Differenza tra fotosintesi respirazione cellulare aerobica e anaerobica

Respirazione aerobica, respirazione anaerobica e fermentazione sono metodi per cellule viventi per la produzione di energia da fonti alimentari. Mentre tutti gli organismi viventi conducono uno o più di questi processi per la produzione di energia, solo un gruppo selezionato di organismi sono capaci di fotosintesi per produrre cibo dalla luce del sole. Tuttavia, anche in questi organismi, il cibo prodotto dalla fotosintesi è convertito in energia cellulare attraverso la respirazione cellulare. Una caratteristica distintiva di respirazione aerobica da vie di fermentazione è il prerequisito per l'ossigeno e il rendimento molto più elevato di energia per molecola di glucosio. Fermentazione e respirazione anaerobica condividono un'assenza di ossigeno, ma respirazione anaerobica utilizza una catena di trasporto dell'elettrone per la produzione di energia tanto quanto fa respirazione aerobica mentre fermentazione fornisce semplicemente le molecole necessarie necessarie per glicolisi continua senza alcuna produzione di ulteriore energia.

Glicolisi

La glicolisi è un universale inizio via condotto nel citoplasma delle cellule per abbattere il glucosio in energia chimica. L'energia liberata da ogni molecola di glucosio viene utilizzato per collegare un fosfato a ciascuno di quattro molecole di adenosina difosfato (ADP) per produrre due molecole di adenosina trifosfato (ATP) e una molecola supplementare del NADH. L'energia immagazzinata nel legame fosfato viene utilizzato in altre reazioni cellulari ed è spesso considerato come l'energia "valuta" della cellula. Tuttavia, poiché la glicolisi richiede l'immissione di energia da due molecole di ATP, il rendimento netto da glycoylysis è solo due molecole di ATP per molecola di glucosio. Il glucosio stesso è ripartito durante la glicolisi in piruvato. Altre fonti di combustibile quali grassi sono metabolizzati attraverso altri processi, ad esempio la spirale dell'acido grasso nel caso di acidi grassi, per produrre molecole di carburante che possono entrare vie di respirazione in vari punti durante la respirazione.

Respirazione aerobica

Respirazione aerobica si verifica in presenza di ossigeno e produce la maggior parte dell'energia per organismi capaci di respirazione aerobica. In questo processo, il piruvato prodotto durante la glicolisi è convertito in acetil coenzima A (acetil CoA) prima di entrare in ciclo dell'acido citrico, anche conosciuto come il ciclo di Krebs. L'acetile CoA è combinato con ossalacetato per produrre acido citrico nella prima fase del ciclo dell'acido citrico. La serie successiva converte l'acido citrico in ossaloacetato e produce le molecole che trasportano energia chiamati NADH e FADH2. Queste molecole di energia sono respinti alla catena di trasporto degli elettroni, o fosforilazione ossidativa, dove producono la maggior parte di ATP prodotto durante la respirazione cellulare aerobica. Biossido di carbonio è prodotto come prodotto di scarto durante il ciclo di Krebs e l'ossalacetato prodotto da un giro del ciclo di Kreb è combinato con un altro acetile CoA per iniziare nuovamente il processo. In organismi eucariote, come piante e animali, catena di trasporto degli elettroni sia il ciclo di Krebs si verifica in una struttura specializzata chiamata mitocondri mentre batteri capaci di respirazione aerobica conducono questi processi lungo la membrana del plasma perché mancano gli organelli cellulari specializzati trovati negli eucarioti. Ogni giro del ciclo di Krebs è in grado di produrre una molecola del trifosfato di guanina (GTP), che viene facilmente convertito in ATP, e un ulteriore 17 molecole di ATP attraverso la catena di trasporto degli elettroni. Dal momento che la glicolisi produce due molecole di piruvato per uso nel ciclo di Krebs, il rendimento totale per respirazione aerobica è 36 ATP per molecola di glucosio oltre i due ATP prodotto durante la glicolisi. L'accettore terminale per gli elettroni durante la catena di trasporto degli elettroni è l'ossigeno.

Fermentazione

Non deve per essere confuso con respirazione anaerobica, fermentazione si verifica in assenza di ossigeno all'interno del citoplasma delle cellule e converte il piruvato in un prodotto di scarto per produrre l'energia che trasportano molecole necessarie per continuare la glicolisi. Poiché la sola energia prodotta durante la fermentazione è attraverso glicolisi, il rendimento totale per molecola di glucosio è due ATP. Mentre la produzione di energia è sostanzialmente meno di respirazione aerobica, fermentazione consente la conversione del combustibile in energia per continuare in assenza di ossigeno. Esempi di fermentazione includono fermentazione dell'acido lattico in esseri umani e altri animali ed etanolo fermentazione da lievito. I prodotti di scarto sono riciclati quando l'organismo entra nuovamente in uno stato aerobico o rimossi dall'organismo.

Respirazione anaerobica

Trovato nei procarioti select, respirazione anaerobica utilizza una catena di trasporto degli elettroni molto respirazione come aerobica ma invece di utilizzare ossigeno come un accettore terminale di elettroni, vengono utilizzati altri elementi. Questi ricettori alternativi includono nitrato, solfato, zolfo, anidride carbonica e altre molecole. Questi processi sono contributori importanti per i cicli dei nutrienti all'interno di suoli, nonché consentire questi organismi a colonizzare aree inabitabili da altri organismi. Questi organismi possono essere anaerobi, in grado di condurre questi processi solo in assenza di ossigeno, o anaerobi facoltativi, in grado di produrre energia in presenza o in assenza di ossigeno. Respirazione anaerobica produce meno energia di respirazione aerobica perché questi accettori alternativo non sono efficienti come ossigeno.

Fotosintesi

A differenza di varie vie di respirazione cellulare, fotosintesi viene utilizzata dalle piante, alghe e alcuni batteri per produrre il cibo necessario per il metabolismo. Nelle piante, la fotosintesi si verifica in strutture specializzate dette cloroplasti mentre batteri fotosintetici in genere svolgono la fotosintesi lungo membranose estensioni della membrana plasmatica. La fotosintesi può essere diviso in due fasi: le reazioni luce-dipendenti e le reazioni di luce-indipendente. Durante le reazioni dipendenti dalla luce, energia della luce viene utilizzato per eccitare gli elettroni rimossi dall'acqua e produrre un gradiente protonico che a sua volta produce molecole ad alta energia che alimentano le reazioni luce-indipendente. Come gli elettroni sono strappati dalle molecole di acqua, le molecole di acqua sono suddivisi in protoni e ossigeno. I protoni contribuiscono per la pendenza del protone ma l'ossigeno viene rilasciato. Durante le reazioni di luce-indipendente, l'energia prodotta durante le reazioni di luce è utilizzato per produrre molecole di zucchero da biossido di carbonio attraverso un processo chiamato la Calvin Cycle. La Calvin Cycle produce una molecola di zucchero per ogni sei molecole di anidride carbonica. Combinato con le molecole di acqua utilizzate nelle reazioni luce-dipendenti, la formula generale per la fotosintesi è 6 H2O + 6 CO2 + luce -> C6H12O6 + 6 O2.