Fotosinteza i disanje dva su procesa koja su u osnovi života. Oboje se odvijaju u ćeliji. Prvi - u biljnim i nekim bakterijskim, drugi - u životinjama, i u biljkama, i u gljivama, i u bakterijama.
Može se reći da su stanično disanje i fotosinteza suprotni procesi. To je djelomično točno, budući da prvi apsorbira kisik i oslobađa ugljični dioksid, dok drugi čini suprotno. Međutim, netočno je čak i uspoređivati ova dva procesa, budući da se odvijaju u različitim organelama koristeći različite tvari. Različite su i svrhe za koje su potrebni: fotosinteza je nužna za dobivanje hranjivih tvari, a stanično disanje je potrebno za proizvodnju energije.
Fotosinteza: gdje i kako se to događa?
Ovo je kemijska reakcija čiji je cilj dobivanje organskih tvari iz anorganskih. Preduvjet za tijek fotosinteze je prisutnost sunčeve svjetlosti, budući da njena energija djeluje kao katalizator.
Karakteristika fotosinteze biljaka može se izraziti sljedećom jednadžbom:
- 6CO2 + 6H2O=C6H 12 O6 +6O2.
To jest, od šest molekula ugljičnog dioksida i istog broja molekula vode u prisutnosti sunčeve svjetlosti, biljka može dobiti jednu molekulu glukoze i šest kisika.
Ovo je najjednostavniji primjer fotosinteze. Osim glukoze, biljke mogu sintetizirati i druge, složenije ugljikohidrate, kao i organske tvari iz drugih klasa.
Ovdje je primjer proizvodnje aminokiseline iz anorganskih spojeva:
- 6SO2 + 4H2O + 2SO42 - + 2NO3- + 6H+=2C 3H7O2NS + 13O2.
Kao što vidite, od šest molekula ugljičnog dioksida, četiri molekule vode, dva sulfatna iona, dva nitratna iona i šest vodikovih iona, mogu se dobiti dvije molekule cisteina i trinaest molekula kisika pomoću sunčeve energije.
Proces fotosinteze odvija se u posebnim organelama - kloroplastima. Sadrže pigment klorofil, koji djeluje kao katalizator kemijskih reakcija. Takve organele nalaze se samo u biljnim stanicama.
struktura kloroplasta
Ovo je organoid koji ima oblik izdužene lopte. Veličina kloroplasta je obično 4-6 mikrona, ali u stanicama nekih algi možete pronaći divovske plastide - kromatofore, čija veličina doseže 50 mikrona.
Ovaj organoid pripada dvomembranskoj. Okružena je vanjskom i unutarnjom školjkom. One su međusobno odvojene međumembranskim prostorom.
Unutarnja okolina kloroplasta naziva se "stroma". Sadrži tilakoide i lamele.
Tilakoidi su plosnate vrećice u obliku diska od membrana koje sadrže klorofil. Ovdje se odvija fotosinteza. Skupljajući se u hrpe, tilakoidi tvore granu. Broj tilakoida po grani može varirati od 3 do 50.
Lamele su strukture koje čine membrane. Oni su mreža razgranatih kanala čija je glavna funkcija osigurati komunikaciju između žitarica.
Kloroplasti također sadrže svoje ribosome, neophodne za sintezu proteina, te vlastitu DNK i RNA. Osim toga, mogu postojati inkluzije koje se sastoje od rezervnih hranjivih tvari, uglavnom škroba.
stanično disanje
Postoji nekoliko vrsta ovog procesa. Postoji anaerobno i aerobno stanično disanje. Prvi je karakterističan za bakterije. Anaerobno disanje je nekoliko vrsta: nitratno, sulfatno, sumporno, željezno, karbonatno, fumaratno. Takvi procesi omogućuju bakterijama dobivanje energije bez upotrebe kisika.
Aerobno stanično disanje karakteristično je za sve druge organizme, uključujući životinje i biljke. To se događa uz sudjelovanje kisika.
Kod predstavnika faune, stanično disanje se događa u posebnim organelama. Zovu se mitohondriji. U biljkama se stanično disanje također događa u mitohondrijima.
Koraci
Stanijsko disanje odvija se u tri faze:
- Pripremna faza.
- Glikoliza(anaerobni proces, ne zahtijeva kisik).
- Oksidacija (aerobna faza).
Pripremna faza
Prva faza je da se složene tvari u probavnom sustavu razgrađuju na jednostavnije. Tako se aminokiseline dobivaju iz proteina, masne kiseline i glicerol iz lipida, a glukoza iz složenih ugljikohidrata. Ovi spojevi se transportiraju u stanicu, a zatim izravno u mitohondrije.
Glikoliza
Leži u činjenici da se pod djelovanjem enzima glukoza razgrađuje na pirogrožđanu kiselinu i atome vodika. Time nastaje ATP (adenozin trifosforna kiselina). Ovaj proces se može izraziti sljedećom jednadžbom:
- C6N12O6=2C3H3O3 + 4H + 2ATP.
Dakle, u procesu glikolize iz jedne molekule glukoze, tijelo može dobiti dvije molekule ATP-a.
Oksidacija
U ovoj fazi, pirogrožđana kiselina nastala tijekom glikolize reagira s kisikom pod djelovanjem enzima, što rezultira stvaranjem atoma ugljičnog dioksida i vodika. Ti se atomi zatim transportiraju u kriste gdje se oksidiraju u vodu i 36 ATP molekula.
Dakle, u procesu staničnog disanja nastaje ukupno 38 ATP molekula: 2 u drugoj fazi i 36 u trećoj. Adenozin trifosforna kiselina je glavni izvor energije kojom mitohondriji opskrbljuju stanicu.
Strukturamitohondrije
Organele u kojima se odvija disanje nalaze se u životinjskim, biljnim i gljivičnim stanicama. Sfernog su oblika i veličine oko 1 mikrona.
Mitohondriji, poput kloroplasta, imaju dvije membrane odvojene međumembranskim prostorom. Ono što se nalazi unutar ljuski ovog organoida naziva se matriks. Sadrži ribosome, mitohondrijsku DNK (mtDNA) i mtRNA. Matrica prolazi kroz glikolizu i prvu fazu oksidacije.
Nabori poput češlja formiraju se od unutarnje membrane. Zovu se kriste. Ovdje se odvija druga faza treće faze staničnog disanja. Tijekom toga nastaje većina ATP molekula.
Porijeklo dvomembranskih organela
Znanstvenici su dokazali da su se strukture koje osiguravaju fotosintezu i disanje pojavile u stanici kroz simbiogenezu. To jest, nekada su bili zasebni organizmi. To objašnjava zašto i mitohondriji i kloroplasti imaju svoje ribosome, DNK i RNA.
