Hücresel solunum ve fotosentez. Aerobik hücresel solunum

Fotosentez ve solunum hayatın altında yatan iki süreçtir. Her ikisi de kafeste bulunurlar. İlk bitki ve bazı bakteriyel, ikincisi - hayvanlarda, bitkide, mantarda ve bakteriyel.

Hücresel solunum ve fotosentezin birbirinin karşısındaki süreçler olduğu söylenebilir. Kısmen, bu doğrudur, çünkü oksijen ilk aşamada emilir ve karbon dioksit salınır ve ikinci durumda da oksijen emilir. Bununla birlikte, bu iki süreç, farklı organoidlerde farklı maddeler kullanarak ortaya çıktıklarından, karşılaştırılarak yanlıştır. Onların ihtiyaç duyduğu hedefler de farklıdır: fotosentez, besin maddeleri elde etmek için gereklidir ve hücresel solunum enerjinin üretimi içindir.

Fotosentez: nerede ve nasıl gerçekleşir?

İnorganik maddelerden organik maddeler elde etmeyi amaçlayan bir kimyasal reaksiyondur. Fotosentez için zorunlu bir koşul, enerjisinin bir katalizör görevi görmesi nedeniyle güneş ışığının varlığıdır.

Fotosentez, bitkilerin özelliği, aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:

• 6CO2 + 6H20 = C6H12O6 + 6O2.

Yani altı molekül karbon dioksit ve aynı moleküllerden güneş ışığı altında su molekülü, bitki bir glikoz ve altı oksijen molekülü elde edebilir.

Bu, fotosentezin en basit örneğidir. Glikozun yanı sıra, diğer kompleks karbonhidratların yanı sıra, diğer sınıflardan organik maddeler bitkilerde sentezlenebilir.

İşte inorganik bileşiklerden amino asitlerin üretilmesine bir örnek:

• 6CO2 + 4H20 + 2SO4 _2- + 2NO3 ^- + 6H ⁺ = 2C3H7O2 NS + 13O2.

Gördüğünüz gibi iki molekül karbon dioksit, dört su molekülü, iki sülfat iyonu, iki nitrat iyonu ve altı güneş enerjisi kullanarak hidrojen iyonu, iki molekül sistein ve on üç oksijen elde edilebilir.

Fotosentez işlemi, özel organellerde - kloroplastlarda gerçekleşir. Kimyasal reaksiyonlar için bir katalizör görevi gören pigment klorofili içerirler. Bu tür organeller yalnızca bitki hücrelerinde bulunurlar.

Kloroplast yapısı

Uzatılmış bir top şeklindeki bir organoiddir. Kloroplastın büyüklüğü genellikle 4-6 mikrondur, ancak bazı yosun hücrelerinde büyük plastidlerin boyutu 50 mikrona ulaşan kromozoforların tespit edilmesi mümkündür.

Bu organel iki zar'a ait. Dış ve iç kabuklarla çevrilidir. Membranlarla birbirlerinden ayrılırlar.

Kloroplastın iç ortamına stroma denir. Thylakoidleri ve lamelleri içerir.

Thylakoids, klorofil içeren zarların düz disk şeklinde torbalar. Burada fotosentez gerçekleşir. Kazara giren tilakoidler granüller oluştururlar. Yüzdeki tilakoid sayısı 3 ila 50 arasında değişebilir.

Lameller membranlardan oluşan yapılardır. Bunlar, ana işlevleri yüzler arasında bir bağlantı sağlamak olan dallı kanallardan oluşan bir ağdır.

Kloroplastlar aynı zamanda protein sentezi için gerekli olan kendi ribozomlarını ve kendi DNA'larını ve RNA'larını içerir. Buna ek olarak, nişasta başta olmak üzere yedek besin maddeleri ihtiva eden kapanımlar olabilir.

Hücre solunumu

Bu işlemin çeşitli türleri var. Anaerobik ve aerobik hücresel solunum var. Birincisi bakterilerin karakteristir . Anaerobik solunum çeşitli tiplerde oluşur: nitrat, sülfat, sülfürik, demir, karbonat, fumarat. Bu gibi işlemler, bakterilerin oksijen kullanmadan enerji elde etmelerini sağlar .

Aerobik hücresel solunum, hayvanlar ve bitkiler de dahil olmak üzere diğer tüm organizmaların karakteristikleridir. Oksijenin katılımıyla gerçekleşir.

Faunada, hücresel solunum özel organoidlerde görülür. Bunlara mitokondri denir. Bitkilerde, mitokondride de hücresel solunum oluşur.

aşamaları

Hücresel solunum üç aşamada gerçekleşir:

1. Hazırlık aşaması.
2. Glisoliz (anaerobik işlem, oksijen gerektirmez).
3. Oksidasyon (aerobik aşama).

Hazırlık aşaması

Birinci aşama, sindirim sistemindeki karmaşık maddelerin basit olanlara bölünmesidir. Böylece, amino asitler lipidlerden proteinler, yağlı asitler ve gliserin ve karmaşık karbonhidratlardan glikozdan elde edilir. Bu bileşikler hücrenin içine ve daha sonra direkt olarak mitokondride taşınır.

glikoliz

Enzimlerin etkisi altında glikozun piruvik asit ve hidrojen atomlarına bölünmesi gerçeğidir. Bu durumda, ATP (adenosin trifosforik asit) oluşur. Bu işlem şu denklemle ifade edilebilir:

• C6H12O6 = 2C3H3O3 + 4H + 2ATP.

Böylece, bir glikoz molekülünden glikoliz işlemi sırasında, vücut ATP'nin iki molekülünü alabilir.

oksidasyon

Bu aşamada, glikoliz sırasında oluşan piruvik asit , enzimlerin etkisi altında oksijen ile reaksiyona girerek karbondioksit ve hidrojen atomlarının oluşmasına neden olur. Bu atomlar daha sonra cristae'ye taşınırlar ve burada su ve 36 ATP molekülünü oluşturmak için oksitlenirler.

Böylece, hücresel solunum sürecinde toplam 38 ATP molekülü oluşturulur: ikinci aşamada 2, üçüncü aşamada 36 olur. Adenosin trifosforik asit, mitokondriyanın hücreye verdiği ana enerji kaynağıdır.

Mitokondriyumun yapısı

Solunumun gerçekleştiği organoidler hayvanlarda, bitki hücrelerinde ve mantar hücrelerinde bulunur. Küre şeklindedir ve yaklaşık 1 mikron büyüklüğündedir.

Mitokondriyum, kloroplastlar gibi, zarlar arası boşluklarla ayrılmış iki membrana sahiptir. Bu organoidin kabuklarının içlerine ne bir matris denir. Ribozomlar, mitokondrial DNA (mtDNA) ve mtRNA içerir. Matriste, glikoliz ve oksidasyonun ilk aşaması geçer.

İç zarın tepelerine benzer kıvrımlar oluşur. Onlara cristae denir. Burada hücresel solunumun üçüncü evresinin ikinci aşaması geçer. Bu esnada, ATP'nin en molekülleri oluşur.

İki-zarlı organoitlerin kökeni

Bilim insanları, fotosentez ve solunum sağlayan yapıların simbiyogenez yoluyla hücrede olduğunu kanıtladılar. Yani, bir zamanlar ayrı organizmalar olduklarını. Bu hem mitokondriada hem de kloroplastlarda ribozomlarına, DNA'sına ve RNA'ya sahip olduğunu açıklar.