud (glükoos) ning vabanevad süsihappegaas ja vesi. Kuid fotosüntees on anaboolne protsess, kus hapnik ja süsivesikud eralduvad ning süsinikdioksiid ja vesi imenduvad.
Järeldus
Ülaltoodud artiklist võime öelda, et mõlemad bioloogilised protsessid on vastastikku kasulikes suhetes, kus ühest protsessist (fotosüntees) vabaneb hapnik, mida kasutatakse teises protsessis (rakuhingamine) ja vastutasuks vabaneb süsihappegaas. raku hingamisprotsess, mida kasutatakse fotosünteesis.
Samuti märkasime, et mõlema meetodi keemilised reaktsioonid on üksteisega vastupidised. Võib öelda, et need on teineteisest sõltuvad protsessid, ehkki üks neist toimub ainult taimedes.
