Verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie

De grootste verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie is dat het fotosynthese vindt plaats wanneer het RuBisCO-enzym reageert met kooldioxide, terwijl de fotorespiratie optreedt wanneer het RuBisCO-enzym reageert met zuurstof. Bovendien vermindert fotorespiratie de efficiëntie van fotosynthese.

Fotosynthese en fotorespiratie zijn twee processen die optreden tijdens de productie van energie met behulp van zonlicht in planten. RuBisCO is het censureerbare enzym voor het schakelen tussen twee processen.

Key Areas Covered

1. Wat is fotosynthese
     - Definitie, proces, belang
2. Wat is fotorespiratie
     - Definitie, proces, belang
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen fotosynthese en fotorespiratie
     - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen

Kooldioxide, donkere reactie, lichtreactie, fotorespiratie, fotosynthese, RuBisCO

Wat is fotosynthese

Fotosynthese is het proces dat glucose produceert uitgaande van koolstofdioxide en water door de energie uit het zonlicht te gebruiken. Fotosynthetische pigmenten zoals chlorofyl, carotenoïden en phycobilins vangen de energie van het zonlicht op. In planten en algen worden deze pigmenten geconcentreerd in chloroplasten. Zuurstof komt vrij als bijproduct van fotosynthese. Fotosynthese is een van de belangrijkste processen die zich op aarde voordoen, waarbij lichtenergie wordt omgezet in chemische energie. De glucose die uit het proces wordt geproduceerd, kan worden gebruikt om ATP te produceren in een ander proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd.   

Het proces van fotosynthese kan in tweeën worden verdeeld: lichte reactie en donkere reactie.

Licht reactie

Lichtreactie vindt plaats op het thylakoïdemembraan van grana, de stapels thylakoïden ingebed in het stroma van een chloroplast. Fotosynthetische pigmenten zijn georganiseerd in fotocenters op het thylakoid membraan. Photosystem II absorbeert lichtenergie en transport naar fotocenters, waardoor de productie van elektronen met hoge energie mogelijk wordt. Deze hoogenergetische elektronen bewegen zich in het fotosysteem I door het cytochrome b6f-complex. Ze bewegen zich verder door een reeks ferredoxinendragers en produceren NADPH. De elektrondeficiëntie die optreedt in de fotosystemen wordt opgevuld door watermoleculen te splitsen in een proces dat fotolyse wordt genoemd. De resulterende waterstofionen worden gebruikt bij de productie van ATP.

Figuur 1: Lichtreactie

Dark Reaction

De lichte reactie wordt gevolgd door de donkere reactie. Hier worden NADPH en ATP geproduceerd door de lichtreactie gebruikt voor het produceren van glucose uit koolstofdioxide en water. Donkere reactie, die optreedt tijdens de C3-cyclus, wordt ook wel de Calvin-cyclus genoemd en komt voor in het stroma van de chloroplast zonder het gebruik van licht. Fixatie van koolstof vindt plaats in de Calvin-cyclus met behulp van het enzym RuBisCO (ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase / oxygenase), dat een koolstofatoom uit koolstofdioxide in RuBP (ribulose 1,5-bisfosfaat) fixeert en 3 -phosphoglycerate. Sommige van de 3-fosfoglyceraatmoleculen verminderen om glucose te vormen terwijl rest wordt gerecycleerd om RuBP te produceren. Naast glucose worden 18 ATP en 12 NADPH ook geproduceerd tijdens de Calvin-cyclus.

De donkere reactie, die optreedt tijdens de C4-cyclus, wordt de Hatch-Slack-route genoemd, waarbij koolstofdioxide eerst in PEP en vervolgens in RuBP wordt gefixeerd.

Wat is fotorespiratie

Fotorespiratie is de remming van de Calvijn-cyclus in aanwezigheid van overmaat zuurstof. Het leidt tot het verlies van reeds gefixeerde koolstofdioxide; vandaar, fotorespiratie vermindert de suikersynthese en verspilt de energie van de cel. RuBisCO's vermogen om te binden met zuurstof is verantwoordelijk voor fotorespiratie. Daarom voegt RuBisCO in aanwezigheid van zuurstof zuurstof toe aan de RuBP in de Calvin-cyclus in plaats van koolstofdioxide. Bij deze reactie worden twee moleculen geproduceerd: 3-PGA, een tussenproduct van de Calvin-cyclus, en fosfoglycolaat, dat de Calvin-cyclus niet kan binnengaan. Om die reden steelt of verwijdert fotorespiratie koolstoffen uit de Calvin-cyclus. Bovendien gebruiken planten een reeks reacties om fosfoglycolaat te winnen, dat ook de energie van de cel steelt. Daarom wordt fotorespiratie beschouwd als een inefficiënte methode om energie te produceren.

Figuur 2: Fotorespiratie en Calvin-cyclus

De C4-cyclus elimineert dit probleem met de dubbele fixatie van koolstofdioxide. Het fixeert kooldioxide in PEP (fosfoenolpyruvaat) door PEP-carboxylase en produceert oxaalacetaat in mesofylcellen. PEP-carboxylase heeft een hogere affiniteit voor koolstofdioxide en een lage affiniteit voor zuurstof. Vervolgens wordt oxaalacetaat omgezet in malaat en getransporteerd naar de bundel-omhulselcellen. Malaat dissocieert in kooldioxide en pyruvaat in de cellen van de bundelschede, waardoor de kooldioxideconcentratie in de cel wordt verhoogd. In de aanwezigheid van een hoge koolstofdioxideconcentratie bindt RuBisCO niet met zuurstof.

Overeenkomsten tussen fotosynthese en fotorespiratie

• Fotosynthese en fotorespiratie zijn twee processen die plaatsvinden tijdens de productie van glucose in planten.
• Ze ondergaan een lichte reactie.
• Beide processen krijgen het gebruik van RuBisCO-enzym.

Verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie

Definitie

Fotosynthese verwijst naar het proces waarbij groene planten en sommige andere organismen zonlicht gebruiken om voedingsstoffen uit kooldioxide en water te synthetiseren, terwijl fotorespiratie verwijst naar een ademhalingsproces waarbij planten zuurstof opnemen in het licht en wat koolstofdioxide afgeven, in tegenstelling tot de algemene patroon van fotosynthese.

Kooldioxide / zuurstof

Fotosynthese vindt voornamelijk plaats in de aanwezigheid van koolstofdioxide, terwijl fotorespiratie voornamelijk optreedt in aanwezigheid van zuurstof. Dit is een belangrijk verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie.

Invloed van licht

Donkere reactie van fotosynthese treedt op bij afwezigheid van licht, 's nachts terwijl fotorespiratie optreedt in de aanwezigheid van licht, gedurende de dag.

Type planten

Fotosynthese komt voornamelijk voor in C4-planten, terwijl fotorespiratie voornamelijk voorkomt in C3-planten.

RuBisCO Activiteit

RuBisCO produceert 3-PGA van RuBP in fotosynthese, terwijl RuBisCO 3-PGA en fosfoglycolaat van RuBP produceert in fotorespiratie.

Koolstoffixatie

Fotosynthese is het belangrijkste proces van koolstoffixatie in planten, terwijl fotorespiratie een deel van de reeds gefixeerde koolstof verspilt.

Energie fixatie

Fotosynthese is het belangrijkste proces van energiefixatie in planten, terwijl fotorespiratie een deel van de door de cel geproduceerde energie verspilt.

rendement

Een ander belangrijk verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie is de efficiëntie van het produceren van glucose. Fotosynthese is een efficiënt proces voor het produceren van glucose, terwijl fotorespiratie een minder efficiënt proces is voor het produceren van glucose.

Conclusie

Fotosynthese is het proces dat betrokken is bij de productie van glucose uit koolstofdioxide en water door de energie uit het zonlicht te gebruiken. Tijdens fotosynthese, het enzym, bindt RuBisCo zich met koolstofdioxide en voegt het toe aan RuBP. Fotorespiratie is echter een alternatief proces van fotosynthese waarbij het RuBisCO-enzym bindt aan zuurstof in de lage concentraties koolstofdioxide. Bovendien is fotorespiratie een minder efficiënt proces omdat het zowel reeds vaste koolstof als energie verspilt. Aldus is één belangrijk verschil tussen fotosynthese en fotorespiratie de efficiëntie van het produceren van glucose.

Referentie:

1. Farabee, M J. "PHOTOSYNTHESIS." FOTOSYNTHESE, hier beschikbaar
2. "Fotorespiratie." Khan Academy, Khan Academy, hier beschikbaar

Afbeelding met dank aan:

1. "Foto'synthese licht reactie diagram" Door BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via flickr
2. "Vereenvoudigd fotorespiratieschema" door Rachel Purdon - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia