Pagrindinis skirtumas tarp fotosintezės ir fotokvėpavimo yra tas, kad fotosintezė yra procesas, kurio metu fotoautotrofai, daugiausia žalieji augalai, dumbliai ir cianobakterijos, gamina angliavandenius ir deguonį iš anglies dioksido ir vandens, naudojant saulės spindulių energiją, o fotokvėpavimas yra šalutinis. reakcija, kurios metu fermentas RuBisCO prisotina RuBP deguonimi, todėl dalis fotosintezės pagamintos energijos išeikvojama.
Fotosintezė ir fotokvėpavimas yra du procesai, vykstantys augaluose. Tačiau fotosintezė yra svarbus procesas, o fotokvėpavimas yra švaistomas procesas. Dalis energijos ir fiksuotos anglies iššvaistoma fotokvėpuojant fermentui, vadinamam RuBP oksigenaze-karboksilaze. Taigi fotokvėpavimas gali būti vadinamas procesu, kuris mažina augalų fotosintezės efektyvumą.
Kas yra fotosintezė?
Fotosintezė – tai procesas, kurio metu žalieji augalai, melsvadumbliai ir dumbliai šviesos energiją paverčia chemine energija. Tai unikalus procesas, vykstantis tik fotoautotrofuose. Šie organizmai sugauna saulės šviesos energiją ir paverčia ją chemine energija angliavandenių pavidalu, kuriuos organizmai gali panaudoti kaip savo maistą. Fotosintetinių organizmų maistas nepriklauso nuo kitų organizmų, skirtingai nei žmonės ir kiti heterotrofai. Jie patys gamina maistą fotosintezės būdu ir aprūpina kitus tuo, ką pagamino. Augaluose fotosintezė vyksta organelėje, vadinamoje chloroplastu.
01 pav.: Fotosintezė
Pigmentai, vadinami chlorofilais, dalyvauja fiksuojant šviesą. Augalų lapai yra pagrindinės augalų fotosintezės vietos. Lapų struktūra palaiko efektyvią fotosintezę, sumažindama vandens nuostolius ir efektyviai keisdama dujas per stomatą. Keliais etapais anglies dioksidas ir vanduo paverčiami gliukoze ir deguonimi, naudojant saulės spindulių energiją. Fotosintezėje vyksta dvi pagrindinės reakcijos. Tai yra nuo šviesos priklausoma reakcija (šviesos reakcija) ir nuo šviesos nepriklausoma reakcija (tamsioji reakcija arba Kalvino ciklas). Šviesos reakcijos metu susidaro ATP ir NADPH, o tamsioji reakcija gamina cukraus molekules, naudodamas šviesos reakcijos produktus. Kalvino ciklas vyksta trimis pagrindiniais etapais: karboksilinimas, redukcija ir regeneracija. Kaip šalutinis produktas deguonis išsiskiria į atmosferą ir tai yra molekulinis deguonis, kuriuo mes kvėpuojame. Kai organizmams reikia energijos, jie skaido šias cukraus molekules daugiausia gliukozę ir gamina ATP (energijos molekules) savo ląstelių procesams.
Kas yra fotokvėpavimas?
Fotokvėpavimas yra šalutinė Kalvino ciklo reakcija. Kalvino ciklo metu vienas pagrindinis fermentas, vadinamas RuBP oksigenaze – karboksilazė (rubisco), įtraukdama anglies dioksidą, paverčia RuBP į fosfogliceraldehidą. Tai normalus gliukozės molekulės gamybos procesas. Tačiau šis fermentas turi galimybę įtraukti deguonį, o ne anglies dioksidą. Tai reiškia, kad Rubisco gali naudoti deguonį kaip substratą, o ne anglies dioksidą. Kai tai įvyksta, pradedamas aukščiau vadinamas procesas fotokvėpavimas. Fotokvėpavimas iš tikrųjų eikvoja energiją ir dalį fiksuotos anglies.
02 pav.: Fotokvėpavimas
Be to, jis sumažina cukraus molekulių sintezę (sumažina cukraus molekulių, kurias gali pagaminti įprastas Kalvino ciklas, skaičių). Fotokvėpavimas yra palankus kelioms sąlygoms, tokioms kaip mažas anglies dioksido kiekis: deguonies santykis, aukšta temperatūra ir kt. Kai temperatūra pakyla, rubisko fermentas turi didesnį afinitetą deguoniui nei anglies dioksidas. Taigi augalai, augantys karštomis ir sausomis sąlygomis, fotokvėpuoja labiau nei kitose vietose auginami augalai. Tačiau plokštės rodo skirtingus pritaikymus ir mechanizmus, kad sumažintų fotokvėpavimą ir energijos praradimą. Vienas iš pavyzdžių yra C4 augalai.
Kokie yra fotosintezės ir fotokvėpavimo panašumai?
- Abu pasitaiko augaluose.
- Saulės šviesa dalyvauja fotosintezėje ir fotokvėpavime.
- Abu naudoja fermentus.
- Jie atsiranda ląstelių organelėse.
Kuo skiriasi fotosintezė ir fotokvėpavimas?
Fotosintezė ir fotokvėpavimas yra du augaluose vykstantys procesai. Fotosintezė gamina maistą, o fotokvėpavimas eikvoja fotosintezės produktus. Kai kurie augalai, augantys karštomis ir sausomis sąlygomis, labiau fotokvėpuoja. Todėl augalai bando sumažinti fotokvėpavimą taikydami kelis mechanizmus.
Toliau pateiktoje infografijoje lentelės forma pateikiama daugiau informacijos apie fotosintezės ir fotokvėpavimo skirtumus.
Santrauka – fotosintezė prieš fotokvėpavimą
Fotosintezė fiksuoja anglies dioksidą, o fotokvėpavimas išeikvoja dalį fiksuotos anglies fotosintezės metu. Abu procesai yra skatinami fermentų. Fotosintezės metu šviesos energija fotoautotrofų dėka virsta chemine energija. Jai reikia saulės šviesos, žalios spalvos pigmentų, anglies dioksido ir vandens. Kita vertus, fotokvėpavimas veikia kaip šalutinė Kalvino ciklo reakcija, kai rubisko fermentas paverčia RuBP į PGA ir PG, įtraukdamas O2 vietoj CO2Fotokvėpavimas vyksta esant aukštai temperatūrai ir žemai anglies dioksido koncentracijai. Tai yra skirtumas tarp fotosintezės ir fotokvėpavimo.
