Η φωτοσύνθεση και η αναπνοή είναι δύο βασικές διαδικασίεςη βάση της ζωής. Και οι δύο λαμβάνουν χώρα στο κελί. Το πρώτο - σε φυτό και μερικά βακτηρίδια, το δεύτερο - σε ζώα και φυτά, και σε μύκητες και σε βακτηριακά.
Μπορούμε να πούμε ότι η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση- διεργασίες αντίθετες μεταξύ τους. Αυτό είναι εν μέρει σωστό, καθώς το πρώτο απορροφά οξυγόνο και απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα, και το δεύτερο, το αντίστροφο. Ωστόσο, είναι λάθος να συγκρίνουμε ακόμη και αυτές τις δύο διεργασίες, καθώς συμβαίνουν σε διαφορετικά οργανίδια χρησιμοποιώντας διαφορετικές ουσίες. Οι σκοποί για τους οποίους χρειάζονται είναι επίσης διαφορετικοί: η φωτοσύνθεση απαιτείται για την απόκτηση θρεπτικών συστατικών και η κυτταρική αναπνοή απαιτείται για την παραγωγή ενέργειας.
Φωτοσύνθεση: Πού και πώς θα συμβεί;
Αυτή είναι μια χημική αντίδραση που αποσκοπεί στην επίτευξηοργανικές ουσίες από ανόργανες. Προϋπόθεση για τη φωτοσύνθεση είναι η παρουσία του ηλιακού φωτός, καθώς η ενέργειά του ενεργεί ως καταλύτης.
Το χαρακτηριστικό της φωτοσύνθεσης των φυτών μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση:
- 6CO2 + 6Η2Ο = Γ6H12Ω6 + 6O2.
Δηλαδή, από έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα και όσα μόρια νερού παρουσία του ηλιακού φωτός, ένα φυτό μπορεί να δέχεται ένα μόριο γλυκόζης και έξι οξυγόνο.
Αυτό είναι το απλούστερο παράδειγμα της φωτοσύνθεσης. Εκτός από τη γλυκόζη, άλλοι, πιο σύνθετοι υδατάνθρακες, καθώς και οργανικές ουσίες από άλλες κατηγορίες, μπορούν να συντεθούν σε φυτά.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα παραγωγής αμινοξέων από ανόργανες ενώσεις:
- 6CO2 + 4Η2О + 2SO42- + 2ΝΟ3- + 6Η+ = 2C3Χ7Ω2NS + 13O2.
Όπως μπορείτε να δείτε, από έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα,τέσσερα μόρια νερού, δύο θειικά ιόντα, δύο νιτρικά ιόντα και έξι ιόντα υδρογόνου, χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια, μπορείτε να πάρετε δύο μόρια κυστεΐνης και δεκατριών - οξυγόνου.
Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης λαμβάνει χώρα ιδιαίτεραοργανίδια - χλωροπλάστες. Περιέχουν τη χρωστική χλωροφύλλη, η οποία δρα ως καταλύτης για χημικές αντιδράσεις. Τέτοια οργανίδια βρίσκονται μόνο στα φυτικά κύτταρα.
Η δομή του χλωροπλάστη
Είναι ένα οργανοειδές που έχει σχήμα επιμήκουςμπάλα. Το μέγεθος του χλωροπλάστη είναι συνήθως 4-6 μικρά, αλλά στα κύτταρα ορισμένων αλγών μπορεί να βρεθούν τεράστια πλαστίδια - χρωματοφόρα, το μέγεθος των οποίων φτάνει τα 50 μικρά.
Αυτό το οργανοειδές ανήκει σε δύο μεμβράνες. Περιβάλλεται από εξωτερικά και εσωτερικά κελύφη. Διαχωρίζονται μεταξύ τους από έναν διαμεμβρανικό χώρο.
Το εσωτερικό περιβάλλον του χλωροπλάστης ονομάζεται «στρώμα». Περιέχει θυλακοειδή και ελάσματα.
Τα θυλακοειδή είναι επίπεδες θήκες σε σχήμα δίσκου απόμεμβράνες που περιέχουν χλωροφύλλη. Εδώ λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση. Συλλέγοντας σε σωρούς, τα θυλακοειδή σχηματίζουν κόκκους. Ο αριθμός των θυλακοειδών σε ένα πρόσωπο μπορεί να κυμαίνεται από 3 έως 50.
Τα Lamellae είναι δομές που σχηματίζονται από μεμβράνες. Είναι ένα δίκτυο διακλαδισμένων καναλιών, η κύρια λειτουργία του οποίου είναι να παρέχει επικοινωνία μεταξύ των προσώπων.
Οι χλωροπλάστες περιέχουν επίσης τα δικά τους ριβοσώματα,απαραίτητο για τη σύνθεση πρωτεϊνών, και το δικό τους DNA και RNA. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν εγκλείσματα που αποτελούνται από εφεδρικά θρεπτικά συστατικά, κυρίως άμυλο.
Κυτταρική αναπνοή
Υπάρχουν διάφοροι τύποι αυτής της διαδικασίας.Υπάρχει αναερόβια και αερόβια κυτταρική αναπνοή. Το πρώτο είναι χαρακτηριστικό των βακτηρίων. Η αναερόβια αναπνοή είναι διαφόρων τύπων: νιτρικά, θειικά, θειικά, σίδηρος, ανθρακικά, φουμαρικά. Τέτοιες διεργασίες επιτρέπουν στα βακτήρια να αποκτήσουν ενέργεια χωρίς χρήση οξυγόνου.
Η αερόβια κυτταρική αναπνοή είναι χαρακτηριστική όλων των άλλων οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ζώων και των φυτών. Πραγματοποιείται με τη συμμετοχή οξυγόνου.
Σε εκπροσώπους της πανίδας, η κυτταρική αναπνοή συμβαίνει σε ειδικά οργανίδια. Ονομάζονται μιτοχόνδρια. Στα φυτά, η αναπνοή των κυττάρων εμφανίζεται επίσης στα μιτοχόνδρια.
Στάδια
Η κυτταρική αναπνοή πραγματοποιείται σε τρία στάδια:
- Προπαρασκευαστικό στάδιο.
- Γλυκόλυση (αναερόβια διαδικασία, δεν απαιτεί οξυγόνο).
- Οξείδωση (αερόβιο στάδιο).
Προπαρασκευαστικό στάδιο
Το πρώτο στάδιο είναι αυτό το περίπλοκοουσίες στο πεπτικό σύστημα χωρίζονται σε απλούστερες. Έτσι, τα αμινοξέα λαμβάνονται από πρωτεΐνες, λιπαρά οξέα και γλυκερίνη από λιπίδια και γλυκόζη από σύνθετους υδατάνθρακες. Αυτές οι ενώσεις μεταφέρονται στο κύτταρο και μετά απευθείας στα μιτοχόνδρια.
Γλυκόλυση
Βρίσκεται στο γεγονός ότι κάτω από τη δράση των ενζύμωνΗ γλυκόζη διασπάται σε πυροσταφυλικό οξύ και άτομα υδρογόνου. Αυτό παράγει ΑΤΡ (τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης). Αυτή η διαδικασία μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση:
- Γ6H12Ω6 = 2C3H3Ω3 + 4Η + 2ΑΤΡ.
Έτσι, κατά τη διαδικασία της γλυκόλυσης από ένα μόριο γλυκόζης, το σώμα μπορεί να λάβει δύο μόρια ΑΤΡ.
Οξείδωση
Σε αυτό το στάδιο, σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσηςΤο πυρουβικό οξύ, υπό τη δράση των ενζύμων, αντιδρά με οξυγόνο, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ατόμων διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. Αυτά τα άτομα στη συνέχεια μεταφέρονται στα cristae, όπου οξειδώνονται για να σχηματίσουν νερό και 36 μόρια ΑΤΡ.
Έτσι, στη διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής γενικάπολυπλοκότητα, σχηματίζονται 38 μόρια ΑΤΡ: 2 στο δεύτερο στάδιο και 36 στο τρίτο. Το τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης είναι η κύρια πηγή ενέργειας που παρέχει τα μιτοχόνδρια στο κύτταρο.
Μιτοχονδριακή δομή
Τα οργανοειδή, στα οποία συμβαίνει αναπνοή, βρίσκονται σε ζώα, φυτικά και μυκητιακά κύτταρα. Είναι σφαιρικά και περίπου 1 μικρό σε μέγεθος.
Τα μιτοχόνδρια, όπως οι χλωροπλάστες, έχουν δύομεμβράνες διαχωρισμένες με διαμεμβρανικό χώρο. Αυτό που είναι μέσα στα κελύφη αυτού του οργανοειδούς ονομάζεται μήτρα. Περιέχει ριβοσώματα, μιτοχονδριακό DNA (mtDNA) και mtRNA. Η γλυκόλυση και το πρώτο στάδιο της οξείδωσης λαμβάνουν χώρα στη μήτρα.
Οι ρυτίδες σχηματίζονται από την εσωτερική μεμβράνη,σαν κορυφογραμμές. Ονομάζονται kristas. Το δεύτερο στάδιο του τρίτου σταδίου της κυτταρικής αναπνοής λαμβάνει χώρα εδώ. Κατά τη διάρκεια αυτού, σχηματίζονται τα περισσότερα μόρια ΑΤΡ.
Προέλευση των οργελών διπλής μεμβράνης
Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι οι δομές αυτέςπαρέχει φωτοσύνθεση και αναπνοή, εμφανίστηκε στο κελί με συμβιογένεση. Δηλαδή, κάποτε ήταν ξεχωριστοί οργανισμοί. Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι τόσο τα μιτοχόνδρια όσο και οι χλωροπλάστες έχουν τα δικά τους ριβοσώματα, DNA και RNA.
