Fotosinteza i disanje su dva procesa koja su u osnovi života. Obojica se odvijaju u ćeliji. Prvi - kod biljaka i nekih bakterija, drugi - kod životinja, i kod biljaka, i kod gljiva, i kod bakterija.
Može se reći da su ćelijsko disanje i fotosinteza suprotni procesi. Ovo je djelomično tačno, jer prvi apsorbira kisik i oslobađa ugljični dioksid, dok drugi radi suprotno. Međutim, pogrešno je čak i porediti ova dva procesa, budući da se dešavaju u različitim organelama koristeći različite supstance. Svrhe za koje su oni potrebni su takođe različite: fotosinteza je neophodna za dobijanje hranljivih materija, a ćelijsko disanje je neophodno za proizvodnju energije.
Fotosinteza: gdje i kako se to dešava?
Ovo je hemijska reakcija čiji je cilj dobijanje organskih supstanci iz neorganskih. Preduslov za tok fotosinteze je prisustvo sunčeve svetlosti, pošto njena energija deluje kao katalizator.
Karakteristika fotosinteze biljaka može se izraziti sljedećom jednačinom:
- 6CO2 + 6H2O=C6H 12 O6 +6O2.
To jest, od šest molekula ugljen-dioksida i istog broja molekula vode u prisustvu sunčeve svetlosti, biljka može dobiti jedan molekul glukoze i šest kiseonika.
Ovo je najjednostavniji primjer fotosinteze. Osim glukoze, biljke mogu sintetizirati i druge, složenije ugljikohidrate, kao i organske tvari iz drugih klasa.
Evo primjera proizvodnje aminokiseline iz neorganskih jedinjenja:
- 6SO2 + 4H2O + 2SO42 - + 2NO3- + 6H+=2C 3H7O2NS + 13O2.
Kao što vidite, od šest molekula ugljičnog dioksida, četiri molekula vode, dva sulfatna jona, dva nitratna iona i šest vodonikovih jona, mogu se dobiti dva molekula cisteina i trinaest molekula kiseonika pomoću sunčeve energije.
Proces fotosinteze odvija se u posebnim organelama - hloroplastima. Sadrže pigment hlorofil, koji djeluje kao katalizator kemijskih reakcija. Takve organele se nalaze samo u biljnim ćelijama.
struktura hloroplasta
Ovo je organoid koji ima oblik izdužene lopte. Veličina hloroplasta je obično 4-6 mikrona, ali u ćelijama nekih algi možete pronaći džinovske plastide - hromatofore, čija veličina dostiže 50 mikrona.
Ovaj organoid pripada dvomembranskoj. Okružena je spoljašnjim i unutrašnjim omotačima. One su međusobno odvojene međumembranskim prostorom.
Unutrašnje okruženje hloroplasta naziva se "stroma". Sadrži tilakoide i lamele.
Tilakoidi su plosnate vrećice u obliku diska od membrana koje sadrže hlorofil. Ovdje se odvija fotosinteza. Skupljajući se u hrpe, tilakoidi formiraju granu. Broj tilakoida po grani može varirati od 3 do 50.
Lamele su strukture formirane od membrana. Oni su mreža razgranatih kanala, čija je glavna funkcija da obezbede komunikaciju između žitarica.
Hloroplasti takođe sadrže sopstvene ribozome, neophodne za sintezu proteina, i sopstvenu DNK i RNK. Osim toga, mogu postojati inkluzije koje se sastoje od rezervnih hranjivih tvari, uglavnom škroba.
Ćelijsko disanje
Postoji nekoliko vrsta ovog procesa. Postoji anaerobno i aerobno ćelijsko disanje. Prvi je karakterističan za bakterije. Anaerobno disanje je nekoliko tipova: nitratno, sulfatno, sumporno, željezno, karbonatno, fumaratno. Ovakvi procesi omogućavaju bakterijama da dobiju energiju bez upotrebe kiseonika.
Aerobno ćelijsko disanje je karakteristično za sve druge organizme, uključujući životinje i biljke. To se dešava uz učešće kiseonika.
Kod predstavnika faune, ćelijsko disanje se odvija u posebnim organelama. Zovu se mitohondrije. U biljkama se ćelijsko disanje javlja iu mitohondrijima.
Koraci
Ćelijsko disanje se odvija u tri faze:
- Pripremna faza.
- Glikoliza(anaerobni proces, ne zahteva kiseonik).
- Oksidacija (aerobna faza).
Pripremna faza
Prva faza je da se složene supstance u probavnom sistemu razlažu na jednostavnije. Tako se aminokiseline dobijaju iz proteina, masne kiseline i glicerol iz lipida, a glukoza iz složenih ugljenih hidrata. Ova jedinjenja se transportuju u ćeliju, a zatim direktno u mitohondrije.
Glikoliza
Leži u činjenici da se pod dejstvom enzima glukoza razlaže na pirogrožđanu kiselinu i atome vodonika. Ovo proizvodi ATP (adenozin trifosfornu kiselinu). Ovaj proces se može izraziti sljedećom jednačinom:
- C6N12O6=2C3H3O3 + 4H + 2ATP.
Dakle, u procesu glikolize iz jednog molekula glukoze, tijelo može dobiti dva molekula ATP-a.
Oksidacija
U ovoj fazi, pirogrožđana kiselina nastala tokom glikolize reaguje sa kiseonikom pod dejstvom enzima, što rezultira stvaranjem ugljen-dioksida i atoma vodonika. Ovi atomi se zatim transportuju u kriste gdje se oksidiraju da formiraju vodu i 36 ATP molekula.
Dakle, u procesu ćelijskog disanja nastaje ukupno 38 ATP molekula: 2 u drugoj fazi i 36 u trećoj. Adenozin trifosforna kiselina je glavni izvor energije kojom mitohondrije opskrbljuju ćeliju.
Structuremitohondrije
Organele u kojima se odvija disanje nalaze se u životinjskim, biljnim i gljivičnim ćelijama. Sfernog su oblika i veličine oko 1 mikrona.
Mitohondrije, poput hloroplasta, imaju dvije membrane razdvojene međumembranskim prostorom. Ono što se nalazi unutar ljuski ovog organoida naziva se matriks. Sadrži ribozome, mitohondrijsku DNK (mtDNK) i mtRNA. Matrica prolazi kroz glikolizu i prvu fazu oksidacije.
Nabori poput češlja formiraju se od unutrašnje membrane. Zovu se kriste. Ovdje se odvija druga faza treće faze ćelijskog disanja. Tokom njega se formira većina ATP molekula.
Porijeklo dvomembranskih organela
Naučnici su dokazali da su se strukture koje obezbeđuju fotosintezu i disanje pojavile u ćeliji kroz simbiogenezu. To jest, nekada su bili odvojeni organizmi. Ovo objašnjava zašto i mitohondrije i hloroplasti imaju svoje ribozome, DNK i RNK.
