Buněčné dýchání a fotosyntéza. Aerobní buněčné dýchání

Fotosyntéza a dýchání jsou dva procesy, které jsou základem života. Oba se vyskytují v kleci. První - v rostlině a některé bakteriální, druhá - a u zvířat, v rostlině, v houbách av bakteriích.

Lze říci, že celulární dýchání a fotosyntéza jsou procesy, které jsou proti sobě navzájem. To je částečně správné, protože kyslík je absorbován během prvního stupně a uvolňuje se oxid uhličitý, a ve druhém případě naopak. Nicméně tyto dva procesy jsou nesprávné i pro porovnání, jelikož se vyskytují u různých organoidů, které používají různé látky. Cíle, pro které jsou zapotřebí, jsou také různé: fotosyntéza je nezbytná pro získání živin a buněčné dýchání je pro výrobu energie.

Fotosyntéza: kde a jak se to děje?

Jedná se o chemickou reakci zaměřenou na získání organických látek z anorganických látek. Povinnou podmínkou pro fotosyntézu je přítomnost slunečního záření, protože její energie působí jako katalyzátor.

Fotosyntéza, charakteristická pro rostliny, může být vyjádřena následující rovnicí:

• 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2.

To znamená, že ze šesti molekul oxidu uhličitého a stejných molekul vody v přítomnosti slunečního světla může rostlina získat jednu molekulu glukózy a šest kyslíku.

Jedná se o nejjednodušší příklad fotosyntézy. Kromě glukózy mohou být v rostlinách syntetizovány i jiné složitější uhlohydráty a organické látky z jiných tříd.

Zde je příklad výroby aminokyselin z anorganických sloučenin:

• 6CO ₂ + 4H 2O + 2SO ₄ ² + 2NO ₃ ^- + 6H ⁺ = 2C ₃ H ₇ O ₂ NS + 13 O ₂ .

Jak vidíte, ze dvou molekul oxidu uhličitého lze získat čtyři molekuly vody, dva sulfátové ionty, dva dusičnanové ionty a šest iontů vodíku pomocí sluneční energie, dvě molekuly cysteinu a třináct - kyslík.

Proces fotosyntézy probíhá ve speciálních organelech - chloroplasty. Obsahují pigmentový chlorofyl, který působí jako katalyzátor chemických reakcí. Takové organely se nacházejí pouze v rostlinných buňkách.

Struktura chloroplastu

Je to organoid, který má tvar prodloužené koule. Velikost chloroplastu je obvykle 4-6 mikronů, ale v buňkách některých řas je možné detekovat obří plastidy - chromatofóry, jejichž velikost dosahuje 50 mikronů.

Tato organela patří do dvou-membrán. Je obklopen vnějšími a vnitřními plášti. Jsou od sebe odděleny intermembránovým prostorem.

Vnitřní prostředí chloroplastu se nazývá stroma. Obsahuje tylakoidy a lamely.

Tylakoidy jsou ploché kotoučové sáčky membrán obsahujících chlorofyl. Zde probíhá fotosyntéza. Jdou do hromád, tylakoidy tvoří granule. Počet tylakoidů v obličeji se může pohybovat od 3 do 50.

Lamely jsou struktury tvořené membránami. Jedná se o síť rozvětvených kanálů, jejichž hlavní funkcí je zajistit spojení mezi obličeji.

Chloroplasty také obsahují vlastní ribozomy nezbytné pro syntézu proteinů a vlastní DNA a RNA. Kromě toho mohou existovat inkluze tvořené rezervními živinami, zejména škrobem.

Buněčné dýchání

Existuje několik typů tohoto procesu. Existuje anaerobní a aerobní buněčné dýchání. První je charakteristická pro bakterie. Anaerobní dýchání se vyskytuje v několika typech: dusičnan, síran, síran, železo, uhličitan, fumarát. Tyto procesy umožňují bakteriím získat energii bez použití kyslíku.

Aerobní buněčné dýchání je charakteristické pro všechny ostatní organismy, včetně zvířat a rostlin. Vyskytuje se za účasti kyslíku.

Ve fauně dochází k buněčnému dýchání u speciálních organoidů. Jsou nazývány mitochondrie. V rostlinách dochází také k buněčnému dýchání v mitochondriích.

Etapy

Celulární dýchání probíhá ve třech fázích:

1. Přípravná fáze.
2. Glykolýza (anaerobní proces, nevyžaduje kyslík).
3. Oxidace (aerobní stupeň).

Přípravná fáze

První etapa spočívá v tom, že složité látky v trávicím systému jsou rozděleny na jednodušší. Tak jsou aminokyseliny získány z proteinů, mastných kyselin a glycerinu z lipidů a glukózy z komplexních sacharidů. Tyto sloučeniny jsou transportovány do buňky a pak přímo do mitochondrií.

Glykolýza

Spočívá v tom, že za působení enzymů se glukóza štěpí na atomy kyseliny pyrohroznové a vodíku. V tomto případě se vytváří ATP (kyselina adenosintrifosforečná). Tento proces lze vyjádřit následující rovnicí:

• C 6H 12O ₆ = 2C 3H 3O ₃ + 4H + 2ATP.

Takže v procesu glykolýzy z jedné molekuly glukózy může tělo získat dvě molekuly ATP.

Oxidace

V této fázi reaguje kyselina pyrohroznová vzniklá během glykolýzy s kyslíkem působením enzymů, což vede k tvorbě atomů oxidu uhličitého a vodíku. Tyto atomy jsou pak transportovány do cristae, kde oxidují za vzniku vody a 36 molekul ATP.

Takže v procesu buněčného dýchání se tvoří celkem 38 molekul ATP: 2 ve druhém stupni a 36 ve třetím stupni. Kyselina adenosin trifosforečná je hlavním zdrojem energie, kterou mitochondrie dodává do buňky.

Struktura mitochondrií

Organoidy, u kterých dochází k dýchání, se také vyskytují u zvířat, v rostlinných buňkách a v houbových buňkách. Má kulovitý tvar a velikost asi 1 mikron.

Mitochondrie, podobně jako chloroplasty, mají dvě membrány, které jsou odděleny mezimembránovým prostorem. Co je uvnitř skořápky tohoto organoidu, se nazývá matice. Obsahuje ribosomy, mitochondriální DNA (mtDNA) a mtRNA. V matrici prochází glykolýza a první stupeň oxidace.

Z vnitřní membrány jsou vytvořeny záhyby, podobné hřebenům. Jsou nazývány cristae. Zde prochází druhý stupeň třetí fáze buněčného dýchání. Během toho se tvoří většina molekul ATP.

Původ dvojmístných organoidů

Vědci prokázali, že struktury, které zajišťují fotosyntézu a respiraci, se v buněčné buňce objevují prostřednictvím symbiogeneze. To znamená, že jakmile jsou oddělenými organismy. To vysvětluje, proč jak v mitochondrii, tak v chloroplastu mají své ribosomy, DNA a RNA.