Fotosintezė ir kvėpavimas yra du pagrindiniai procesaigyvenimo pagrindas. Jie abu vyksta kameroje. Pirmasis - augaluose ir kai kuriose bakterijose, antrasis - gyvūnuose ir augaluose, grybeliuose ir bakterijose.
Galime pasakyti, kad ląstelių kvėpavimas ir fotosintezė- vienas kitam priešingi procesai. Tai iš dalies teisinga, nes pirmasis absorbuoja deguonį ir išskiria anglies dioksidą, o antrasis - atvirkščiai. Tačiau neteisinga net lyginti šiuos du procesus, nes jie vyksta skirtinguose organeliuose, naudojant skirtingas medžiagas. Tikslai, kuriems jie reikalingi, taip pat yra skirtingi: fotosintezė reikalinga maistinėms medžiagoms gauti, o ląstelių kvėpavimas - energijai generuoti.
Fotosintezė: kur ir kaip tai vyksta?
Tai yra cheminė reakcija, kuria siekiama gautiorganinės medžiagos iš neorganinių. Būtina fotosintezės sąlyga yra saulės spindulių buvimas, nes jos energija veikia kaip katalizatorius.
Augalams būdingą fotosintezę galima išreikšti šia lygtimi:
- 6CO2 + 6H2O = C6H12Oi6 + 6O2.
Tai yra, iš šešių anglies dioksido molekulių ir kuo daugiau vandens molekulių, esant saulės spinduliams, augalas gali gauti vieną gliukozės molekulę ir šešis deguonies.
Tai paprasčiausias fotosintezės pavyzdys. Be gliukozės, augalai gali sintetinti kitus, sudėtingesnius angliavandenius, taip pat organines medžiagas iš kitų klasių.
Štai aminorūgščių gamybos iš neorganinių junginių pavyzdys:
- 6CO2 + 4H2О + 2SO42- + 2NO3- + 6H+ = 2C3X7Oh2NS + 13O2.
Kaip matote, iš šešių anglies dioksido molekuliųketurias vandens molekules, du sulfato jonus, du nitrato jonus ir šešis vandenilio jonus, naudojant saulės energiją, galite gauti dvi cisteino molekules ir trylika - deguonį.
Fotosintezės procesas vyksta ypatingaiorganeliai - chloroplastai. Juose yra pigmento chlorofilo, kuris veikia kaip cheminių reakcijų katalizatorius. Tokių organelių yra tik augalų ląstelėse.
Chloroplastų struktūra
Tai organoidas, turintis pailgos formoskamuolys. Chloroplasto dydis paprastai yra 4-6 mikronai, tačiau kai kurių dumblių ląstelėse galima rasti milžiniškų plastidų - chromatoforų, kurių dydis siekia 50 mikronų.
Šis organoidas priklauso dviem membranoms. Jį supa išoriniai ir vidiniai apvalkalai. Juos vienas nuo kito skiria tarpmembraninė erdvė.
Chloroplasto vidinė aplinka vadinama „stroma“. Jame yra tilakoidų ir lamelių.
Tilakoidai yra plokšti disko formos maišeliaimembranos, kuriose yra chlorofilo. Čia vyksta fotosintezė. Rinkdami krūvas, tilakoidai formuoja granules. Tilakoidų skaičius veide gali svyruoti nuo 3 iki 50.
Lamelės yra membranų suformuotos struktūros. Jie yra išsišakojusių kanalų tinklas, kurio pagrindinė funkcija yra užtikrinti ryšį tarp veidų.
Chloroplastuose taip pat yra savo ribosomų,būtinas baltymų sintezei, jų pačių DNR ir RNR. Be to, gali būti intarpų, sudarytų iš atsarginių maistinių medžiagų, daugiausia iš krakmolo.
Ląstelinis kvėpavimas
Yra keli šio proceso tipai.Yra anaerobinis ir aerobinis korinis kvėpavimas. Pirmasis yra būdingas bakterijoms. Anaerobinis kvėpavimas yra kelių rūšių: nitratų, sulfatų, sieros, geležies, karbonatų, fumaratų. Tokie procesai leidžia bakterijoms gauti energiją nenaudojant deguonies.
Aerobinis korinis kvėpavimas būdingas visiems kitiems organizmams, įskaitant gyvūnus ir augalus. Tai vyksta dalyvaujant deguoniui.
Faunos atstovuose korinis kvėpavimas vyksta specialiuose organeliuose. Jie vadinami mitochondrijomis. Augaluose ląstelių kvėpavimas vyksta ir mitochondrijose.
Etapai
Ląstelinis kvėpavimas vyksta trimis etapais:
- Parengiamasis etapas.
- Glikolizė (anaerobinis procesas, nereikia deguonies).
- Oksidacija (aerobinė stadija).
Parengiamasis etapas
Pirmasis etapas yra tas kompleksasvirškinimo sistemoje esančios medžiagos skirstomos į paprastesnes. Taigi aminorūgštys gaunamos iš baltymų, riebalų rūgštys ir glicerinas iš lipidų, o gliukozė - iš kompleksinių angliavandenių. Šie junginiai pernešami į ląstelę ir tada tiesiai į mitochondrijas.
Glikolizė
Tai slypi tame, kad veikiant fermentamsgliukozė skaidoma į piruvinės rūgšties ir vandenilio atomus. Taip susidaro ATP (adenozino trifosforo rūgštis). Šį procesą galima išreikšti tokia lygtimi:
- C6H12Oi6 = 2C3H3Oi3 + 4H + 2ATP.
Taigi, atlikdamas vienos gliukozės molekulės glikolizę, kūnas gali gauti dvi ATP molekules.
Oksidacija
Šiame etape susidaro glikolizės metuPiruvino rūgštis, veikdama fermentus, reaguoja su deguonimi, todėl susidaro anglies dioksido ir vandenilio atomai. Vėliau šie atomai pernešami į cristae, kur jie oksiduojami ir susidaro vanduo ir 36 ATP molekulės.
Taigi, ląstelinio kvėpavimo procese apskritaisudėtingumas, susidaro 38 ATP molekulės: 2 antrame etape ir 36 trečioje. Adenozino trifosforo rūgštis yra pagrindinis energijos šaltinis, kurį mitochondrijos tiekia ląstelei.
Mitochondrijų struktūra
Organeliai, kuriuose vyksta kvėpavimas, yra gyvūnų, augalų ir grybelių ląstelėse. Jie yra sferiniai ir apie 1 mikrono dydžio.
Mitochondrijos, kaip ir chloroplastai, turi dvimembranos, atskirtos tarpmembranine erdve. Tai, kas yra šio organoido kriauklių viduje, vadinama matrica. Jame yra ribosomų, mitochondrijų DNR (mtDNR) ir mtRNR. Matricoje vyksta glikolizė ir pirmasis oksidacijos etapas.
Iš vidinės membranos susidaro raukšlės,kaip keteros. Jie vadinami kristais. Čia vyksta trečiasis korinio kvėpavimo etapo antrasis etapas. Jo metu susidaro dauguma ATP molekulių.
Dvimembranių organelių kilmė
Mokslininkai įrodė, kad tai struktūrizuojasuteikti fotosintezę ir kvėpavimą, ląstelėje atsirado simbiogenezės būdu. Tai yra, jie kažkada buvo atskiri organizmai. Tai paaiškina faktą, kad tiek mitochondrijos, tiek chloroplastai turi savo ribosomas, DNR ir RNR.
