ფოტოსინთეზსა და ფოტორესპირაციას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ფოტოსინთეზი არის პროცესი, რომლის დროსაც ფოტოავტოტროფები, ძირითადად მწვანე მცენარეები, წყალმცენარეები და ციანობაქტერიები, ნახშირწყლებსა და ჟანგბადს წარმოქმნიან ნახშირორჟანგიდან და წყლისგან მზის შუქის ენერგიის გამოყენებით, ხოლო ფოტო სუნთქვა არის მხარე. რეაქცია, რომლის დროსაც ფერმენტი RuBisCO ჟანგბადებს RuBP-ს, რაც იწვევს ფოტოსინთეზის შედეგად წარმოქმნილი ენერგიის გარკვეული ნაწილის დაკარგვას.
ფოტოსინთეზი და ფოტორესპირაცია არის ორი პროცესი, რომელიც ხდება მცენარეებში. თუმცა, ფოტოსინთეზი მნიშვნელოვანი პროცესია, ხოლო ფოტორესპირაცია უსარგებლო პროცესია. ენერგიისა და ფიქსირებული ნახშირბადის ნაწილი იკარგება ფერმენტის მიერ RuBP ოქსიგენაზა-კარბოქსილაზას მიერ ფოტორესპირაციის შედეგად.ამიტომ ფოტოსუნთქვა შეიძლება ეწოდოს პროცესს, რომელიც ამცირებს მცენარეებში ფოტოსინთეზის ეფექტურობას.
რა არის ფოტოსინთეზი?
ფოტოსინთეზი არის პროცესი, რომლის დროსაც მწვანე მცენარეები, ციანობაქტერიები და წყალმცენარეები გარდაქმნიან სინათლის ენერგიას ქიმიურ ენერგიად. ეს არის უნიკალური პროცესი, რომელიც ხდება მხოლოდ ფოტოავტოტროფებში. ეს ორგანიზმები იღებენ ენერგიას მზის შუქიდან და გარდაქმნიან მას ქიმიურ ენერგიად ნახშირწყლების სახით, რაც ორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ როგორც საკვებად. ფოტოსინთეზური ორგანიზმები არ არიან დამოკიდებულნი სხვა ორგანიზმებზე საკვებით, განსხვავებით ადამიანებისა და სხვა ჰეტეროტროფებისგან. ისინი აწარმოებენ საკუთარ საკვებს ფოტოსინთეზის გზით და აწვდიან სხვებს მათ მიერ წარმოებულს. მცენარეებში ფოტოსინთეზი ხდება ორგანელაში, რომელსაც ქლოროპლასტი ეწოდება.
სურათი 01: ფოტოსინთეზი
პიგმენტები, რომლებსაც ქლოროფილები ეძახიან, რომლებიც მონაწილეობენ სინათლის დაჭერაში. მცენარის ფოთლები მცენარეებში ფოტოსინთეზის ძირითადი ადგილებია. ფოთლის სტრუქტურა მხარს უჭერს ეფექტურ ფოტოსინთეზს წყლის დანაკარგის მინიმუმამდე შემცირებით და გაზების ეფექტური გაცვლის გზით. რამდენიმე ნაბიჯის გამოყენებით, ნახშირორჟანგი და წყალი გარდაიქმნება გლუკოზასა და ჟანგბადში მზის შუქის ენერგიის გამოყენებით. ფოტოსინთეზში ორი ძირითადი რეაქციაა. ეს არის სინათლის დამოკიდებული რეაქცია (სინათლის რეაქცია) და სინათლის დამოუკიდებელი რეაქცია (ბნელი რეაქცია ან კალვინის ციკლი). სინათლის რეაქცია წარმოქმნის ATP და NADPH-ს, ხოლო ბნელი რეაქცია წარმოქმნის შაქრის მოლეკულებს სინათლის რეაქციის პროდუქტების გამოყენებით. კალვინის ციკლი მიმდინარეობს სამი ძირითადი საფეხურით, ესენია კარბოქსილაცია, შემცირება და რეგენერაცია. როგორც ქვეპროდუქტი ჟანგბადი გამოიყოფა ატმოსფეროში და ეს არის მოლეკულური ჟანგბადი, რასაც ჩვენ ვსუნთქავთ. როდესაც ორგანიზმებს ენერგია სჭირდებათ, ისინი არღვევენ ამ შაქრის მოლეკულებს ძირითადად გლუკოზას და წარმოქმნიან ATP (ენერგიის მოლეკულებს) მათი უჯრედული პროცესებისთვის.
რა არის ფოტოსუნთქვა?
ფოტოსუნთქვა არის კალვინის ციკლის გვერდითი რეაქცია. კალვინის ციკლის განმავლობაში, ერთი ძირითადი ფერმენტი, სახელწოდებით RuBP ოქსიგენაზა - კარბოქსილაზა (რუბისკო) გარდაქმნის RuBP-ს ფოსფოგლიცერალდეჰიდად ნახშირორჟანგის ჩართვის გზით. ეს არის გლუკოზის მოლეკულის წარმოების ნორმალური პროცესი. თუმცა, ამ ფერმენტს აქვს უნარი ჩართოს ჟანგბადი ნახშირორჟანგის ნაცვლად. ეს ნიშნავს, რომ რუბისკოს აქვს უნარი გამოიყენოს ჟანგბადი თავის სუბსტრატად ნახშირორჟანგის ნაცვლად. როდესაც ეს ხდება, ის იწყებს ზემოთ წოდებულ პროცესს ფოტორესპირაციას. ფოტოსუნთქვა რეალურად ხარჯავს ენერგიას და ფიქსირებულ ნახშირბადს.
სურათი 02: ფოტოსუნთქვა
გარდა ამისა, ამცირებს შაქრის მოლეკულების სინთეზს (ამცირებს შაქრის მოლეკულების რაოდენობას, რომლებიც შეიძლება წარმოიქმნას კალვინის ნორმალური ციკლით).ფოტორესპირაცია ხელს უწყობს რამდენიმე პირობებს, როგორიცაა დაბალი ნახშირორჟანგი: ჟანგბადის თანაფარდობა, მაღალი ტემპერატურა და ა.შ. ტემპერატურის მატებისას რუბისკოს ფერმენტს უფრო მაღალი მიდრეკილება აქვს ჟანგბადის მიმართ, ვიდრე ნახშირორჟანგი. აქედან გამომდინარე, მცენარეები, რომლებიც იზრდება ცხელ და მშრალ პირობებში, უფრო მეტად განიცდიან ფოტოსუნთქვას, ვიდრე სხვა ადგილებში მოყვანილი მცენარეები. თუმცა, ფირფიტები აჩვენებენ განსხვავებულ ადაპტაციას და მექანიზმებს ფოტოსუნთქვისა და ენერგიის დაკარგვის შესამცირებლად. ერთი მაგალითია C4 მცენარეები.
რა მსგავსებაა ფოტოსინთეზსა და ფოტოსუნთქვას შორის?
- ორივე გვხვდება მცენარეებში.
- მზის შუქი ჩართულია ფოტოსინთეზსა და ფოტოსუნთქვაში.
- ორივე იყენებს ფერმენტებს.
- ისინი გვხვდება უჯრედულ ორგანელებში.
რა განსხვავებაა ფოტოსინთეზსა და ფოტოსუნთქვას შორის?
ფოტოსინთეზი და ფოტორესპირაცია ორი პროცესია მცენარეებში.ფოტოსინთეზი აწარმოებს საკვებს, ხოლო ფოტო სუნთქვა აფუჭებს ფოტოსინთეზის პროდუქტებს. ზოგიერთი მცენარე, რომელიც იზრდება ცხელ და მშრალ პირობებში, უფრო მეტად განიცდის ფოტორესპირაციას. აქედან გამომდინარე, მცენარეები ცდილობენ შეამცირონ ფოტოსუნთქვა რამდენიმე მექანიზმის გამოყენებით.
ქვემოთ მოცემული ინფოგრაფიკა წარმოგიდგენთ დამატებით დეტალებს ფოტოსინთეზსა და ფოტოსუნთქვას შორის განსხვავების შესახებ ცხრილის სახით.
რეზიუმე - ფოტოსინთეზი ფოტორესპირაციის წინააღმდეგ
ფოტოსინთეზი აფიქსირებს ნახშირორჟანგს, ხოლო ფოტორესპირაცია კარგავს ფიქსირებული ნახშირბადის ნაწილს ფოტოსინთეზით. ორივე პროცესი ფერმენტებით არის განპირობებული. ფოტოსინთეზის დროს სინათლის ენერგია გარდაიქმნება ქიმიურ ენერგიად ფოტოავტოტროფებით. მას სჭირდება მზის შუქი, მწვანე ფერის პიგმენტები, ნახშირორჟანგი და წყალი.მეორეს მხრივ, ფოტორესპირაცია მუშაობს როგორც კალვინის ციკლის გვერდითი რეაქცია, რომლის დროსაც რუბისკოს ფერმენტი გარდაქმნის RuBP-ს PGA-სა და PG-ს O2 -ის ნაცვლად CO2.ფოტოსუნთქვა ხდება მაღალი ტემპერატურისა და ნახშირორჟანგის დაბალი კონცენტრაციის პირობებში. ეს არის განსხვავება ფოტოსინთეზსა და ფოტოსუნთქვას შორის.
