Verschil tussen fotosynthese en cellulaire ademhaling
Share
Belangrijkste verschil - Fotosynthese versus cellulaire ademhaling
Fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn twee basale metabole processen die voorkomen in de energieconversie van ecosystemen. Tijdens fotosynthese worden koolstofdioxide en water gebruikt in de synthese van organische verbindingen met behulp van zonlicht. Deze organische verbindingen kunnen door cellen worden gebruikt als voedsel. Tijdens cellulaire ademhaling wordt energie in de vorm van ATP geproduceerd door voedsel af te breken. De grootste verschil tussen fotosynthese en cellulaire ademhaling is dat fotosynthese is een anabolisch proces, waarbij de synthese van organische verbindingen plaatsvindt, waarbij energie wordt opgeslagen terwijl cellulaire ademhaling is een katabool proces, waarbij de opgeslagen organische verbindingen worden gebruikt, die energie produceren.
Dit artikel onderzoekt,
1. Wat is fotosynthese
- Definitie, kenmerken, typen, proces
2. Wat is mobiele ademhaling
- Definitie, kenmerken, typen, proces
3. Wat is het verschil tussen fotosynthese en cellulaire ademhaling
Wat is fotosynthese
Fotosynthese is de productie van glucose uit koolstofdioxide en water door het verkrijgen van energie uit zonlicht. Zuurstofgas is een bijproduct van fotosynthese. Pigmenten zoals chlorofyl, carotenoïden en phycobilins worden gebruikt om de lichtenergie op te vangen. Daarom wordt tijdens de fotosynthese de lichtenergie omgezet in potentiële chemische energie. Vervolgens levert glucose de metabole energie aan alle cellulaire processen in de cel.
Typen fotosynthese
Zuurstof fotosynthese en anoxygene fotosynthese zijn de twee soorten fotosynthese die op aarde worden gevonden. Planten, algen en cyanobacteriën voeren zuurstofrijke fotosynthese uit, terwijl paarse zwavelbacteriën en groene zwavelbacteriën anoxygenische fotosynthese uitvoeren. De elektronendonor in zuurstofische fotosynthese is water, terwijl de elektronendonor in anoxygene fotosynthese een variant is zoals waterstofsulfide in plaats van water. Daardoor wordt bij anoxygene fotosynthese zuurstofgas niet vrijgemaakt als bijproduct. De chemische reacties van zowel zuurstof- als anoxygene fotosynthese worden hieronder getoond.
Figuur 1: Fotosynthese in een plant
In planten vindt fotosynthese plaats in gespecialiseerde plastiden, chloroplasten genoemd, die worden aangetroffen in het cytoplasma van fotosynthetische cellen. Fotosynthese vindt plaats in thylakoïde membraan- en stroma-gebieden van chloroplasten. De eerste fase van fotosynthese is de lichte reactie. In thylakoid membraan van grana, worden photocenters gevonden, die de fotosynthetische pigmenten daarin organiseren. Het licht wordt geabsorbeerd door fotosysteem I en II, welke de twee eiwitcomplexen zijn die in thylakoid membraan worden gevonden, en het geabsorbeerde licht wordt overgebracht naar photocenters. De elektronen met hoge energie worden gegenereerd in het derde eiwitcomplex, cytochroom bf complex. De hoge energie-elektronen in PSI worden overgebracht naar een reeks ferrodoxinedragers en uiteindelijk worden deze elektronen overgebracht naar NADP + door NADPH-reductase-enzym, waardoor NADP wordt gevormd. Tijdens de lichtreactie wordt zuurstofgas geproduceerd door water te splitsen terwijl NADP en ATP worden geproduceerd.
De tweede fase van fotosynthese is de donkere reactie, waar de NADPH en ATP geproduceerd in lichtreactie worden gebruikt als de energiebronnen om glucose te synthetiseren. Donkere reactie vindt plaats in het stroma. Donkere reactie wordt ook wel de Calvin-cyclus. Behalve glucose worden 18 ATP en 12 NADPH geproduceerd tijdens de Calvin-cyclus. De 18 ATP's worden gebruikt door de Calvin-cyclus zelf. De 12 NADPH bevatten 24 elektronen die in de elektronentransportketen, wat de derde fase van fotosynthese is. ATP-synthase-enzym op het thylakoid-membraan brengt de 24 elektronen over in 12 watermoleculen en produceert 6 zuurstofmoleculen. Dit proces van elektronentransport wordt genoemd fotofosforylatie. Het proces van fotosynthese wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: fotosynthesemechanisme
Wat is mobiele ademhaling
Cellulaire ademhaling is het proces dat de biochemische energie omzet in energie in ATP, waardoor kooldioxide en water als afvalproducten worden geëlimineerd. Het komt voor in alle organismen die op aarde leven. Opgeslagen voedsel zoals koolhydraten, vetten en eiwitten in organismen worden in de vorm van glucose door cellulaire ademhaling gebruikt.
Typen Cellulaire Ademhaling
Aërobe ademhaling en anaërobe ademhaling zijn de twee soorten ademhaling die op aarde worden aangetroffen. In aërobe ademhaling, het oxidatiemiddel of de uiteindelijke elektronenacceptor is moleculaire zuurstof. Eén glucosemolecuul bevat voldoende energie om 30 ATP's te produceren door oxidatieve fosforylering. Gedurende anaerobe ademhaling, de uiteindelijke elektronenacceptor is ofwel anorganische sulfaten of nitraten. Anaërobe ademhaling vindt plaats in hydrothermale ventilatieopeningen in de diepe zee. Fermentatie is ook een soort anaerobe ademhaling, die optreedt wanneer pyruvaat zonder zuurstof in het cytoplasma wordt gemetaboliseerd. Melkzuurfermentatie in spiercellen en ethanolfermentatie in gist zijn de twee soorten gisting die tussen organismen worden gevonden. Er worden slechts twee ATP's per glucosemolecuul in fermentatie geproduceerd. De chemische reactie van cellulaire ademhaling wordt hieronder getoond.
Figuur 3: Cellulaire ademhaling bij mensen
Bij eukaryoten komt cellulaire ademhaling voor in gespecialiseerde organellen die mitochondriën worden genoemd. In prokaryoten komt het voor in het cytoplasma zelf. Cellulaire ademhaling komt ook voor in de matrix, het binnenmembraan van mitochondria en cytoplasma. De eerste fase van cellulaire ademhaling is de glycolyse. Tijdens glycolyse wordt glucose (C6) afgebroken tot twee pyruvaat (C3) moleculen in het cytoplasma. Twee pyruvaatmoleculen worden vervolgens in mitochondriën geïmporteerd. In aanwezigheid van zuurstof combineert pyruvaat met oxaloacetaat (C4) om citraat (C6) te vormen, waardoor acetyl-CoA tijdens de citroenzuurcyclus wordt geëlimineerd. De citroenzuur cyclus is de tweede fase van cellulaire ademhaling, die ook wel wordt genoemd Krebs-cyclus. Tijdens de Krebs-cyclus wordt koolstofdioxide geëlimineerd als een afvalstof, terwijl het NAD wordt gereduceerd tot NADH. 6NADH, 2FADH2 en 2ATP's per glucosemolecuul worden geproduceerd door de Krebs-cyclus. Oxidatieve fosforylering, dat is de derde fase van cellulaire ademhaling vindt plaats in de mitochondriale cristae door het enzym ATP-synthase, het produceren van 30ATP's. Het proces van cellulaire ademhaling wordt getoond in figuur 4.
Figuur 4: Cellulair ademhalingsmechanisme
Verschil tussen fotosynthese en cellulaire ademhaling
Aanwezigheid
Fotosynthese: Fotosynthese wordt alleen in chlorofiele cellen gevonden.
Cellulaire ademhaling: Cellulaire ademhaling is te vinden in alle cellen op aarde.
Definitie
Fotosynthese: Fotosynthese is de productie van glucose uit koolstofdioxide en water door het verkrijgen van energie uit zonlicht.
Cellulaire ademhaling: Cellulaire ademhaling is het proces dat de biochemische energie omzet in energie in ATP, kooldioxide en water elimineert als afvalproducten.
celorganellen
Fotosynthese: Fotosynthese vindt plaats in thylakoïde membraan en stroma van chloroplasten in planten.
Cellulaire ademhaling: Cellulaire ademhaling vindt plaats in de matrix en de binnenmembraan van mitochondria en cytoplasma in eukaryoten.
Darkness / Light
Fotosynthese: Fotosynthese komt alleen voor in licht.
Cellulaire ademhaling: Cellulaire ademhaling vindt zowel in licht als in donker plaats.
Stappen
Fotosynthese: Lichtreactie, donkere reactie en fotolyse zijn de drie stappen in de fotosynthese.
Cellulaire ademhaling: Glycolyse, citroenzuurcyclus en elektronentransportketen zijn de drie stappen in cellulaire ademhaling.
Zuurstof / kooldioxide / water
Fotosynthese: Koolstofdioxide en water worden gebruikt en zuurstof wordt vrijgegeven tijdens fotosynthese.
Cellulaire ademhaling: Zuurstof wordt gebruikt en kooldioxide en water komen vrij bij cellulaire ademhaling.
Metabolisme
Fotosynthese: Fotosynthese is een anabolisch proces dat complexe organische verbindingen synthetiseert.
Cellulaire ademhaling: Cellulaire ademhaling is een katabolisch proces dat organische verbindingen afbreekt.
koolhydraten
Fotosynthese: Koolhydraten worden gesynthetiseerd tijdens fotosynthese.
Cellulaire ademhaling: Koolhydraten worden gebruikt tijdens cellulaire ademhaling.
Energie
Fotosynthese: Energie wordt opgeslagen tijdens fotosynthese. Vandaar dat fotosynthese een endotherm proces is.
Cellulaire ademhaling: Energie wordt vrijgemaakt tijdens cellulaire ademhaling. Vandaar dat cellulaire ademhaling een exotherm proces is.
Vorm van energie
Fotosynthese: Chemische energie wordt opgeslagen in de bindingen van het vormen van organische verbindingen.
Cellulaire ademhaling: Energie wordt vrijgemaakt in de vorm van ATP, die kan worden gebruikt door andere cellulaire processen.
Droog gewicht
Fotosynthese: Het droge gewicht van de plant neemt tijdens de fotosynthese toe.
Cellulaire ademhaling: Het droge gewicht van het organisme wordt verlaagd tijdens cellulaire ademhaling.
Type fosforylatie
Fotosynthese: Fotofosforylatie treedt op tijdens fotosynthese.
Cellulaire ademhaling: Oxidatieve fosforylering treedt op tijdens cellulaire ademhaling.
Energieconversie
Fotosynthese: Tijdens fotosynthese wordt lichtenergie omgezet in potentiële energie.
Cellulaire ademhaling: Tijdens cellulaire ademhaling wordt potentiële energie omgezet in kinetische energie.
Final Electron Acceptor
Fotosynthese: Uiteindelijke elektron-acceptor is water.
Cellulaire ademhaling: Uiteindelijke elektronacceptor is moleculaire zuurstof.
pigmenten
Fotosynthese: Chlorofyl is het belangrijkste type pigment dat betrokken is bij fotosynthese.
Cellulaire ademhaling: Pigmenten zijn niet betrokken bij cellulaire ademhaling.
coenzymes
Fotosynthese: NADP is het co-enzym dat bij fotosynthese wordt gebruikt.
Cellulaire ademhaling: NAD en FAD zijn de co-enzymen die worden gebruikt bij cellulaire ademhaling.
Conclusie
Fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn de twee belangrijkste stofwisselingsprocessen die plaatsvinden in organismen, waardoor alle cellulaire processen in het lichaam worden aangestuurd. Fotosynthese komt alleen voor in chlorofiele organismen. Het heeft de grootste bijdrage aan het produceren van voedsel voor alle levende wezens op aarde. Vandaar dat fotosynthetische organismen worden gevonden als primaire producenten in voedselketens. Tijdens fotosynthese wordt glucose geproduceerd uit koolstofdioxide en water met behulp van de energie uit zonlicht. Fotosynthetische organismen bevatten speciale pigmenten zoals chlorofyl en carotenoïden om het licht te vangen. Daarentegen vindt cellulaire ademhaling plaats in alle levende vormen op aarde. Tijdens de ademhaling wordt voedsel geoxideerd om de potentiële energie te verkrijgen die is opgeslagen in de vorm van ATP. ATP voedt bijna alle cellulaire processen in de cel. Koolstofdioxide en water wordt geproduceerd als afval tijdens cellulaire ademhaling. Zuurstofgas wordt vrijgemaakt tijdens fotosynthese, wat kan worden gebruikt bij cellulaire ademhaling. Daarom is het belangrijkste verschil tussen fotosynthese en cellulaire ademhaling hun bijdrage aan het metabolisme van een cel.
Referentie:
Cooper, Geoffrey M. "Photosynthesis." The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 3 april 2017.
Berg, Jeremy M. "The Citric Acid Cycle." Biochemistry. 5e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 4 april 2017.
Cooper, Geoffrey M. "Metabolic Energy." The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 4 april 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "Photosynthesis Images" door Masroor.nida.ns - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Photosynthesis" Door Cykl_Calvina.svg: PisumThylakoid_membrane.svg: YikrazuulThylakoide.png: Tameeria pour la version anglaise, Pascal Corpet pour la traductionderivative work: Marek M (talk) - Cykl_Calvina.svgThylakoid_membrane.svgThylakoide.png (CC BY-SA 3.0 ) via Commons Wikimedia
3. "Energie en leven" door Mikael Häggström - Alle afbeeldingen zijn van Public Domain license.File: Pikilia.JPG (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "CellRespiration" door RegisFrey - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
