Skillnad mellan fotosyntes och fotorespiration

De huvudskillnad mellan fotosyntes och fotorespiration är att fotosyntes uppträder när RuBisCO-enzym reagerar med koldioxid medan fotorespirationen uppträder när RuBisCO-enzym reagerar med syre. Vidare minskar fotorespirationen effektiviteten i fotosyntesen.

Fotosyntes och fotorespiration är två processer som uppstår vid produktion av energi med solstråle i växter. RuBisCO är det censurable enzymet för att växla mellan två processer.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är fotosyntes
- Definition, Process, Betydelse
2. Vad är fotorespiration
- Definition, Process, Betydelse
3. Vad är likheterna mellan fotosyntes och fotorespiration
- Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan fotosyntes och fotorespiration
- Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelbegrepp

Koldioxid, mörkreaktion, ljusreaktion, fotorespiration, fotosyntes, RuBisCO

Vad är fotosyntes

Fotosyntes är processen som producerar glukos från koldioxid och vatten genom att använda solenergiens energi. Fotosyntetiska pigment som klorofyll, karotenoider och phycobiliner fäller energi från solljuset. I växter och alger koncentreras dessa pigmenter till kloroplaster. Syre frigörs som en biprodukt av fotosyntes. Fotosyntes är en av de viktigaste processerna som uppstår på jorden, och omvandlar ljusenergi till kemisk energi. Glukosen som produceras från processen kan användas för att producera ATP i en annan process som kallas cellulär andning.

Processen för fotosyntes kan delas in i två: ljusreaktion och mörk reaktion.

Ljusreaktion

Ljusreaktion sker på grana thylakoidmembran, staplarna av tylakoider inbäddade i strom av en kloroplast. Fotosyntetiska pigment organiseras i fotocentrar på thylakoidmembranet. Photosystem II absorberar ljusenergi och transporterar till fotocentrar, vilket möjliggör produktion av högeffekt elektroner. Dessa högenergielektroner rör sig in i fotosystemet I genom cytokrom b6f-komplexet. De rör sig vidare genom en serie ferredoxinbärare som producerar NADPH. Elektronmangel som uppstår i fotosystemen fylls genom att dela vattenmolekyler i en process som kallas fotolys. De resulterande vätejonerna används vid framställning av ATP.

Figur 1: Ljusreaktion

Mörk reaktion

Ljusreaktion följs av den mörka reaktionen. Här används NADPH och ATP som framställs genom ljusreaktionen för framställning av glukos från koldioxid och vatten. Mörkreaktion, som sker genom C3-cykeln, kallas också Calvin-cykeln och det förekommer i klorooplastens strom utan användning av ljus. Fixering av kol inträffar i Calvin-cykeln med användning av enzymet RuBisCO (ribulos-1,5-bisfosfatkarboxylas / oxygenas), vilket fixerar en kolatom från koldioxid till RuBP (ribulos-1,5-bisfosfat), vilket producerar 3 -phosphoglycerate. Några av 3-fosfoglyceratmolekylerna minskar för att bilda glukos medan vila återvinns för att producera RuBP. Förutom glukos produceras 18 ATP och 12 NADPH under Calvin-cykeln.

Den mörka reaktionen, som sker genom C4-cykeln, kallas Hatch-Slack-vägen där koldioxid fixeras först i PEP och sedan in i RuBP.

Vad är fotorespiration

Fotorespiration är inhiberingen av Calvin-cykeln i närvaro av överskott av syre. Det leder till förlust av redan fast koldioxid. fotorspiration minskar således sockersyntesen och släpper ut cellens energi. RuBisCOs förmåga att binda med syre är ansvarig för fotorespiration. Därför, i närvaro av syre, tillsätter RuBisCO syre till RuBP i Calvin-cykeln i stället för koldioxid. Två molekyler produceras i denna reaktion: 3-PGA, som är en mellanprodukt av Calvin-cykeln och fosfoglykolat, som inte kan komma in i Calvin-cykeln. På detta sätt stjäl eller tar bort fotorespirer från Calvincykeln. Dessutom använder växter en serie reaktioner för att återvinna fosfoglykolat, vilket också stjäl cellens energi. Därför betraktas fotorspiration som en ineffektiv metod för att producera energi.

Figur 2: Fotorespiration och Calvincykel

C4-cykeln eliminerar detta problem med dubbel fixering av koldioxid. Det fixerar koldioxid i PEP (fosfoenolpyruvat) genom PEP-karboxylas, vilket ger oxaloacetat i mesofyllceller. PEP-karboxylas har en högre affinitet gentemot koldioxid och en låg affinitet mot syre. Därefter omvandlas oxaloacetat till malat och transporteras till buntskiktcellerna. Malat dissocierar till koldioxid och pyruvat inuti buntskedjecellerna, vilket ökar koldioxidkoncentrationen inuti cellen. I närvaro av hög koldioxidkoncentration binder RuBisCO inte med syre.

Likheter mellan fotosyntes och fotorespiration

Fotosyntes och fotorespiration är två processer som uppstår vid produktion av glukos i växter.
De genomgår ljusreaktion.
Båda processerna får användningen av RuBisCO enzym.

Skillnad mellan fotosyntes och fotorespiration

Definition

Fotosyntes hänvisar till processen genom vilken gröna växter och vissa andra organismer använder solljus för att syntetisera näringsämnen från koldioxid och vatten medan fotorespiration hänvisar till en andningsförfarande genom vilken växter tar upp syre i ljuset och ger ut lite koldioxid, i motsats till det allmänna mönster av fotosyntes.

Koldioxid / syre

Fotosyntes förekommer övervägande i närvaro av koldioxid medan fotorespiration förekommer övervägande i närvaro av syre. Detta är en huvudskillnad mellan fotosyntes och fotorespiration.

Inverkan av ljus

Mörkreaktion av fotosyntes förekommer i frånvaro av ljus, på natten medan fotorespiration uppträder i närvaro av ljus, under dagen.

Typ av växter

Fotosyntes förekommer övervägande i C4-växter medan fotorespiration övervägande förekommer i C3-växter.

RuBisCO Aktivitet

RuBisCO producerar 3-PGA från RuBP vid fotosyntes medan RuBisCO producerar 3-PGA och fosfoglykolat från RuBP i fotorespiration.

Carbon Fixation

Fotosyntes är den viktigaste processen för kolfixering i växter medan fotorespiration slösar bort några av det redan fasta kolet.

Energiförsörjning

Fotosyntes är den huvudsakliga processen för energifästning i växter medan fotorespiration slösar bort någon av den energi som produceras av cellen.

Effektivitet

En annan viktig skillnad mellan fotosyntes och fotorespiration är effektiviteten vid framställning av glukos. Fotosyntes är en effektiv process för att producera glukos medan fotospiration är en mindre effektiv process för att producera glukos.

Slutsats

Fotosyntes är processen med produktion av glukos från koldioxid och vatten genom att använda energin från solljuset. Under fotosyntes binds enzymet RuBisCo med koldioxid och lägger det till RuBP. Fotorespiration är emellertid en alternativ process för fotosyntes där RuBisCO-enzymet binder till syre i de låga halterna av koldioxid. Vidare är fotorespiration en mindre effektiv process eftersom den både släpper ut kol och energi. Således är en viktig skillnad mellan fotosyntes och fotorespiration effektiviteten vid framställning av glukos.

Referens:

1. Farabee, J. J. "PHOTOSYNTHESIS." PHOTOSYNTHESIS, Available Here
2. "Photorespiration." Khan Academy, Khan Academy, Tillgänglig Här

Image Courtesy:

1. "Photosynthesis light reaction diagram" Av BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via flickr
2. "Förenklat fotorespirationsschema" Av Rachel Purdon - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons

Vetenskap