Hauptunterschied – Photosynthese vs. Zellatmung

Photosynthese und Zellatmung sind zwei grundlegende Stoffwechselprozesse, die bei der Energieumwandlung von Ökosystemen ablaufen. Bei der Photosynthese werden Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht zur Synthese organischer Verbindungen verwendet. Diese organischen Verbindungen können von Zellen als Nahrung verwendet werden. Bei der Zellatmung wird Energie in Form von ATP durch den Abbau von Nahrung erzeugt. Die Hauptunterschied zwischen Photosynthese und Zellatmung ist das Photosynthese ist ein anaboler Prozess, bei dem die Synthese organischer Verbindungen stattfindet, die Energie speichern wohingegen Die Zellatmung ist ein kataboler Prozess, bei dem die gespeicherten organischen Verbindungen verwertet werden, um Energie zu erzeugen.

Dieser Artikel untersucht,

1. Was ist Photosynthese? – Definition, Eigenschaften, Typen, Prozess 2. Was ist Zellatmung? – Definition, Eigenschaften, Typen, Prozess 3. Was ist der Unterschied zwischen Photosynthese und Zellatmung?

Was ist Photosynthese?

Photosynthese ist die Herstellung von Glukose aus Kohlendioxid und Wasser durch Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht. Sauerstoffgas ist ein Nebenprodukt der Photosynthese. Pigmente wie Chlorophyll, Carotinoide und Phycobiline werden verwendet, um die Lichtenergie einzufangen. Daher wird bei der Photosynthese Lichtenergie in potentielle chemische Energie umgewandelt. Anschließend liefert Glucose die Stoffwechselenergie für alle zellulären Prozesse in der Zelle.

Arten der Photosynthese

Sauerstoff-Photosynthese und anoxygene Photosynthese sind die beiden Arten der Photosynthese, die auf der Erde vorkommen. Pflanzen, Algen und Cyanobakterien betreiben sauerstoffhaltige Photosynthese, während Purpurschwefelbakterien und Grünschwefelbakterien anoxygenische Photosynthese betreiben. Der Elektronendonor bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese ist Wasser, während der Elektronendonor bei der anoxygenen Photosynthese eine Variante wie Schwefelwasserstoff und nicht Wasser ist. Dadurch wird bei der anoxygenen Photosynthese kein Sauerstoffgas als Nebenprodukt freigesetzt. Die chemischen Reaktionen sowohl der sauerstoffhaltigen als auch der anoxygenen Photosynthese sind unten gezeigt.

Abbildung 1: Photosynthese in einer Pflanze

Bei Pflanzen findet die Photosynthese in spezialisierten Plastiden, den Chloroplasten, statt, die im Zytoplasma photosynthetischer Zellen vorkommen. Photosynthese findet in Thylakoidmembran- und Stromaregionen von Chloroplasten statt. Die erste Stufe der Photosynthese ist die leichte Reaktion. In der Thylakoidmembran von Grana finden sich Photozentren, die die photosynthetischen Pigmente darin organisieren. Das Licht wird von den Photosystemen I und II absorbiert, den beiden Proteinkomplexen, die in der Thylakoidmembran vorkommen, und das absorbierte Licht wird auf Photozentren übertragen. Die erzeugenden hochenergetischen Elektronen werden in den dritten Proteinkomplex, den Cytochrom-bf-Komplex, übertragen. Die hochenergetischen Elektronen in PSI werden auf eine Reihe von Ferrodoxin-Trägern übertragen und schließlich werden diese Elektronen durch das NADPH-Reduktase-Enzym in NADP+ übertragen, wodurch NADP gebildet wird. Während der Lichtreaktion wird Sauerstoffgas durch Spaltung von Wasser erzeugt, während NADP und ATP produziert werden.

Die zweite Stufe der Photosynthese ist die dunkle Reaktion, wo das bei der Lichtreaktion produzierte NADPH und ATP als Energiequellen zur Synthese von Glukose verwendet werden. Im Stroma tritt eine Dunkelreaktion auf. Die dunkle Reaktion wird auch als bezeichnet Calvin-Zyklus. Außer Glucose werden während des Calvin-Zyklus 18 ATP und 12 NADPH produziert. Die 18 ATPs werden vom Calvin-Zyklus selbst verwendet. Die 12 NADPH enthalten 24 Elektronen, die in die transportiert werden Elektronentransportkette, die dritte Stufe der Photosynthese. Das ATP-Synthase-Enzym auf der Thylakoidmembran überträgt die 24 Elektronen in 12 Wassermoleküle, wodurch 6 Sauerstoffmoleküle produziert werden. Dieser Vorgang des Elektronentransports heißt Photophosphorylierung. Der Prozess der Photosynthese ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Photosynthesemechanismus

Was ist Zellatmung

Zellatmung ist der Prozess, der die biochemische Energie in Energie in ATP umwandelt, wobei Kohlendioxid und Wasser als Abfallprodukte eliminiert werden. Es kommt in allen auf der Erde lebenden Organismen vor. Gespeicherte Lebensmittel wie Kohlenhydrate, Fette und Proteine ​​werden in Organismen in Form von Glukose durch die Zellatmung verwertet.

Arten der Zellatmung

Aerobe Atmung und anaerobe Atmung sind die zwei Arten der Atmung auf der Erde. In aerobe Atmung, das Oxidationsmittel oder der letzte Elektronenakzeptor ist molekularer Sauerstoff. Ein Glucosemolekül enthält ausreichend Energie, um durch oxidative Phosphorylierung 30 ATPs zu produzieren. Während anaerobe Atmung, der letzte Elektronenakzeptor sind entweder anorganische Sulfate oder Nitrate. Die anaerobe Atmung erfolgt in hydrothermalen Quellen in der Tiefsee. Fermentation ist auch eine Art anaerobe Atmung, die auftritt, wenn Pyruvat im Zytoplasma ohne Sauerstoff metabolisiert wird. Milchsäuregärung in Muskelzellen und Ethanolgärung in Hefe sind die beiden Arten der Gärung unter Organismen. Bei der Fermentation werden pro Glucosemolekül nur zwei ATPs produziert. Die chemische Reaktion der Zellatmung ist unten dargestellt.

Abbildung 3: Zellatmung beim Menschen

Bei Eukaryoten erfolgt die Zellatmung in spezialisierten Organellen, den Mitochondrien. Bei Prokaryonten kommt es im Zytoplasma selbst vor. Die Zellatmung findet auch in der Matrix, der inneren Membran der Mitochondrien und im Zytoplasma statt. Die erste Stufe der Zellatmung ist die Glykolyse. Bei der Glykolyse wird Glukose (C6) im Zytoplasma in zwei Pyruvat (C3)-Moleküle zerlegt. Anschließend werden zwei Pyruvatmoleküle in die Mitochondrien importiert. In Gegenwart von Sauerstoff verbindet sich Pyruvat mit Oxalacetat (C4) zu Citrat (C6) und eliminiert Acetyl-CoA während des Zitronensäurezyklus. Die Zitronensäurezyklus ist die zweite Stufe der Zellatmung, die auch genannt wird Krebs Zyklus. Während des Krebs-Zyklus wird Kohlendioxid als Abfall eliminiert, während NAD zu NADH reduziert wird. 6NADH, 2FADH₂ und 2ATPs pro ein Glucosemolekül werden durch den Krebs-Zyklus produziert. Oxidative Phosphorylierung, die dritte Stufe der Zellatmung, die in den mitochondrialen Cristae durch das Enzym ATP-Synthase stattfindet und 30ATPs produziert. Der Prozess der Zellatmung ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4: Zellatmungsmechanismus

Unterschied zwischen Photosynthese und Zellatmung

Gegenwart

Photosynthese: Photosynthese findet sich nur in Chlorophyllzellen.

Zellatmung: Die Zellatmung findet sich in allen Zellen der Erde.

Definition

Photosynthese: Photosynthese ist die Herstellung von Glukose aus Kohlendioxid und Wasser durch Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht.

Zellatmung: Zellatmung ist der Prozess, der die biochemische Energie in Energie in ATP umwandelt, wobei Kohlendioxid und Wasser als Abfallprodukte eliminiert werden.

Organellen

Photosynthese: Die Photosynthese findet in der Thylakoidmembran und im Stroma von Chloroplasten in Pflanzen statt.

Zellatmung: Bei Eukaryoten findet die Zellatmung in der Matrix und der inneren Membran von Mitochondrien und Zytoplasma statt.

Dunkelheit/Licht

Photosynthese: Photosynthese findet nur im Licht statt.

Zellatmung: Die Zellatmung erfolgt sowohl im Hellen als auch im Dunkeln.

Schritte

Photosynthese: Lichtreaktion, Dunkelreaktion und Photolyse sind die drei Schritte der Photosynthese.

Zellatmung: Glykolyse, Zitronensäurezyklus und Elektronentransportkette sind die drei Schritte der Zellatmung.

Sauerstoff/Kohlendioxid/Wasser

Photosynthese: Bei der Photosynthese werden Kohlendioxid und Wasser verwertet und Sauerstoff freigesetzt.

Zellatmung: Bei der Zellatmung wird Sauerstoff verwertet und Kohlendioxid und Wasser freigesetzt.

Stoffwechsel

Photosynthese: Die Photosynthese ist ein anaboler Prozess, der komplexe organische Verbindungen synthetisiert.

Zellatmung: Die Zellatmung ist ein kataboler Prozess, der organische Verbindungen abbaut.

Kohlenhydrate

Photosynthese: Kohlenhydrate werden während der Photosynthese synthetisiert.

Zellatmung: Kohlenhydrate werden während der Zellatmung verwendet.

Energie

Photosynthese: Bei der Photosynthese wird Energie gespeichert. Daher ist die Photosynthese ein endothermer Prozess.

Zellatmung: Bei der Zellatmung wird Energie frei. Daher ist die Zellatmung ein exothermer Prozess.

Energieform

Photosynthese: Chemische Energie wird in den Bindungen der sich bildenden organischen Verbindungen gespeichert.

Zellatmung: Dabei wird Energie in Form von ATP freigesetzt, das von anderen zellulären Prozessen genutzt werden kann.

Trockengewicht

Photosynthese: Das Trockengewicht der Pflanze wird während der Photosynthese erhöht.

Zellatmung: Das Trockengewicht des Organismus nimmt während der Zellatmung ab.

Art der Phosphorylierung

Photosynthese: Photophosphorylierung tritt während der Photosynthese auf.

Zellatmung: Während der Zellatmung tritt eine oxidative Phosphorylierung auf.

Energieumwandlung

Photosynthese: Bei der Photosynthese wird Lichtenergie in potentielle Energie umgewandelt.

Zellatmung: Bei der Zellatmung wird potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.

Endgültiger Elektronenakzeptor

Photosynthese: Der letzte Elektronenakzeptor ist Wasser.

Zellatmung: Der letzte Elektronenakzeptor ist molekularer Sauerstoff.

Pigmente

Photosynthese: Chlorophyll ist der Hauptpigmenttyp, der an der Photosynthese beteiligt ist.

Zellatmung: Pigmente sind nicht an der Zellatmung beteiligt.

Coenzyme

Photosynthese: NADP ist das Coenzym, das bei der Photosynthese verwendet wird.

Zellatmung: NAD und FAD sind die Coenzyme, die bei der Zellatmung verwendet werden.

Abschluss

Photosynthese und Zellatmung sind die beiden wichtigsten Stoffwechselprozesse, die in Organismen ablaufen und alle Zellprozesse im Körper antreiben. Photosynthese findet nur in chlorophyllösen Organismen statt. Es hat den höchsten Beitrag zur Produktion von Nahrung für alle Lebewesen auf der Erde. Daher finden sich photosynthetische Organismen als Primärproduzenten in Nahrungsketten. Bei der Photosynthese wird aus Kohlendioxid und Wasser mithilfe der Energie des Sonnenlichts Glukose hergestellt. Photosynthetische Organismen enthalten spezielle Pigmente wie Chlorophyll und Carotinoide, um das Licht einzufangen. Im Gegensatz dazu kommt die Zellatmung bei allen Lebewesen auf der Erde vor. Während der Atmung wird Nahrung oxidiert, um die in Form von ATP gespeicherte potentielle Energie zu erhalten. ATP treibt fast alle zellulären Prozesse in der Zelle an. Kohlendioxid und Wasser entstehen bei der Zellatmung als Abfall. Bei der Photosynthese wird Sauerstoffgas freigesetzt, das bei der Zellatmung verwendet werden kann. Daher ist der Hauptunterschied zwischen Photosynthese und Zellatmung ihr Beitrag zum Stoffwechsel einer Zelle.

Referenz: Cooper, Geoffrey M. „Photosynthese“. Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 03. April 2017. Berg, Jeremy M. „Der Zitronensäurezyklus“. Biochemie. 5. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 04. April 2017. Cooper, Geoffrey M. „Stoffwechselenergie“. Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 04. April 2017.

Bildhöflichkeit: 1. „Photosynthese-Bilder“ von Masroor.nida.ns – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia2. „Photosynthese“ Von Cykl_Calvina.svg: PisumThylakoid_membrane.svg: YikrazuulThylakoide.png: Tameeria pour la version anglaise, Pascal Corpet pour la traductionderivative work: Marek M (Vortrag) – Cykl_Calvina.svgThylakoide Commons Wikimedia3. „Energie und Leben“ Von Mikael Häggström – Alle Bilder sind Public Domain license.File:Pikilia.jpg (Public Domain) über Commons Wikimedia4. „CellRespiration“ Von RegisFrey – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia