A respiração celular e a fotossíntese são essencialmente processos opostos. A fotossíntese é o processo pelo qual os organismos fazem compostos de alta energia - a glicose do açúcar em particular - através da "redução" química do dióxido de carbono (CO2). Respiração celular, por outro lado, envolve a quebra de glicose e outros compostos através de "oxidação" química. A 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 os átomos que os processos de energia dentro das células. A fotossíntese surgiu em organismos há 3,5 bilhões de anos, desenvolveu mecanismos bioquímicos e biofísicos complexos e hoje ocorre em plantas e organismos unicelulares. É por causa da fotossíntese que a atmosfera e os mares da Terra contêm oxigênio.
Como funciona a fotossíntese
Na fotossíntese, CO2 e luz solar são usados para produzir glicose (açúcar) e oxigênio molecular (O2). Esta reação ocorre através de várias etapas em duas etapas: a fase de luz e a fase escura.
Na fase de luz, a energia da luz potencializa 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 fosforilação oxidativa do processo de respiração celular, discutido abaixo, no qual o oxigênio é consumido.
A fase escura da fotossíntese também é conhecida como o Ciclo de Calvin. Nesta fase, que usa os produtos da fase leve, o CO2 é usado para fazer o açúcar, a glicose.
Respiração Celular
Respiração celular é a quebra bioquímica de um substrato através da oxidação, em que os elétrons são transferidos do substrato para um "aceptor de elétrons", que pode ser qualquer um de uma variedade de compostos, ou átomos de oxigênio. Se o substrato é um composto contendo carbono e oxigênio, como a glicose, o dióxido de carbono (CO2) é produzido através da glicólise, a quebra da glicose.
Glicólise, que ocorre no citoplasma de uma célula, quebra a glicose até o piruvato, um composto mais "oxidado". Se oxigênio suficiente estiver presente, o piruvato se moverá para organelas especializadas chamadas mitocôndrias. Lá, é dividido em acetato e CO2. O CO2 é liberado. O acetato entra em um sistema de reação conhecido como o Ciclo de Krebs.
O Ciclo de Krebs
No Ciclo de Krebs, o acetato é decomposta ainda mais para que seus átomos de carbono remanescentes sejam liberados como CO2. Isso é o oposto de um aspecto da fotossíntese, a ligação de carbonos de CO2 juntos para fazer açúcar. Além do CO2, o Ciclo de Krebs e a glicólise usam energia das ligações químicas de substratos (como a glicose) para formar compostos de alta energia, como ATP e GTP, que são usados pelos sistemas celulares. Também são produzidos compostos de alta energia e reduzidos: NADH e FADH2. Esses compostos são os meios pelos quais os elétrons, que detêm 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 em células animais está localizada principalmente nas membranas internas da mitocôndria, produtos reduzidos como NADH e FADH2 são usados para criar um gradiente de prótons - um desequilíbrio na concentração de átomos de hidrogênio não pareados em um. lado da membrana contra o outro. O gradiente de prótons, por sua vez, impulsiona a produção de mais ATP, em um processo chamado de fosforilação oxidativa.
Efeitos gerais
Em geral, a fotossíntese envolve a energização de elétrons pela energia da luz para reduzir (adicionar elétrons para) CO2 para construir um composto maior (glicose), produzindo oxigênio como subproduto. A respiração celular, por outro lado, envolve a retirada de elétrons de um substrato (glicose, por exemplo), ou seja, a 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 oxidação celular são processos bioquímicos quase opostos.
