Celulární dýchání a fotosyntéza. Aerobní buněčné dýchání

Lze říci, že celulární dýchání a fotosyntéza jsou procesy, které jsou proti sobě navzájem. To je částečně správné, protože kyslík je absorbován v prvním a uvolňuje se kyslík oxid uhličitý,

Fotosyntéza: kde a jak se to děje?

Jedná se o chemickou reakci zaměřenou na získání organických látek z anorganických látek. Předpokladem fotosyntézy je přítomnost slunečního záření, protože jeho energie působí jako katalyzátor.

• 6CO₂ + 6H₂O = C_6.H_12.O_6. + 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:

• 6CO₂ + 4H₂O + 2SO₄^2- + 2NO₃^- + 6H⁺ = 2C₃H_7.O₂NS + 13O₂.

Jak vidíte, ze šesti molekul oxid uhličitý, čtyři molekuly vody, dva síranové ionty, dva dusičnanové ionty a šest vodíkových iontů pomocí sluneční energie, dvě molekuly cysteinu a třináct - kyslík.

Proces fotosyntézy se objevuje u speciálních organoidů - chloroplastů. Obsahují pigmentový chlorofyl, který působí jako katalyzátor chemických reakcí. Takové organely jsou pouze v rostlinných buňkách.

Struktura chloroplastu

Je to organoid, který má tvar prodloužené koule. chloroplast velikost typicky 4-6 mikronů, ale v některých řas buněk může být detekována obří plastidy - chromatophores, jejichž velikost je 50 mikronů.

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

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

Tylakoidy jsou ploché kotoučové sáčky z membrán obsahujících chlorofyl. Zde probíhá fotosyntéza. Při shromažďování do pilulek vytvářejí tylakoidy 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 inklusace tvořené náhradními živinami, zejména škrobem.

Celulární dýchání

Existuje několik typů tohoto procesu. Existuje anaerobní a aerobní buněčné dýchání. První je typické bakterií. Anaerobní dýchání je několik typů: dusičnan, síran, síran, železo, uhličitan, fumarát. Tyto procesy umožňují bakteriím přijímat 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 potom přímo do mitochondrií.

Glykolýza

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

• C_6.H_12.O_6. = 2C₃H₃O₃ + 4H + 2ATP.

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

Oxidace

V této fázi se tvoří během glykolýzy kyselina pyrohroznová pod působením enzymů reaguje s kyslíkem, 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 adenosintrifosforečná je hlavním zdrojem energie, kterou mitochondrie dodává do buňky.

Struktura mitochondrií

Organoidy, v nichž dochází k dechu, jsou u zvířat, v rostlinách a v houbové buňky. Mají sférický tvar a velikost asi 1 mikron.

Mitochondrie, podobně jako chloroplasty, mají dvě membrány, které jsou odděleny intermembránovým 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 poskytují fotosyntézu a respiraci, se objevily v buňce prostřednictvím symbiogeneze. To znamená, že jakmile jsou oddělenými organismy. To vysvětluje, proč jak v mitochondriích, tak v chloroplastů mají vlastní ribozomy, DNA a RNA.