The glavna razlika između fotosinteze i fotospirivanja je da fotosinteza se događa kada enzim RuBisCO reagira s ugljikovim dioksidom, dok se fotorespiracija događa kada enzim RuBisCO reagira s kisikom. Nadalje, fotorespiracija smanjuje učinkovitost fotosinteze.

Fotosinteza i foto disanje dva su procesa koja se događaju tijekom proizvodnje energije pomoću sunčeve svjetlosti u biljkama. RuBisCO je cenzurni enzim za prebacivanje između dva procesa.

Ugljični dioksid, tamna reakcija, svjetlosna reakcija, fotozasićenje, fotosinteza, RuBisCO

Što je fotosinteza

Fotosinteza je proces koji proizvodi glukozu počevši od ugljičnog dioksida i vode pomoću energije sunčeve svjetlosti. Fotosintetski pigmenti poput klorofila, karotenoida i fikobilina hvataju energiju sunčeve svjetlosti. U biljkama i algama ti se pigmenti koncentriraju u kloroplaste. Kisik se oslobađa kao nusprodukt fotosinteze. Fotosinteza je jedan od ključnih procesa koji se događaju na zemlji, pretvarajući svjetlosnu energiju u kemijsku. Glukoza proizvedena tijekom procesa može se koristiti za proizvodnju ATP -a u drugom procesu koji se naziva stanično disanje.

Proces fotosinteze možemo podijeliti na dva: svjetlosnu reakciju i tamnu reakciju.

Svjetlosna reakcija

Svjetlosna reakcija događa se na tilakoidnoj membrani grane, gomilama tilakoida ugrađenih u stromu kloroplasta. Fotosintetski pigmenti organizirani su u fotocentre na membrani tilakoida. Fotosustav II apsorbira svjetlosnu energiju i transportira se u fotocentre, dopuštajući proizvodnju elektrona velike energije. Ovi elektroni visoke energije prelaze u fotosustav I kroz kompleks citokroma b6f. Oni se dalje kreću kroz niz nosača feredoksina, proizvodeći NADPH. Nedostatak elektrona koji se javlja u fotosustavima popunjava se cijepanjem molekula vode u procesu koji se naziva fotoliza. Dobiveni ioni vodika koriste se u proizvodnji ATP -a.

Slika 1: Svjetlosna reakcija

Tamna reakcija

Nakon svjetlosne reakcije slijedi tamna reakcija. Ovdje se NADPH i ATP proizvedeni svjetlosnom reakcijom koriste za proizvodnju glukoze iz ugljičnog dioksida i vode. Tamna reakcija, koja se odvija kroz C3 ciklus, također se naziva Calvinovim ciklusom i događa se u stromi kloroplasta bez upotrebe svjetla. Fiksiranje ugljika događa se u Calvinovom ciklusu uz upotrebu enzima RuBisCO (ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza), koji fiksira atom ugljika iz ugljičnog dioksida u RuBP (ribuloza 1,5-bisfosfat), proizvodeći 3 -fosfoglicerat. Neke se molekule 3-fosfoglicerata reduciraju u tvorbu glukoze, dok se ostatak reciklira za proizvodnju RuBP-a. Osim glukoze, tijekom Calvinovog ciklusa proizvodi se i 18 ATP i 12 NADPH.

Tamna reakcija, koja se odvija kroz C4 ciklus, naziva se Hatch -Slack put u kojem se ugljični dioksid prvo veže u PEP, a zatim u RuBP.

Što je foto disanje

Foto disanje je inhibicija Calvinovog ciklusa u prisutnosti viška kisika. To dovodi do gubitka već fiksiranog ugljičnog dioksida; stoga foto disanje smanjuje sintezu šećera i rasipa energiju stanice. RuBisCO -ova sposobnost vezanja s kisikom odgovorna je za fotorespiraciju. Stoga, u prisutnosti kisika, RuBisCO dodaje kisik u RuBP u Calvinovom ciklusu umjesto ugljičnog dioksida. U ovoj reakciji nastaju dvije molekule: 3-PGA, koji je međuprodukt u Calvinovom ciklusu, i fosfoglikolat, koji ne može ući u Calvinov ciklus. Zbog toga fotorespiracija krade ili uklanja ugljik iz Calvinovog ciklusa. Nadalje, biljke koriste niz reakcija za oporavak fosfoglikolata, koji također krade energiju stanice. Stoga se foto disanje smatra neučinkovitom metodom proizvodnje energije.

Slika 2: Foto disanje i Calvinov ciklus

Ciklus C4 uklanja ovaj problem dvostrukim fiksiranjem ugljičnog dioksida. Fiksira ugljikov dioksid u PEP (fosfoenolpiruvat) pomoću PEP karboksilaze, proizvodeći oksaloacetat u stanicama mezofila. PEP karboksilaza ima veći afinitet prema ugljičnom dioksidu i nizak afinitet prema kisiku. Zatim se oksaloacetat pretvara u malat i transportira do stanica omotača snopa. Malat se disocira na ugljični dioksid i piruvat unutar stanica omotača snopa, povećavajući koncentraciju ugljičnog dioksida unutar stanice. U prisutnosti visoke koncentracije ugljičnog dioksida, RuBisCO se ne veže s kisikom.

Sličnosti između fotosinteze i foto disanja

Razlika između fotosinteze i foto disanja

Definicija

Fotosinteza se odnosi na proces kojim zelene biljke i neki drugi organizmi koriste sunčevu svjetlost za sintezu hranjivih tvari iz ugljičnog dioksida i vode, dok se fotorespiracija odnosi na respiratorni proces kojim biljke preuzimaju kisik na svjetlu i ispuštaju dio ugljičnog dioksida, suprotno općenitom obrazac fotosinteze.

Ugljični dioksid/kisik

Fotosinteza se pretežno događa u prisutnosti ugljičnog dioksida, dok se fotorespiracija uglavnom događa u prisutnosti kisika. Ovo je jedna od glavnih razlika između fotosinteze i foto disanja.

Utjecaj svjetlosti

Tamna reakcija fotosinteze događa se u nedostatku svjetla, noću, dok se fotospiracija javlja u prisutnosti svjetla, danju.

Vrsta biljaka

Fotosinteza se pretežno javlja u biljkama C4, dok se fotorespiracija uglavnom javlja u biljkama C3.

RuBisCO aktivnost

RuBisCO proizvodi 3-PGA iz RuBP-a u fotosintezi, dok RuBisCO proizvodi 3-PGA i fosfoglikolat iz RuBP-a u fotorespiraciji.

Učvršćivanje ugljikom

Fotosinteza je glavni proces učvršćivanja ugljika u biljkama, dok se fotorespiracijom troši dio već fiksiranog ugljika.

Energetska fiksacija

Fotosinteza je glavni proces fiksacije energije u biljkama, dok fotorespiracija troši dio energije koju proizvodi stanica.

Učinkovitost

Druga važna razlika između fotosinteze i fotorespiracije je učinkovitost proizvodnje glukoze. Fotosinteza je učinkovit proces proizvodnje glukoze, dok je fotorespiracija manje učinkovit proces proizvodnje glukoze.

Zaključak

Fotosinteza je proces koji uključuje proizvodnju glukoze iz ugljičnog dioksida i vode pomoću energije sunčeve svjetlosti. Tijekom fotosinteze, enzim, RuBisCo, veže se s ugljičnim dioksidom, dodajući ga u RuBP. Međutim, fotorespiracija je alternativni proces fotosinteze u kojem se enzim RuBisCO veže za kisik u niskim koncentracijama ugljičnog dioksida. Nadalje, foto disanje je manje učinkovit proces jer rasipa i već fiksni ugljik i energiju. Dakle, jedna važna razlika između fotosinteze i fotorespiracije je učinkovitost proizvodnje glukoze.

Referenca:

1. Farabee, M J. "FOTOSINTEZA". FOTOSINTEZA, dostupno ovdje2. "Foto disanje." Khan Academy, Khan Academy, dostupno ovdje

Ljubaznošću slike:

1. “Dijagram reakcije svjetlosne fotosinteze” autor BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) putem flickr2. "Pojednostavljeni dijagram fotozračivanja" Rachel Purdon-Vlastiti rad (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia