Celično dihanje poteka v vseh živih organizmih, saj gre za preprost postopek pretvorbe kisika in glukoze v ogljikov dioksid in vodo ter na koncu proizvede energijo za celice telesa. Nasprotno, fotosinteza se pojavlja v zelenih rastlinah, ki vsebujejo klorofil in uporabljajo sončno svetlobo in vodo, da jo pretvorijo v energijo.
To sta dva vzajemna procesa, z istim ciljem pridobivanja energije, vendar z uporabo različnih metod, različnih virov in s tem oddajanje različnih izdelkov. Celo oboje je potrebno za izmenjavo energije, ki jo potrebujejo živa bitja. Čeprav celično dihanje izvajajo vse vrste žive celice, bodisi rastlina ali žival, prokarioti ali evkarioti, vendar se fotosinteza izvaja samo v zelenih rastlinah in v malo bakterijah.
Ne moremo si zamisliti dela, ki bi ga bilo treba opraviti brez energije, bodisi notranje ali zunanje, neposredno ali posredno. Zato lahko rečemo, da sta ta dva procesa eden bistvenih elementov ohranjanja življenja na Zemlji. V tem trenutku bomo razmislili o razliki med dvema bistvenima in energijskima reakcijama na žive celice, kjer je eno celično dihanje in drugo fotosinteza.
Primerjalna tabela
| Osnove za primerjavo | Celično dihanje | Fotosinteza |
|---|---|---|
| Pomen | Celično dihanje je proces pretvorbe energije in njene oskrbe v različne celice telesa. Tu se glukoza in kisik pretvorita v ogljikov dioksid in vodo in tako se sprosti energija (ATP). | Proces uporabe sončne svetlobe in vode za pretvorbo v energijo imenujemo kot fotosinteza, ki jo posebej izvajajo zelene rastline in malo bakterij. Za ta postopek pretvorbe je odgovoren zeleni pigment, imenovan klorofil. |
| Pojavi se v | Živa celica, pa tudi v zelenih in nezelenih rastlinah. | Fotosinteza se pojavlja le v rastlinah, ki vsebujejo klorofil. |
| Celično dihanje se pojavlja tako pri svetlobi (podnevi) kot tudi v temi (noč). | Fotosinteza poteka samo v svetlobi (dan). | |
| Vključena reakcija | 1. Glikoliza, ki se pojavi v citoplazmi celic. 2. Krebs ali cikel citronske kisline se pojavi v mitohondrijskem matriksu celice. 3. Elektronska transportna veriga ali oksidativna fosforilacija, ki se pojavi v mitohondrijski membrani. | 1. Svetlobna reakcija, ki se pojavi v grani kloroplasta. 2. V stromi kloroplasta poteka temna reakcija ali Calvinov cikel. 3. Fotoliza ali kompleks z izlivanjem vode, ki poteka v tilakoidnem lumnu. |
| Energija | Gre za eksotermično reakcijo, saj se med tem postopkom sprosti energija. | To je endotermični proces, saj se energija shrani ali izkoristi. |
| Energija, ki se sprosti v obliki ATP, se uporablja pri različnih presnovnih aktivnostih. | Energija je v obliki glukoze ali kemične energije, ki se uporablja med temno reakcijo. | |
| Potencialna energija se pretvori v kinetično energijo. | Svetlobna energija se pretvori v potencialno energijo. | |
| Oksidativna fosforilacija | Pri celičnem dihanju pride do oksidacijske fosforilacije. | Tu pride do fotofosforilacije. |
| Druge dejavnosti | Gre za katabolični proces. | Gre za anabolični proces. |
| Kisik in ogljikovi hidrati se v procesu absorbirajo. | Sproščeni kisik in ogljikovi hidrati. | |
| Ogljikov dioksid in voda se sproščata. | Ogljikov dioksid in voda se absorbira. |
Opredelitev celične respiracije
Pri tem se ogljikov hidrat v obliki glukoze razgradi in skupaj s kisikom pretvori v ogljikov dioksid in vodo in tako sprosti energijo kot ATP ali adenozin trifosfat. Ta energija se uporablja za različne presnovne dejavnosti in druga celična dela.
Celično dihanje se pojavi v mitohondrijih in citoplazmi celice. Za razliko od fotosinteze deluje dan in noč. Čeprav ne gre za tako preprosto reakcijo, kot smo rekli, gre za dolg postopek, ki je v štirih glavnih korakih.
- Glikoliza (cepitev ali lom sladkorja) - Pojavi se v citoplazmi celice, kjer se ena molekula glukoze C6H12O6 razdeli na dve molekuli pirovične kisline. Tako se iz ene molekule glukoze ustvarijo dve molekuli ATP.
- Reakcija prehoda - Pirovična kislina se pošlje v mitohondrije, kjer se pretvori v acetil CoA in se še naprej razgradi.
- Cikel citronske kisline ali Krebsov cikel - Pojavi se v matriksu mitohondrijev, kjer se Acetil CoA poruši, v prisotnosti kisika in skupaj s številnimi NADH nastajajo štirje ATP. Celo ogljikov dioksid in voda se sproščata kot odpadni produkt te reakcije.
- Elektronska transportna veriga (ETC) - To je znana tudi pod imenom kemiosmotska teorija, ki jo je predlagal Peter Mitchell. V tej reakciji ustvarijo dvaindvajset (32) ATP za vsako glukozo.
Torej je celotna reakcija zapisana kot:
Zgoraj smo razpravljali o samo aerobnem celičnem dihanju, ki se pojavi v prisotnosti kisika in s tem proizvede osemindvajset (38) molekul ATP iz ene molekule glukoze. Kaj pa v primeru, ko primanjkuje kisika, kot pri teku ali med izvajanjem katere koli vaje. Temu pravimo anaerobno stanje, kjer proizvedeta samo dve (2) molekuli ATP iz ene molekule glukoze samo s poti glikolize.
Ne podleže nadaljnjemu razpadu molekul, saj telo v tem trenutku zahteva takojšnjo energijo. Drugič, druge reakcije se pojavijo ob prisotnosti kisika in to je razlog, da jih preskočimo. Anaerobno reakcijo imenujemo tudi fermentacija .
Zato ga imenujemo kot katabolični proces, saj se energija sprosti v kakršni koli obliki z razbijanjem velikih molekul na manjše.
Opredelitev fotosinteze
Na splošno lahko pojmi, če definiramo proces fotosinteze, rečemo „postopek pretvorbe sončne svetlobe in vode v energijo ali hrano, izvajajo pa jo zelene rastline. Kemično pa gre za proces oksidacijske redukcije (oksidacija je odstranjevanje elektronov, redukcija pa pridobivanje elektronov z molekulo). Ta proces poteka samo v svetlobi (sončni svetlobi) in tako imenovan postopek oksidacije s svetlobo .
Fotosinteza se pojavlja na listih zelenih rastlin, zlasti v kloroplastu, ki je drobna struktura, prisotna v celicah listov. Kloroplast vsebuje klorofil (zelena kemikalija), ki je odgovoren za zeleno barvo listov.
Klorofil absorbira sončno energijo in se uporablja za ločevanje molekul vode v kisik in vodik. Nadaljni kisik se v ozračje sprosti iz listov, ogljikov dioksid in vodik pa se uporabljata za ustvarjanje hrane ali glukoze za rastline.
Lahko ga izdelamo z naslednjo enačbo:
Torej lahko rečemo, da v zgornji reakciji pride do oksidacije vode H2O ob prisotnosti sončne svetlobe in kisika (O2) ter vodikovih ionov (H +). Odstranjeni vodikovi ioni in elektroni so se preselili v ogljikov dioksid (CO2) in se zmanjšali kot organski produkt. Torej celotna reakcija, pri kateri se med fotosintezo tvorijo ogljikovi hidrati (C6H12O6), je opredeljena v enačbi.
Čeprav je zgornja enačba povzetek celotnega postopka, je vključenih tudi veliko encimov in drugih reakcij. Postopek je razdeljen na dve stopnji: svetlobna in temna reakcija.
- Svetlobna reakcija - Svetlobna energija se absorbira in se uporablja za prenos elektronov in tako ustvarja adenozin trifosfat (ATP) in zmanjšanje nikotinsko adenin dinukleotid fosfata (NADPH).
- Temna reakcija - Pri tem se ogljikov dioksid reducira na organske ogljikove spojine, s pomočjo ATP in NADPH, nastalih med svetlobno reakcijo.
Ključne razlike med celično dihanjem in fotosintezo
Prihajajoče točke bodo pokazale bistvene razlike med celičnim dihanjem in fotosintezo:
- Proces, v katerem se proizvaja celica za delovanje, je znan kot celično dihanje . Pojavi se v mitohondrijih celice, kjer se kisik in ogljikovi hidrati pretvorijo v vodo in ogljikov dioksid ter tako sprostijo energijo. Medtem je še en postopek pridobivanja energije s pomočjo sončne svetlobe in vode znan kot fotosinteza . Čeprav je ta postopek omejen samo na zelene rastline in malo bakterij. Vendar pa pri rastlinah fotosintezo izvaja pigment, imenovan klorofil, ki je prisoten v listih.
- Celično dihanje poteka v vseh živih celicah (v mitohondrijah), medtem ko se fotosinteza pojavlja le pri rastlinah, ki vsebujejo klorofil. Fotosinteza se pojavlja le podnevi, medtem ko pri celičnem dihanju ni takšnega stanja, saj se pojavlja podnevi in tudi ponoči.
- Reakcija, ki sodeluje pri celičnem dihanju, so glikoliza, Krebsov ali cikel citronske kisline, elektronska transportna veriga ali oksidativna fosforilacija. Čeprav so pri fotosintezi vpletene reakcije svetloba, temna reakcija ali cikel Calvin, fotoliza ali kompleks pljuvanja vode.
- Celično dihanje je eksotermna reakcija, saj se energija sprošča v obliki ATP in se uporablja pri različnih presnovnih aktivnostih. Po drugi strani je fotosinteza endotermični proces, saj se energija shrani ali izkoristi in je v obliki glukoze ali kemične energije, ki se uporablja med temno reakcijo.
- V procesu celičnega dihanja se potencialna energija pretvori v kinetično energijo, medtem ko se pri fotosintezi svetlobna energija pretvori v potencialno energijo .
- Celo oksidativna fosforilacija poteka pri celičnem dihanju, medtem ko se aktivnost fosforilacije pojavlja pri fotosintezi.
- Druge pomembne značilnosti celičnega dihanja so, da gre za katabolični proces . Drugič, v procesu se absorbira kisik in ogljikovi hidrati (glukoza), sproščata pa se ogljikov dioksid in voda. Toda fotosinteza je anabolični postopek, pri katerem se sproščata kisik in ogljikovi hidrati ter se absorbira ogljikov dioksid in voda.
Zaključek
Iz zgornjega članka lahko rečemo, da sta oba biološki proces v medsebojno koristnem razmerju, kjer se iz enega procesa (fotosinteza) sprosti kisik, ki se uporablja v drugem procesu (celično dihanje) in v zameno se ogljikov dioksid sprosti iz celični dihalni proces, ki se izrabi pri fotosintezi.
Opazili smo tudi, da sta kemijski reakciji obeh metod nasprotni drug drugemu, lahko rečemo, da gre za medsebojno odvisen postopek, čeprav se ena od njih odvija samo v rastlinah.
