Celično dihanje in fotosinteza: procesi, faze in barvila

Vrenje

Mlečnokislinsko vrenje – povzročajo ga mlečnokislinske bakterije; piruvat se pretvori v mlečno kislino ali laktat.

Alkoholno vrenje – piruvat se pretvori v CO₂ in etanol, pri čemer se obnovijo prenašalci vodika.

Celično dihanje

Celično dihanje je sproščanje energije in organskih spojin s pomočjo kisika. Poteka v celicah vseh organizmov in je razdeljeno v tri faze.

Glikoliza

Sprošča se energija z razgradnjo glukoze do piruvata v citoplazmi. Glukozo encim razcepi na dva piruvata. Nastane 2 ATP.

Krebsov cikel

Poteka v notranjosti mitohondrija in omogoča dokončno razgradnjo glukoze. Odcepijo se vodikovi elektroni in protoni, ki se vežejo na prenašalce vodika.

Dihalna veriga

Poteka na notranji mitohondrijski membrani. Vodikovi atomi se prenašajo in pri tem izgubljajo energijo. Med potjo se razcepijo na elektrone in protone, na koncu pa se vežejo na kisik in nastane voda.

Fotosinteza

Fotosinteza poteka v kloroplastih rastlin in cianobakterij. Vsrkajo svetlobo in jo pretvorijo v kemijsko energijo. Same izdelujejo organske snovi iz anorganskih, zato so to hrana za heterotrofe.

Fotosintezna barvila

Barvila vsrkajo določeno valovno dolžino vidne svetlobe in se nahajajo na tilakoidnih membranah. Odbijajo zeleno svetlobo. Razlikujemo jih po tem, katere valovne dolžine svetlobe vsrkajo, po kemijski zgradbi in po absorpciji svetlobe. Med barvila uvrščamo klorofil, karotenoide in cikobiline.

Karotenoidi

Močno obarvani (zeleno, rumeno, oranžno, rdeče) rastlinski pigmenti, topni v maščobah. Pri fotosintezi pomagajo zaščititi pred oksidativnimi poškodbami, ki lahko nastanejo med procesom. Pomembno vlogo imajo v človeški prehrani.

Svetlobna faza

Svetlobo pretvori v kemijsko energijo na tilakoidnih membranah. Pri tem nastajata uporabna energija in O₂.

Temna faza

Poteka redukcija CO₂, nastanejo sladkorji, aminokisline, maščobe ipd. Zelo pomemben encim je rubisko.

Rubisko

Veže CO₂ na sladkor s petimi ogljikovimi atomi. Poteka v stromi kloroplasta.

Kalvinov cikel

Nastajajo izhodne sestavine za glukozo in druge sladkorje. Ti sladkorji nato vstopijo v različne presnovne poti v rastlini.

Poraba glukoze

Del glukoze se porabi za celično dihanje, pri čemer nastane ATP. Večina glukoze se pretvori v škrob, nekaj pa ostane v kloroplastih.

Ostali pojmi

Difuzija poteka, dokler obstaja koncentracijski gradient.

Molekula ATP se v celici uporablja kot koencim in služi kot vir energije v različnih procesih. Je eden izmed končnih produktov v rastlinah in celičnem dihanju. Energija je v molekulah ATP vezana v kemijskih vezeh, sprosti pa se ob odcepu končne fosfatne skupine.

Fizična aktivnost – v mišicah primanjkuje energije, ki se sprosti z razgradnjo glukoze. Če je kisika več, poteka celično dihanje v celicah mišice bolj intenzivno.

Glive kvasovke pri alkoholnem vrenju sproščajo CO₂ in nastaja etanol.

Kromatografija

Kromatografija je metoda, s katero ugotavljamo, koliko barvil je v zelenem listu. Papirna kromatografija temelji na tem, da so različne snovi različno topne v topilu. Topilo se širi po papirju zaradi kapilarnosti.

Retencijski faktor je razmerje med potjo določenega barvila in potjo topila. Pove nam, katera barvila so prisotna v našem ekstraktu.

Pregled vrenja in dihanja

Produkti Krebsovega cikla: ogljikov dioksid, NADH, voda, ATP.

Kje se vrši:

• Alkoholno vrenje: nekatere bakterije in glive kvasovke.
• Mlečnokislinsko vrenje: skeletne mišice in bakterije.