แนะนำ, 2023

ตัวเลือกของบรรณาธิการ

ความแตกต่างระหว่างการหายใจของเซลล์กับการสังเคราะห์ด้วยแสง

การหายใจของเซลล์ เกิดขึ้นในทุก ๆ สิ่งมีชีวิตเนื่องจากเป็นกระบวนการที่ง่ายในการเปลี่ยนออกซิเจนและกลูโคสให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำและผลิตพลังงานให้กับเซลล์ของร่างกายในที่สุด ในทางตรงกันข้าม การสังเคราะห์ด้วยแสง เกิดขึ้นในพืชสีเขียวซึ่งมีคลอโรฟิลล์และใช้แสงแดดและน้ำในการแปลงให้เป็นพลังงาน

เหล่านี้เป็นกระบวนการที่ต่างกันสองกระบวนการโดยมีจุดประสงค์เดียวกันในการรับ พลังงาน แต่โดยใช้วิธีการต่าง ๆ แหล่งที่แตกต่างกันและทำให้ผลิตภัณฑ์แตกต่างกัน แม้แต่ทั้งคู่ก็จำเป็นสำหรับการแลกเปลี่ยนพลังงานซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต แม้ว่าการ หายใจด้วยเซลล์ จะดำเนินการโดยเซลล์ที่มีชีวิตทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นพืชหรือสัตว์โปรคาริโอตหรือยูคาริโอต แต่การสังเคราะห์ด้วยแสงจะดำเนินการในพืชสีเขียวเท่านั้นและในแบคทีเรียไม่กี่ชนิด

เรานึกไม่ถึงงานที่จะต้องทำโดยไม่ต้องใช้พลังงานไม่ว่าจะเป็นภายในหรือภายนอกไม่ว่าโดยตรงหรือโดยอ้อม ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่ากระบวนการทั้งสองนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของการดำรงชีวิตบนโลก ในขณะนี้เราจะพิจารณาความแตกต่างระหว่างทั้งสองที่จำเป็นและพลังงานที่ให้ปฏิกิริยากับเซลล์ที่มีชีวิตที่หนึ่งคือการหายใจของเซลล์และอื่น ๆ คือการสังเคราะห์ด้วยแสง

แผนภูมิเปรียบเทียบ

พื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบการหายใจของเซลลูล่าร์การสังเคราะห์แสง
ความหมายการหายใจของเซลลูล่าร์เป็นกระบวนการแปลงพลังงานและส่งไปยังเซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย ที่นี่กลูโคสและออกซิเจนจะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำและพลังงาน (ATP) จึงถูกปล่อยออกมากระบวนการในการใช้แสงอาทิตย์และน้ำเพื่อแปลงเป็นพลังงานเรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งดำเนินการเป็นพิเศษโดยพืชสีเขียวและแบคทีเรียไม่กี่ตัว เม็ดสีเขียวที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์มีหน้าที่ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้
เกิดขึ้นในเซลล์ที่มีชีวิตเช่นเดียวกับพืชสีเขียวและสีเขียวการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเฉพาะในพืชที่มีคลอโรฟิลล์
การหายใจของเซลล์เกิดขึ้นในที่มีแสง (กลางวัน) และในที่มืด (กลางคืน)การสังเคราะห์แสงจะเกิดขึ้นในแสง (วัน) เท่านั้น
ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง1. ไกลโคไลซิสที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์
2. Krebs หรือวงจรกรดซิตริกเกิดขึ้นในเมทริกซ์ยลของเซลล์
3. ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหรือฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย
1. ปฏิกิริยาแสงที่เกิดขึ้นใน grana ของคลอโรพลาสต์
2. ปฏิกิริยามืดหรือวัฏจักร Calvin เกิดขึ้นใน stroma ของคลอโรพลาสต์
3. Photolysis หรือ Water-spitting complex ที่เกิดขึ้นใน thylakoid lumen
พลังงานมันเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเนื่องจากพลังงานถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการนี้มันเป็นกระบวนการดูดความร้อนเนื่องจากพลังงานถูกเก็บหรือใช้งาน
พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาในรูปของ ATP นั้นถูกใช้ในกิจกรรมเมตาบอลิกต่าง ๆพลังงานอยู่ในรูปของกลูโคสหรือพลังงานเคมีซึ่งใช้ระหว่างปฏิกิริยามืด
พลังงานศักย์ถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์พลังงานแสงถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์
phosphorylation ออกซิเดชันในการหายใจของเซลล์ออกซิเดชัน phosphorylation เกิดขึ้นphotophosphorylation เกิดขึ้นที่นี่
กิจกรรมอื่น ๆมันเป็นกระบวนการ catabolicมันเป็นกระบวนการโบลิค
ออกซิเจนและคาร์โบไฮเดรตถูกดูดซึมในกระบวนการปล่อยออกซิเจนและคาร์โบไฮเดรต
ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

คำจำกัดความของการหายใจของเซลลูล่าร์

ในกระบวนการนี้คาร์โบไฮเดรตในรูปของกลูโคสจะถูกย่อยสลายและตามด้วยออกซิเจนจะถูกเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่งจะเป็นการปลดปล่อยพลังงานในรูปของ ATP หรือ adenosine triphosphate พลังงานนี้ใช้สำหรับกิจกรรมการเผาผลาญอาหารและการทำงานของเซลล์อื่น ๆ

การหายใจของเซลล์เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียและไซโตพลาสซึมของเซลล์ ต่างจากการสังเคราะห์ด้วยแสงมันทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืน แม้ว่ามันจะไม่ได้เป็นปฏิกิริยาที่ง่ายเหมือนที่เราพูดมันเป็นกระบวนการที่ยาวนานซึ่งผ่านสี่ขั้นตอนสำคัญ

  1. Glycolysis (การแยกหรือการแตกของน้ำตาล) - มันเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่หนึ่งโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส C6H12O6 ถูกแบ่งออกเป็นกรด pyruvic โมเลกุลสองโมเลกุล ดังนั้นนี่คือ ATP สองโมเลกุลที่ถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส
  2. ปฏิกิริยาการเปลี่ยนผ่าน - กรด Pyruvic จะถูกส่งไปยัง mitochondria ซึ่งจะถูกแปลงเป็น Acetyl CoA และสลายตัวต่อไป
  3. Citric acid cycle หรือ Krebs Cycle - มันเกิดขึ้นในเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรียที่ Acetyl CoA ถูกทำลายในที่ที่มีออกซิเจนและ ATP สี่ตัวถูกสร้างขึ้นพร้อมกับ NADH จำนวนมาก แม้แต่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำก็ปล่อยออกมาเป็นของเสียจากปฏิกิริยานี้
  4. ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (ETC) - นี่ก็เป็นที่รู้จักกันในนามทฤษฎีเคมีเคออสโมติกซึ่งถูกเสนอโดยปีเตอร์มิตเชลล์ ในปฏิกิริยานี้มีการสร้าง ATP สามสิบสอง (32) ATP สำหรับทุกกลูโคส

ดังนั้นปฏิกิริยาโดยรวมจึงถูกเขียนเป็น:

อย่างไรก็ตามข้างต้นเราได้พูดคุยเกี่ยวกับการหายใจของเซลล์แอโรบิคเท่านั้นซึ่งเกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจนและทำให้เกิดการผลิตโมเลกุลของ ATP จากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งใน สามสิบแปด (38) ATP แต่สิ่งที่เกี่ยวกับในกรณีที่มีการขาดแคลนออกซิเจนเช่นเมื่อเราวิ่งหรือขณะออกกำลังกายใด ๆ สิ่งนี้เรียกว่า สภาวะไร้ออกซิเจน ซึ่งพวกมันผลิตโมเลกุล เอทีพี เพียง สอง (2) โมเลกุลจากกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจากเส้นทางไกลโคไลซิสเท่านั้น

มันไม่ได้รับการทำลายโมเลกุลอีกต่อไปเนื่องจากร่างกายต้องการพลังงานทันทีในขณะนั้น ประการที่สองปฏิกิริยาอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจนและนี่คือเหตุผลที่พวกเขาจะข้าม ปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนนั้นเรียกว่า การหมัก

ดังนั้นจึงเรียกว่าเป็น กระบวนการ catabolic เมื่อพลังงานถูกปล่อยออกมาในรูปแบบใด ๆ โดยแบ่งโมเลกุลขนาดใหญ่ออกเป็นโมเลกุลเล็ก

ความหมายของการสังเคราะห์ด้วยแสง

โดยทั่วไปแล้วหากเรากำหนดกระบวนการสังเคราะห์แสงเราจะพูดว่า 'กระบวนการเปลี่ยนแสงอาทิตย์และน้ำให้เป็นพลังงานหรืออาหารและดำเนินการโดยพืชสีเขียว แต่ทางเคมีมันเป็น กระบวนการลด ออกซิเดชัน (ออกซิเดชันคือการกำจัดของอิเล็กตรอนและการลดลงของโมเลกุลอิเล็กตรอนได้รับ) กระบวนการนี้เกิดขึ้นในแสง (แสงแดด) เท่านั้นและเรียกว่าเป็นกระบวนการ ออกซิเดชั่นที่ใช้พลังงานแสง

การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในใบไม้ของพืชสีเขียวโดยเฉพาะในคลอโรพลาสต์ซึ่งเป็นโครงสร้างเล็ก ๆ ที่มีอยู่ในเซลล์ของใบไม้ คลอโรพลาสต์ประกอบด้วยคลอโรฟิลล์ (สารเคมีสีเขียว) ที่ทำหน้าที่เป็นสีเขียวของใบไม้

คลอโรฟิลจะดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์และใช้แยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน มีการปล่อยออกซิเจนออกสู่ชั้นบรรยากาศจากใบและคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอาหารหรือกลูโคสสำหรับพืช

มันสามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าในปฏิกิริยาข้างต้นมีการเกิดออกซิเดชันของน้ำ H2O ในที่ที่มีแสงแดดและออกซิเจน (O2) และไฮโดรเจนไอออน (H +) ถูกปล่อยออกมา ไอออนไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนที่ถูกกำจัดจะถูกย้ายไปยังคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และลดลงเมื่อเป็นผลิตภัณฑ์อินทรีย์ ดังนั้นปฏิกิริยาโดยรวมที่เกิดขึ้นของคาร์โบไฮเดรต (C6H12O6) ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงถูกกำหนดในสมการ

ถึงแม้ว่าสมการข้างต้นจะเป็นบทสรุปของกระบวนการทั้งหมด แต่ก็มีการมีส่วนร่วมของเอนไซม์หลายชนิดและปฏิกิริยาอื่น ๆ เช่นกัน กระบวนการแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ปฏิกิริยาแสงและปฏิกิริยามืด

  1. ปฏิกิริยาแสง - พลังงานแสงถูกดูดซับและใช้สำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและทำให้เกิด adenosine triphosphate (ATP) และการลดนิโคติน adenine dinucleotide ฟอสเฟต (NADPH)
  2. ปฏิกิริยามืด - ในที่นี้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลงเป็นสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ด้วยความช่วยเหลือของ ATP และ NADPH ที่เกิดขึ้นในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาแสง

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการหายใจของเซลล์และการสังเคราะห์ด้วยแสง

จุดที่จะเกิดขึ้นจะนำเสนอความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการหายใจด้วยเซลล์และการสังเคราะห์ด้วยแสง:

  1. กระบวนการผลิตพลังงานสำหรับเซลล์เพื่อทำงานเรียกว่าการ หายใจของเซลล์ มันเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของเซลล์ซึ่งออกซิเจนและคาร์โบไฮเดรตถูกเปลี่ยนเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยพลังงานออกมา ในขณะเดียวกันกระบวนการอีกอย่างของการรับพลังงานด้วยความช่วยเหลือจากแสงแดดและน้ำเป็นที่รู้จักกันในชื่อ การสังเคราะห์ด้วยแสง แม้ว่ากระบวนการนี้จะถูก จำกัด ให้พืชสีเขียวและแบคทีเรียน้อยเท่านั้น อย่างไรก็ตามในพืชการสังเคราะห์ด้วยแสงจะดำเนินการโดยรงควัตถุที่เรียกว่าเป็นคลอโรฟิลซึ่งนำเสนอในใบ
  2. การหายใจของเซลล์เกิดขึ้นใน เซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด (ในไมโทคอนเดรีย) ในขณะที่การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเฉพาะในพืชที่มีคลอโรฟิลล์ การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นใน เวลากลางวัน เท่านั้นในขณะที่ไม่มีเงื่อนไขดังกล่าวในกรณีของการหายใจของเซลล์ที่เกิดขึ้นในวันเช่นเดียวกับในเวลากลางคืนด้วย
  3. ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการ หายใจของเซลล์คือ Glycolysis, Krebs หรือวงจรกรดซิตริก, ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหรือ phosphorylation ออกซิเดชัน แม้ว่าในการสังเคราะห์ด้วยแสงปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องคือปฏิกิริยาแสงปฏิกิริยามืดหรือวัฏจักรคาลวิน, โฟโตไลซิสหรือคอมเพล็กซ์น้ำคาย
  4. การหายใจของเซลล์เป็น ปฏิกิริยาคายความร้อน เนื่องจากพลังงานถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของ ATP และใช้ในกิจกรรมการเผาผลาญต่างๆ ในทางตรงกันข้ามการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็น กระบวนการดูดความร้อน เนื่องจากพลังงานถูกเก็บหรือใช้และอยู่ในรูปของกลูโคสหรือพลังงานเคมีที่ใช้ในระหว่างปฏิกิริยาที่มืด
  5. ในกระบวนการหายใจของเซลล์ พลังงานที่มีศักยภาพจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ ในขณะที่ พลังงานแสง สังเคราะห์ด้วย แสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีศักยภาพ
  6. แม้แต่การ ออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น ก็เกิดขึ้นในการหายใจของเซลล์ในขณะที่กิจกรรมการ เรืองแสง เกิดขึ้นในการสังเคราะห์ด้วยแสง
  7. คุณสมบัติที่สำคัญอื่น ๆ ของการหายใจของเซลล์คือมันเป็น กระบวนการที่ทำให้เกิดการสลาย ตัว ประการที่สองออกซิเจนและคาร์โบไฮเดรต (กลูโคส) จะถูกดูดซึมในกระบวนการและคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจะถูกปล่อยออกมา แต่การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็น กระบวนการโบลิค ที่ปล่อยออกซิเจนและคาร์โบไฮเดรตและคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจะถูกดูดซับ

ข้อสรุป

จากบทความข้างต้นเราสามารถพูดได้ว่ากระบวนการทางชีวภาพทั้งสองอยู่ในความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันโดยที่ออกซิเจนหนึ่งกระบวนการ (การสังเคราะห์ด้วยแสง) ได้รับการปลดปล่อยซึ่งใช้ในกระบวนการอื่น (การหายใจด้วยเซลล์) และในทางกลับกัน กระบวนการหายใจของเซลล์ซึ่งใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

เรายังสังเกตเห็นว่าปฏิกิริยาทางเคมีของทั้งสองวิธีนั้นตรงกันข้ามกันเราสามารถพูดได้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการพึ่งพาซึ่งกันและกันแม้ว่าหนึ่งในนั้นจะเกิดขึ้นในพืชเท่านั้น

Top