Como a respiração celular e a fotossíntese são processos quase opostos?

Contente

• Fotossíntese
• Como a fotossíntese funciona
• Respiração celular
• O Ciclo de Krebs
• Cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa
• Respiração celular: o oposto da fotossíntese

A respiração celular e a fotossíntese são processos essencialmente opostos. A fotossíntese é o processo pelo qual os organismos produzem compostos de alta energia - a glicose no açúcar em particular - através da "redução" química do dióxido de carbono (CO₂) A respiração celular, por outro lado, envolve a degradação da glicose e outros compostos através da "oxidação" química. Fotossíntese consome CO₂ e produz oxigênio. A respiração celular consome oxigênio e produz CO₂.

Fotossíntese

Na fotossíntese, a energia da luz é convertida em energia química de ligações entre átomos que a energia processa dentro das células. A fotossíntese surgiu em organismos há 3,5 bilhões de anos, evoluiu complexos mecanismos bioquímicos e biofísicos e hoje ocorre em plantas e organismos unicelulares. É por causa da fotossíntese que a atmosfera e os mares da Terra contêm oxigênio.

Como a fotossíntese funciona

Na fotossíntese, CO₂ e a luz solar são usadas para produzir glicose (açúcar) e oxigênio molecular (O₂) Essa reação ocorre através de várias etapas em dois estágios: a fase clara e a fase escura.

Na fase da luz, a energia da luz gera reações que dividem a água para liberar oxigênio. No processo, moléculas de alta energia, ATP e NADPH, são formadas. As ligações químicas nesses compostos armazenam a energia. O oxigênio é um subproduto, e essa fase da fotossíntese é o oposto da fosporilação oxidativa do processo de respiração celular, discutido abaixo, no qual o oxigênio é consumido.

A fase escura da fotossíntese também é conhecida como Ciclo de Calvin. Nesta fase, que utiliza os produtos da fase leve, o CO₂ é usado para fazer açúcar, glicose.

Respiração celular

A respiração celular é a quebra bioquímica de um substrato por oxidação, em que os elétrons são transferidos do substrato para um "aceitador de elétrons", que pode ser qualquer um de uma variedade de compostos ou átomos de oxigênio. Se o substrato for um composto contendo carbono e oxigênio, como glicose, dióxido de carbono (CO₂) é produzido através da glicólise, a quebra da glicose.

A glicólise, que ocorre no citoplasma de uma célula, decompõe a glicose em piruvato, um composto mais "oxidado". Se houver oxigênio suficiente, o piruvato se move para organelas especializadas chamadas mitocôndrias. Lá, é decomposto em acetato e CO₂. O CO₂ é libertado. O acetato entra em um sistema de reação conhecido como Ciclo de Krebs.

O Ciclo de Krebs

No ciclo de Krebs, o acetato é decomposto ainda mais, para que seus átomos de carbono restantes sejam liberados como CO₂. Isso é oposto a um aspecto da fotossíntese, a ligação de carbonos de CO₂ juntos para fazer açúcar. Além de CO₂, o ciclo de Krebs e a glicólise usam energia das ligações químicas de substratos (como glicose) para formar compostos de alta energia, como ATP e GTP, que são usados ​​pelos sistemas celulares. Também são produzidos compostos reduzidos de alta energia: NADH e FADH2. Esses compostos são os meios pelos quais os elétrons, que retêm a energia derivada inicialmente da glicose ou de outro composto alimentar, são transferidos para o próximo processo, chamado cadeia de transporte de elétrons.

Cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa

Na cadeia de transporte de elétrons, que nas células animais está localizada principalmente nas membranas internas das mitocôndrias, produtos reduzidos, como NADH e FADH2, são usados ​​para criar um gradiente de prótons - um desequilíbrio na concentração de átomos de hidrogênio não pareados de um lado do corpo. membrana vs. a outra. O gradiente de prótons, por sua vez, impulsiona a produção de mais ATP, em um processo chamado fosforilação oxidativa.

Respiração celular: o oposto da fotossíntese

No geral, a fotossíntese envolve a energização dos elétrons pela energia da luz para reduzir (adicionar elétrons ao) CO2 para construir um composto maior (glicose), produzindo oxigênio como subproduto. A respiração celular, por outro lado, envolve a remoção de elétrons de um substrato (glicose, por exemplo), ou seja, oxidação, e no processo o substrato é degradado para que seus átomos de carbono sejam liberados como CO2, enquanto o oxigênio é consumido. . Assim, a fotossíntese e a respiração celular são processos bioquímicos quase opostos.