Fotosintēze un elpošana ir divi pamatā esošie procesidzīves pamats. Viņi abi notiek kamerā. Pirmais - augos un dažās baktērijās, otrais - dzīvniekiem un augiem, sēnītēs un baktērijās.
Mēs varam teikt, ka šūnu elpošana un fotosintēze- procesi viens otram pretēji. Tas daļēji ir pareizi, jo pirmais absorbē skābekli un atbrīvo oglekļa dioksīdu, bet otrais - otrādi. Tomēr ir nepareizi pat salīdzināt šos divus procesus, jo tie notiek dažādos organellos, izmantojot dažādas vielas. Atšķirīgi ir arī mērķi, kuriem tie nepieciešami: fotosintēze ir nepieciešama, lai iegūtu barības vielas, un šūnu elpošana ir nepieciešama enerģijas ražošanai.
Fotosintēze: kur un kā tas notiek?
Šī ir ķīmiska reakcija, kuras mērķis ir iegūtneorganiskās organiskās vielas. Fotosintēzes priekšnoteikums ir saules gaismas klātbūtne, jo tās enerģija darbojas kā katalizators.
Augiem raksturīgo fotosintēzi var izteikt ar šādu vienādojumu:
- 6CO2 + 6H2O = C6H12Ak6 + 6O2.
Tas ir, no sešām oglekļa dioksīda molekulām un tikpat daudz ūdens molekulu saules gaismas klātbūtnē augs var saņemt vienu glikozes molekulu un sešus skābekli.
Šis ir vienkāršākais fotosintēzes piemērs. Papildus glikozei augi var sintezēt citus, sarežģītākus ogļhidrātus, kā arī organiskas vielas no citām klasēm.
Šeit ir piemērs aminoskābju ražošanai no neorganiskiem savienojumiem:
- 6CO2 + 4H2О + 2SO42- + 2NO3- + 6H+ = 2C3X7Ak2NS + 13O2.
Kā redzat, no sešām oglekļa dioksīda molekulāmčetras ūdens molekulas, divus sulfāta jonus, divus nitrāta jonus un sešus ūdeņraža jonus, izmantojot saules enerģiju, jūs varat iegūt divas cisteīna molekulas un trīspadsmit - skābekli.
Fotosintēzes process notiek īpašiorganoīdi - hloroplasti. Tie satur pigmentu hlorofilu, kas darbojas kā ķīmisko reakciju katalizators. Šādi organoīdi ir sastopami tikai augu šūnās.
Hloroplasta struktūra
Tas ir organoīds, kuram ir iegarena formabumba. Hloroplasta lielums parasti ir 4-6 mikroni, tomēr dažu aļģu šūnās var atrast milzu plastīdus - hromatoforus, kuru izmērs sasniedz 50 mikronus.
Šis organoīds pieder divām membrānām. To ieskauj ārējie un iekšējie apvalki. Tos viens no otra atdala starpmembrānu telpa.
Hloroplasta iekšējo vidi sauc par "stromu". Tas satur tilakoīdus un lameles.
Tilakoīdi ir plakani diskveida maisiņi, kas izgatavoti nomembrānas, kas satur hlorofilu. Šeit notiek fotosintēze. Vācot pāļos, tilakoīdi veido granulas. Tilakoīdu skaits sejā var svārstīties no 3 līdz 50.
Lamellas ir membrānu veidotas struktūras. Tie ir sazarotu kanālu tīkls, kura galvenā funkcija ir saziņas nodrošināšana starp sejām.
Hloroplastos ir arī savas ribosomas,nepieciešami olbaltumvielu, kā arī viņu pašu DNS un RNS sintēzei. Turklāt var būt ieslēgumi, kas sastāv no rezerves barības vielām, galvenokārt cietes.
Šūnu elpošana
Šim procesam ir vairāki veidi.Ir anaerobā un aerobā šūnu elpošana. Pirmais ir raksturīgs baktērijām. Anaerobā elpošana ir vairāku veidu: nitrāts, sulfāts, sērskābe, dzelzs, karbonāts, fumarāts. Šādi procesi ļauj baktērijām iegūt enerģiju, neizmantojot skābekli.
Aerobā šūnu elpošana ir raksturīga visiem citiem organismiem, ieskaitot dzīvniekus un augus. Tas notiek ar skābekļa piedalīšanos.
Faunas pārstāvjos šūnu elpošana notiek īpašos organoīdos. Tos sauc par mitohondrijiem. Augos šūnu elpošana notiek arī mitohondrijos.
Posmi
Šūnu elpošana notiek trīs posmos:
- Sagatavošanas posms.
- Glikolīze (anaerobs process, nav nepieciešams skābeklis).
- Oksidēšana (aerobā stadija).
Sagatavošanās posms
Pirmais posms ir tas komplekssvielas gremošanas sistēmā tiek sadalītas vienkāršākās. Tādējādi aminoskābes iegūst no olbaltumvielām, taukskābes un glicerīns no lipīdiem, bet glikoze - no kompleksiem ogļhidrātiem. Šie savienojumi tiek transportēti šūnā un pēc tam tieši mitohondrijos.
Glikolīze
Tas slēpjas faktā, ka fermentu iedarbībāglikoze tiek sadalīta pirovīnskābes un ūdeņraža atomos. Tādējādi rodas ATP (adenozīna trifosforskābe). Šo procesu var izteikt ar šādu vienādojumu:
- C6H12Ak6 = 2C3H3Ak3 + 4H + 2ATP.
Tādējādi glikolīzes procesā no vienas glikozes molekulas organisms var iegūt divas ATP molekulas.
Oksidēšana
Šajā posmā veidojas glikolīzes laikāPirovīnskābe, fermentu iedarbībā, reaģē ar skābekli, kā rezultātā veidojas oglekļa dioksīda un ūdeņraža atomi. Pēc tam šie atomi tiek nogādāti cristae, kur tie oksidējas, veidojot ūdeni un 36 ATP molekulas.
Tātad šūnu elpošanas procesā kopumāsarežģītība, tiek izveidotas 38 ATP molekulas: 2 otrajā stadijā un 36 trešajā. Adenozīna trifosforskābe ir galvenais enerģijas avots, ko mitohondriji piegādā šūnai.
Mitohondriju struktūra
Organellas, kurās notiek elpošana, ir sastopamas dzīvnieku, augu un sēnīšu šūnās. Tās ir sfēriskas un apmēram 1 mikrona lielas.
Mitohondrijām, tāpat kā hloroplastiem, ir divimembrānas, kuras atdala starpmembrānas telpa. To, kas atrodas šī organoīda čaulās, sauc par matricu. Tas satur ribosomas, mitohondriju DNS (mtDNS) un mtRNS. Glikolīze un pirmais oksidēšanās posms notiek matricā.
Grumbas veidojas no iekšējās membrānas,kā grēdas. Viņus sauc par kristām. Šeit notiek šūnu elpošanas trešās pakāpes otrais posms. Tās laikā veidojas lielākā daļa ATP molekulu.
Divmembrānu organoļu izcelsme
Zinātnieki ir pierādījuši, ka to strukturēnodrošina fotosintēzi un elpošanu, parādījās šūnā ar simbiogenēzi. Tas ir, tie kādreiz bija atsevišķi organismi. Tas izskaidro faktu, ka gan mitohondrijiem, gan hloroplastiem ir savas ribosomas, DNS un RNS.
