Fotosynthese en cellulaire ademhaling worden gebruikt om bruikbare energie voor planten en andere organismen te produceren. Deze processen vinden plaats op moleculair niveau in de cellen van organismen. Op deze schaal worden energiebevattende moleculen door metabolische processen gevoerd die energie opleveren die meteen kan worden gebruikt. Een dergelijke bron van energie wordt geproduceerd in fotosynthese; een andere wordt opgeslagen zoals een batterij zoals bij cellulaire ademhaling.

Fotosynthese

Planten ontvangen lichte energie door kleine poriën op hun bladeren, huidmondjes genoemd en zetten deze om in de organellen die chloroplasten worden genoemd, die zich in de plantencellen bevinden in de bladeren en groene stengels. Organellen zijn gespecialiseerde delen van een cel die op een orgelachtige manier functioneren. De energie wordt in dit proces gebruikt om kooldioxide en water om te zetten in koolhydraten zoals glucose en moleculaire zuurstof.

Fotosynthese is een tweedelig metabool proces. De twee routes zijn de energiebindende reactie en de koolstofbindende reactie. De eerste produceert adenine-trifosfaat (ATP) en nicotinamide-adenine-dinucleaotide-fosfaatwaterstof (NADPH) -moleculen. Beide moleculen bevatten energie en worden gebruikt in de koolstofbindende reactie om glucose te vormen.

Energiebevestigingsreactie

In de energiebindende reactie van fotosynthese worden elektronen door co-enzymen en moleculen geleid waar ze geven hun energie vrij. De meeste elektronen worden langs de ketting geleid, maar een deel van deze energie wordt gebruikt om protonen in de vorm van waterstof over het thylakoïde membraan in de chloroplast te verplaatsen. De behouden energie wordt vervolgens gebruikt om ATP en NADPH te synthetiseren.

Koolstofbevestigingsreactie

Tijdens de koolstofbindende reactie is de energie in het ATP en NADPH geproduceerd in de energiebindende reactie gebruikt om koolhydraten om te zetten in glucose en andere suikers en organische stoffen. Dit gebeurt via de Calvijn-cyclus, genoemd naar de onderzoeker Melvin Calvin. De cyclus maakt gebruik van kooldioxide uit de atmosfeer. Waterstof van NADPH, koolstof uit koolstofdioxide en zuurstof uit water vormen samen de glucosemoleculen die worden aangeduid als C6H12O6.

Cellulaire ademhaling

organismen gebruiken cellulaire ademhaling om koolhydraten om te zetten in energie. Dit proces vindt plaats in het cytoplasma van de cel. De energie die vrijkomt uit koolhydraten wordt opgeslagen in ATP-moleculen. Deze moleculen worden gevormd met behulp van de energie die wordt verkregen uit koolhydraten om adenosinedifosfaat (ADP) -moleculen en fosfaationen te combineren. Cellen gebruiken deze opgeslagen energie vervolgens voor verschillende energieafhankelijke processen.

Ook geproduceerd tijdens cellulaire ademhaling zijn water en koolstofdioxide. Het proces dat deze drie producten oplevert, bestaat uit vier delen: glycolose, de Krebs-cyclus, het elektronentransportsysteem en chemiosmose.

Glycolose

Tijdens glycolose wordt glucose onderverdeeld in twee pyrodruivenzuur moleculen. Tijdens dit proces worden twee ATP-moleculen geproduceerd. Twee nicotinamide-adenine-dinucleotide (NADH) -moleculen die in het elektronentransportsysteem zullen worden gebruikt, worden ook tijdens glycolose toegediend.

Krebs-cyclus

In de Krebs-cyclus produceerden twee moleculen pyrodruivenzuur tijdens glycolose worden gebruikt om NADH te vormen. Dit gebeurt wanneer waterstof wordt toegevoegd aan NAD. Ook geproduceerd tijdens de Krebs-cyclus zijn twee ATP-moleculen. Koolstofatomen die vrijkomen in het proces worden gecombineerd met zuurstof om koolstofdioxide te vormen. Zes koolstofdioxidemoleculen worden vrijgegeven als de cyclus is voltooid. Deze zes moleculen komen overeen met de zes koolstofatomen in glucose die aanvankelijk werden gebruikt in glycolose.

Elektronen transportsysteem

Cytochromen (celpigmenten) en co-enzymen in de mitochondriën vormen het elektronentransportsysteem. Elektronen die uit NAD worden genomen, worden door deze drager- en overdrachtsmoleculen getransporteerd. Op bepaalde punten tijdens het systeem worden protonen in de vorm van waterstofatomen van NADH over een membraan getransporteerd en vrijgegeven in het buitengebied van de mitochondriën. Zuurstof is de laatste elektron-acceptor in de keten. Wanneer het een elektron ontvangt, bindt zuurstof zich met de vrijgekomen waterstof om water te vormen.