فوتوسنتز و تنفس سلولی

این مقاله به شما اطلاعاتی در مورد فرآیندهای فوتوسنتز و تنفس سلولی خواهد داد. هم چنین بحث خواهد کرد که چگونه این فرآیندها به یکدیگر مرتبط هستند و نقاط اختلاف بین آنها را توصیف خواهد کرد.
فوتوسنتز و تنفس سلولی دو فرآیند اصلی هستند که توسط بسیاری از موجودات زنده انجام می‌شوند تا انرژی قابل مصرف را از طبیعت کسب کنند. اگرچه فوتوسنتز توسط بسیاری از گیاهان که می‌توانند غذای خود را آماده کنند، انجام می‌شود اما بیشتر حیوانات نیازهای انرژی خود را از طریق تنفس سلولی تأمین می‌کنند.
فوتوسنتز فرآیندی است که توسط سلولهای گیاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا انرژی نورانی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل کنند تا در نتیجه مولکول‌های کربوهیدرات سرشار از انرژی همانند گلوکز را ایجاد کنند. تنفس سلولی فرآیند تجزیه‌ی مولکول‌های غذا است تا انرژی کسب کنند و آن را به شکل مولکول‌های ادنوزین تری فسفات (ATP) ذخیره و انبار کنند.
سلول‌های گیاهی بعد از ایجاد مولکول‌های قند از طریق فوتوسنتز، تنفس سلولی انجام می‌دهند تا مولکول‌های ATP را ایجاد کنند. حیوانات مولکول‌های غذا را از گیاهان و موجودات دیگر کسب می‌کنند و سپس تنفس سلولی انجام می‌دهند تا مولکول‌های ATP را به دست آورند. تمام موجودات زنده از مولکول‌های ATP ذخیره شده بهره می‌برند تا فرآیندهای متابولیک و سوخت و ساز خود را انجام دهند.

فوتوسنتز :

فوتوسنتز در سلولهای برگ‌های گیاهان در ساختاری به نام کلروپلاست که دربردارنده‌ی کلروفیل است رخ می‌دهد. سلولهای گیاهی نور را از طریق رنگ دانه‌های کلروفیل از خورشید جذب می‌کنند و با استفاده از آب و کربن دی اکسیدی که از محیط گرفته‌اند، یک سری واکنش‌های شیمیایی انجام می‌دهند تا مولکول‌های کربوهیدرات را تولید کنند.
واکنش شیمیایی در فوتوسنتز به صورت زیر است :
نور خورشید + آب + کربن دی اکسید →اکسیژن + گلوکز
6CO2 +12H2O انرژی نورانی + → C6H12O6 + 6O2
فرآیند فوتوسنتز شامل دو مرحله از واکنشهای شیمیایی است :
واکنش های وابسته به نور :
این اولین مرحلهی فرآیند فوتوسنتز است. این واکنش‌ها در حضور نور خورشید اتفاق می‌افتند و از انرژی نور خورشید استفاده می‌کنند تا مولکول‌های ATP و مولکول‌های دیگری به نام NADPH را تولید کنند. این مولکول‌ها به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند تا واکنش‌های مرحله‌ی بعدی فوتوسنتز را انجام دهند.
واکنش‌های مستقل از نور (چرخه‌ی کالوین) :
در این مرحله، مولکول‌های قند دارای انرژی سنتز و ترکیب می‌شوند. ATP و NADPH تولید شده در مرحله‌ی اول، در این مرحله به عنوان سوخت واکنش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا، مولکول‌های CO2 تجزیه می‌شوند و به قند و ترکیبات دیگر تبدیل می‌شوند. چرخه‌ی کالوین دو بار تکرار می‌شود تا یک مولکول گلوکز حاصل شود.

تنفس سلولی :

تنفس سلولی به همان روش، هم در گیاهان و هم در حیوانات رخ می‌دهد. سلول‌های زنده، محصولات فوتوسنتز (مولکول‌های قند) را به دست می‌آورند و تنفس سلولی انجام می‌دهند تا مولکول‌های ATP را تولید کنند. برخی سلول‌ها به طور هوازی و با استفاده از اکسیژن تنفس می‌کنند در حالی که برخی دیگر تنفس غیر هوازی و بدون استفاده از اکسیژن را انجام می‌دهند. فرآیند، شامل یک سری واکنش‌های شیمیایی است تا انرژی شیمیایی مولکول‌های گلوکز را به انرژی شیمیایی مولکول‌های ATP تبدیل کند.
فرآیند تجزیه‌ی مولکول‌های گلوکز شامل دو مرحله‌ی اصلی است : تشکیل قند (تنفس غیر هوازی) و تنفس هوازی.

تشکیل قند :

تنفس سلولی در این مرحله در سیتوپلاسم سلول‌ها آغاز می‌شود و دو مولکول بر پایه‌ی کربن به نام پیرووات و دو مولکول ATP به دست می‌دهد. اکسیژن در این مرحله هیچ نقشی ایفا نمی‌کند به همین دلیل تنفس غیر هوازی نامیده می‌شود.

تنفس هوازی :

این فرآیند در ساختارهای ویژه‌ای درون سلول به نام میتوکندری رخ می‌دهد و از محصولات تشکیل قند یعنی مولکول‌های پیرووات استفاده می‌کند تا انرژی و در کنار آن کربن دی اکسید و آب را به عنوان محصولات جانبی واکنش آزاد کند. انرژی آزاد شده به شکل مولکول‌های ATP ذخیره و انبار می‌شود. معمولاً در کل 38 مولکول ATP تولید می‌شود.
در اینجا معادله‌ی شیمیایی واکنشی که رخ می‌دهد آورده شده است :
اکسیژن + گلوکز→ انرژی + آب + کربن دی اکسید
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 2900 KJ

تفاوت‌ها :

فوتوسنتز از نور خورشید بهره می‌برد تا مولکول‌های غذا را تولید کند.
تنفس سلولی از مولکول‌های گلوکز بهره میبرد تا مولکول‌های حاوی انرژی ATP را به دست آورد.
فوتوسنتز در برگ‌های گیاهان دارای رنگ دانه‌های کلروفیل رخ می‌دهد.
تنفس سلولی در سیتوپلاسم و میتوکندری سلول رخ می‌دهد.
فوتوسنتز از آب، نور خورشید و کربن دی اکسید جو استفاده می‌کند تا مولکول‌های گلوکز را ایجاد کند و اکسیژن را به عنوان محصول جانبی واکنش آزاد کند.
تنفس سلولی از مولکول‌های گلوکز و اکسیژن استفاده می‌کند تا مولکول‌های ATP و کربن دی اکسید را به عنوان محصول جانبی واکنش تولید کند.
فوتوسنتز فقط زمانی رخ می‌دهد که نور خورشید وجود دارد.
تنفس سلولی در تمام اوقات رخ می‌دهد.
فوتوسنتز شامل تبدیل یک نوع انرژی به نوع دیگر است : انرژی نورانی به انرژی شیمیایی.
تنفس سلولی شامل استفاده از انرژی شیمیایی و تجزیه‌ی آن برای آزاد کردن انرژی است.
فوتوسنتز در دو مرحله از واکنش‌های روشن و واکنش‌های تیره اتفاق می‌افتد.
تنفس سلولی شامل تنفس هوازی (تشکیل قند) و تنفس غیر هوازی است.
فوتوسنتز فقط در گیاهان و برخی باکتری‌ها رخ می‌دهد.
تنفس سلولی در تمام گونه‌های موجودات زنده رخ می‌دهد.