Differenza tra fotosintesi e respirazione cellulare

Differenza principale - fotosintesi vs respirazione cellulare

La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi metabolici di base che si verificano nella conversione energetica degli ecosistemi. Durante la fotosintesi, l'anidride carbonica e l'acqua sono utilizzati nella sintesi di composti organici con l'aiuto della luce solare. Questi composti organici possono essere usati dalle cellule come cibo. Durante la respirazione cellulare, l'energia sotto forma di ATP viene prodotta abbattendo il cibo. Il differenza principale tra la fotosintesi e la respirazione cellulare è quello la fotosintesi è un processo anabolico, in cui avviene la sintesi di composti organici, immagazzinando energia mentre la respirazione cellulare è un processo catabolico, in cui vengono utilizzati i composti organici immagazzinati, producendo energia.

Questo articolo esplora,

1. Che cos'è la fotosintesi
- Definizione, caratteristiche, tipi, processo
2. Che cos'è la respirazione cellulare
- Definizione, caratteristiche, tipi, processo
3. Qual è la differenza tra la fotosintesi e la respirazione cellulare

Cos'è la fotosintesi

La fotosintesi è la produzione di glucosio da anidride carbonica e acqua ottenendo energia dalla luce solare. Il gas di ossigeno è un sottoprodotto della fotosintesi. Pigmenti come clorofilla, carotenoidi e ficobiline vengono utilizzati per intrappolare l'energia luminosa. Pertanto, durante la fotosintesi, l'energia luminosa viene convertita in energia chimica potenziale. Successivamente, il glucosio fornisce l'energia metabolica a tutti i processi cellulari nella cellula.

Tipi di fotosintesi

Fotosintesi ossigenata e fotosintesi anossigenica sono i due tipi di fotosintesi trovati sulla terra. Piante, alghe e cianobatteri svolgono la fotosintesi ossigenata mentre i batteri dello zolfo viola e i batteri dello zolfo verde svolgono la fotosintesi anossica. Il donatore di elettroni nella fotosintesi ossigenata è l'acqua, mentre il donatore di elettroni nella fotosintesi anossigenica è una variante come l'idrogeno solforato piuttosto che l'acqua. In tal modo, nella fotosintesi anossigenica, il gas dell'ossigeno non viene liberato come sottoprodotto. Di seguito sono riportate le reazioni chimiche della fotosintesi sia ossigenata che anossica.

Figura 1: fotosintesi in una pianta

Nelle piante, la fotosintesi si verifica in plastidi specializzati chiamati cloroplasti che si trovano nel citoplasma delle cellule fotosintetiche. La fotosintesi si verifica nella membrana tilacoide e nelle regioni dello stroma dei cloroplasti. Il primo stadio della fotosintesi è il reazione leggera. Nella membrana tilacoide di grana si trovano i fotocattori che organizzano in essi i pigmenti fotosintetici. La luce viene assorbita da photosystem I e II, quali sono i due complessi proteici presenti nella membrana tilacoidale e la luce assorbita viene trasferita ai photocenters. Gli elettroni generatori di energia alta vengono trasferiti nel terzo complesso proteico, complesso del citocromo bf. Gli elettroni ad alta energia in PSI vengono trasferiti in una serie di portatori di ferrostina e, alla fine, questi elettroni vengono trasferiti in NADP + dall'enzima reduttasi NADPH, formando NADP. Durante la reazione alla luce, il gas dell'ossigeno viene prodotto dividendo l'acqua durante la produzione di NADP e ATP.

Il secondo stadio della fotosintesi è il reazione oscura, dove il NADPH e l'ATP prodotti in reazione alla luce sono usati come fonti di energia per sintetizzare il glucosio. La reazione scura si verifica nello stroma. La reazione oscura è anche chiamata il Ciclo di Calvin. Oltre al glucosio, 18 ATP e 12 NADPH vengono prodotti durante il ciclo di Calvin. I 18 ATP sono usati dal ciclo di Calvin stesso. Il 12 NADPH contiene 24 elettroni che vengono trasportati nel catena di trasporto degli elettroni, che è la terza fase della fotosintesi. L'enzima ATP sintasi sulla membrana tilacoide trasferisce i 24 elettroni in 12 molecole d'acqua, producendo 6 molecole di ossigeno. Questo processo di trasporto di elettroni è chiamato photophosphorylation. Il processo di fotosintesi è mostrato in figura 2.

Figura 2: meccanismo di fotosintesi

Qual è la respirazione cellulare

La respirazione cellulare è il processo che converte l'energia biochimica in energia nell'ATP, eliminando l'anidride carbonica e l'acqua come prodotti di scarto. Si verifica in tutti gli organismi che vivono sulla terra. Alimenti immagazzinati come carboidrati, grassi e proteine negli organismi vengono utilizzati sotto forma di glucosio mediante la respirazione cellulare.

Tipi di respirazione cellulare

Respirazione aerobica e respirazione anaerobica sono i due tipi di respirazione presenti sulla Terra. Nel respirazione aerobica, l'agente ossidante o l'accettore di elettroni finale è ossigeno molecolare. Una molecola di glucosio contiene energia sufficiente a produrre 30 ATP mediante fosforilazione ossidativa. Durante respirazione anaerobica, l'accettore di elettroni finale è costituito da solfati o nitrati inorganici. La respirazione anaerobica si verifica nelle bocche idrotermali nelle profondità marine. Fermentazione è anche una sorta di respirazione anaerobica, che si verifica quando il piruvato viene metabolizzato nel citoplasma senza ossigeno. La fermentazione dell'acido lattico nelle cellule muscolari e la fermentazione dell'etanolo nel lievito sono i due tipi di fermentazione riscontrati tra gli organismi. Solo due ATP sono prodotti per molecola di glucosio in fermentazione. La reazione chimica della respirazione cellulare è mostrata sotto.

Figura 3: Respirazione cellulare nell'uomo

Negli eucarioti, la respirazione cellulare si verifica in organelli specializzati chiamati mitocondri. Nei procarioti, si verifica nel citoplasma stesso. La respirazione cellulare si verifica anche nella matrice, nella membrana interna dei mitocondri e nel citoplasma. Il primo stadio della respirazione cellulare è il glicolisi. Durante la glicolisi, il glucosio (C6) viene scomposto in due molecole di piruvato (C3) nel citoplasma. Due molecole di piruvato vengono poi importate nei mitocondri. In presenza di ossigeno, il piruvato si combina con ossaloacetato (C4) per formare il citrato (C6), eliminando l'acetil-CoA durante il ciclo dell'acido citrico. Il ciclo dell'acido citrico è la seconda fase della respirazione cellulare, che viene anche chiamata ciclo di Krebs. Durante il ciclo di Krebs, l'anidride carbonica viene eliminata come rifiuto, mentre riduce il NAD in NADH. 6NADH, 2FADH₂ e 2ATPs per una molecola di glucosio sono prodotte dal ciclo di Krebs. Fosforilazione ossidativa, che è la terza fase della respirazione cellulare avviene nelle creste mitocondriali dall'enzima ATP sintasi, producendo 30 APP. Il processo di respirazione cellulare è mostrato in figura 4.

Figura 4: meccanismo di respirazione cellulare

Differenza tra fotosintesi e respirazione cellulare

Presenza

Fotosintesi: La fotosintesi si trova solo nelle cellule clorofillose.

Respirazione cellulare: La respirazione cellulare si trova in tutte le cellule sulla terra.

Definizione

Fotosintesi: La fotosintesi è la produzione di glucosio da anidride carbonica e acqua ottenendo energia dalla luce solare.

Respirazione cellulare: La respirazione cellulare è il processo che converte l'energia biochimica in energia nell'ATP, eliminando l'anidride carbonica e l'acqua come prodotti di scarto.

organelli

Fotosintesi: La fotosintesi si verifica nella membrana tilacoide e nello stroma di cloroplasti nelle piante.

Respirazione cellulare: La respirazione cellulare si verifica nella matrice e nella membrana interna dei mitocondri e del citoplasma negli eucarioti.

Buio / Luce

Fotosintesi: La fotosintesi avviene solo alla luce.

Respirazione cellulare: La respirazione cellulare si verifica sia alla luce che al buio.

passi

Fotosintesi: La reazione alla luce, la reazione al buio e la fotolisi sono i tre passaggi nella fotosintesi.

Respirazione cellulare: La glicolisi, il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni sono i tre passaggi della respirazione cellulare.

Ossigeno / anidride carbonica / acqua

Fotosintesi: L'anidride carbonica e l'acqua sono utilizzate e l'ossigeno viene rilasciato durante la fotosintesi.

Respirazione cellulare: L'ossigeno viene utilizzato e l'anidride carbonica e l'acqua vengono rilasciate durante la respirazione cellulare.

Metabolismo

Fotosintesi: La fotosintesi è un processo anabolico, che sintetizza composti organici complessi.

Respirazione cellulare: La respirazione cellulare è un processo catabolico che degrada i composti organici.

carboidrati

Fotosintesi: I carboidrati sono sintetizzati durante la fotosintesi.

Respirazione cellulare: I carboidrati sono usati durante la respirazione cellulare.

Energia

Fotosintesi: L'energia viene immagazzinata durante la fotosintesi. Quindi la fotosintesi è un processo endotermico.

Respirazione cellulare: L'energia è liberata durante la respirazione cellulare. Quindi, la respirazione cellulare è un processo esotermico.

Forma di energia

Fotosintesi: L'energia chimica è immagazzinata nei legami di formazione di composti organici.

Respirazione cellulare: L'energia è liberata sotto forma di ATP, che può essere utilizzata da altri processi cellulari.

Peso a secco

Fotosintesi: Il peso secco della pianta aumenta durante la fotosintesi.

Respirazione cellulare: Il peso secco dell'organismo è diminuito durante la respirazione cellulare.

Tipo di fosforilazione

Fotosintesi: La fotofosforilazione si verifica durante la fotosintesi.

Respirazione cellulare: La fosforilazione ossidativa si verifica durante la respirazione cellulare.

Conversione di energia

Fotosintesi: Durante la fotosintesi, l'energia della luce viene convertita in energia potenziale.

Respirazione cellulare: Durante la respirazione cellulare, l'energia potenziale viene convertita in energia cinetica.

Accettatore di elettroni finale

Fotosintesi: Accettatore di elettroni finale è acqua.

Respirazione cellulare: L'accettatore di elettroni finale è ossigeno molecolare.

pigmenti

Fotosintesi: La clorofilla è il principale tipo di pigmento che coinvolge la fotosintesi.

Respirazione cellulare: I pigmenti non sono coinvolti nella respirazione cellulare.

coenzimi

Fotosintesi: NADP è il coenzima utilizzato nella fotosintesi.

Respirazione cellulare: NAD e FAD sono i coenzimi usati nella respirazione cellulare.

Conclusione

La fotosintesi e la respirazione cellulare sono i due principali processi metabolici che avvengono negli organismi, guidando tutti i processi cellulari nel corpo. La fotosintesi si verifica solo negli organismi clorofillosi. Ha il più alto contributo nella produzione di cibo per tutte le forme viventi sulla terra. Quindi, gli organismi fotosintetici si trovano come produttori primari nelle catene alimentari. Durante la fotosintesi, il glucosio viene prodotto dal biossido di carbonio e dall'acqua usando l'energia della luce solare. Gli organismi fotosintetici contengono pigmenti speciali come la clorofilla e i carotenoidi per intrappolare la luce. Al contrario, la respirazione cellulare si verifica in tutte le forme viventi sulla terra. Durante la respirazione, il cibo viene ossidato per ottenere l'energia potenziale immagazzinata sotto forma di ATP. L'ATP alimenta quasi tutti i processi cellulari nella cellula. L'anidride carbonica e l'acqua sono prodotti come rifiuti durante la respirazione cellulare. Il gas di ossigeno viene liberato durante la fotosintesi, che può essere utilizzato nella respirazione cellulare. Pertanto, la principale differenza tra la fotosintesi e la respirazione cellulare è il loro contributo nel metabolismo di una cellula.

Riferimento:
Cooper, Geoffrey M. "Photosynthesis." The Cell: A Molecular Approach. 2a edizione. U.S. National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 03 aprile 2017.
Berg, Jeremy M. "Il ciclo dell'acido citrico". Biochimica. 5a edizione. U.S. National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 04 aprile 2017.
Cooper, Geoffrey M. "Metabolic Energy." The Cell: A Molecular Approach. 2a edizione. U.S. National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 04 aprile 2017.

Cortesia dell'immagine:
1. "Photosynthesis Images" di Masroor.nida.ns - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Photosynthesis" di Cykl_Calvina.svg: PisumThylakoid_membrane.svg: YikrazuulThylakoide.png: Tameeria per la versione inglese, Pascal Corpet per la produzione tradizionale: Marek M (talk) - Cykl_Calvina.svgThylakoid_membrane.svgThylakoide.png (CC BY-SA 3.0 ) via Commons Wikimedia
3. "Energia e vita" di Mikael Häggström - Tutte le immagini sono di dominio pubblico. File: Pikilia.JPG (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
4. "CellRespiration" di RegisFrey - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

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