Differenza tra fotosintesi e fotorespirazione
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Il differenza principale tra la fotosintesi e la fotorespirazione è che il la fotosintesi si verifica quando l'enzima RuBisCO reagisce con il biossido di carbonio mentre la fotorespirazione si verifica quando l'enzima RuBisCO reagisce con l'ossigeno. Inoltre, la fotorespirazione riduce l'efficienza della fotosintesi.
La fotosintesi e la fotorespirazione sono due processi che si verificano durante la produzione di energia utilizzando la luce solare nelle piante. RuBisCO è l'enzima censurabile per il passaggio tra due processi.
Aree chiave coperte
1. Cos'è la fotosintesi
- Definizione, processo, importanza
2. Cos'è la fotorespirazione
- Definizione, processo, importanza
3. Quali sono le somiglianze tra fotosintesi e fotorespirazione
- Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra fotosintesi e fotorespirazione
- Confronto tra le principali differenze
Parole chiave
Anidride carbonica, Reazione scura, Reazione leggera, Fotorespirazione, Fotosintesi, RuBisCO
Cos'è la fotosintesi
La fotosintesi è il processo che produce glucosio a partire dal biossido di carbonio e dall'acqua usando l'energia della luce solare. Pigmenti fotosintetici come clorofilla, carotenoidi e ficobilini intrappolano l'energia della luce solare. Nelle piante e nelle alghe, questi pigmenti sono concentrati in cloroplasti. L'ossigeno viene rilasciato come sottoprodotto della fotosintesi. La fotosintesi è uno dei processi chiave che avvengono sulla terra, convertendo l'energia luminosa in energia chimica. Il glucosio prodotto dal processo può essere utilizzato per produrre ATP in un altro processo chiamato respirazione cellulare.
Il processo di fotosintesi può essere diviso in due: reazione leggera e reazione oscura.
Light Reaction
La reazione leggera si verifica sulla membrana tilacoide di grana, le pile di thylakoid incorporate nello stroma di un cloroplasto. I pigmenti fotosintetici sono organizzati in fotocannacoli sulla membrana tilacoide. Photosystem II assorbe l'energia della luce e la trasporta nei fotocentri, consentendo la produzione di elettroni ad alta energia. Questi elettroni ad alta energia si spostano nel fotosistema I attraverso il complesso del citocromo b6f. Si spostano ulteriormente attraverso una serie di portatori di ferredoxina, producendo NADPH. La carenza di elettroni che si verifica nei fotosistemi viene riempita dividendo le molecole d'acqua in un processo chiamato fotolisi. Gli ioni idrogeno risultanti sono utilizzati nella produzione di ATP.
Figura 1: reazione alla luce
Dark Reaction
La reazione leggera è seguita dalla reazione oscura. Qui, NADPH e ATP prodotti dalla reazione alla luce vengono utilizzati per produrre glucosio dal biossido di carbonio e dall'acqua. La reazione oscura, che avviene attraverso il ciclo C3, è anche chiamata ciclo di Calvin e si verifica nello stroma del cloroplasto senza l'uso della luce. La fissazione del carbonio avviene nel ciclo di Calvin con l'uso dell'enzima, RuBisCO (ribosio-1,5-bisfosfato carbossilasi / ossigenasi), che corregge un atomo di carbonio da anidride carbonica in RuBP (ribulosio 1,5-bifosfato), producendo 3 -phosphoglycerate. Alcune molecole di 3-fosfogliceridi si riducono per formare glucosio mentre il riposo viene riciclato per produrre RuBP. Oltre al glucosio, durante il ciclo di Calvin vengono prodotti anche 18 ATP e 12 NADPH.
La reazione al buio, che avviene attraverso il ciclo C4, è chiamata la via Hatch-Slack in cui il biossido di carbonio viene fissato prima in PEP e poi in RuBP.
Cos'è la fotorespirazione
La fotorespirazione è l'inibizione del ciclo di Calvin in presenza di ossigeno in eccesso. Porta alla perdita di anidride carbonica già fissa; quindi, la fotorespirazione diminuisce la sintesi dello zucchero e spreca l'energia della cellula. La capacità di RuBisCO di legare con l'ossigeno è responsabile della fotorespirazione. Quindi, in presenza di ossigeno, RuBisCO aggiunge ossigeno al RuBP nel ciclo di Calvin invece che di anidride carbonica. In questa reazione vengono prodotte due molecole: 3-PGA, che è un intermedio del ciclo di Calvin, e fosfoglicolato, che non può entrare nel ciclo di Calvin. Per questo motivo, la fotorespirazione ruba o rimuove i carboidrati dal ciclo di Calvin. Inoltre, le piante usano una serie di reazioni per recuperare il fosfoglicolato, che ruba anche l'energia della cellula. Pertanto, la fotorespirazione è considerata un metodo inefficiente per produrre energia.
Figura 2: fotorespirazione e ciclo di Calvin
Il ciclo C4 elimina questo problema con la doppia fissazione del biossido di carbonio. Corregge l'anidride carbonica in PEP (fosfoenolpiruvato) mediante la carbossilasi PEP, producendo ossalacetato nelle cellule del mesofillo. La carbossilasi PEP ha una maggiore affinità con il diossido di carbonio e una scarsa affinità con l'ossigeno. Quindi, l'ossalacetato viene convertito in malato e trasportato alle cellule del fagotto. Il malato si dissocia in anidride carbonica e piruvato all'interno delle cellule del fagotto, aumentando la concentrazione di anidride carbonica all'interno della cellula. In presenza di alte concentrazioni di biossido di carbonio, RuBisCO non si lega con l'ossigeno.
Somiglianze tra fotosintesi e fotorespirazione
- La fotosintesi e la fotorespirazione sono due processi che si verificano durante la produzione di glucosio nelle piante.
- Subiscono una leggera reazione.
- Entrambi i processi ottengono l'uso dell'enzima RuBisCO.
Differenza tra fotosintesi e fotorespirazione
Definizione
La fotosintesi si riferisce al processo mediante il quale le piante verdi e alcuni altri organismi usano la luce solare per sintetizzare i nutrienti dal biossido di carbonio e dall'acqua mentre la fotorespirazione si riferisce a un processo respiratorio mediante il quale le piante assorbono ossigeno alla luce e rilasciano anidride carbonica, contrariamente al generale modello di fotosintesi.
Anidride carbonica / ossigeno
La fotosintesi avviene prevalentemente in presenza di anidride carbonica mentre la fotorespirazione avviene prevalentemente in presenza di ossigeno. Questa è una delle principali differenze tra la fotosintesi e la fotorespirazione.
Influenza della luce
La reazione oscura della fotosintesi avviene in assenza di luce, di notte mentre la fotorespirazione avviene in presenza di luce, durante il giorno.
Tipo di piante
La fotosintesi si verifica prevalentemente nelle piante C4 mentre la fotorespirazione si verifica prevalentemente nelle piante C3.
Attività RuBisCO
RuBisCO produce 3-PGA da RuBP nella fotosintesi mentre RuBisCO produce 3-PGA e fosfoglicolato da RuBP in fotorespirazione.
Fissazione al carbonio
La fotosintesi è il principale processo di fissazione del carbonio nelle piante mentre la fotorespirazione spreca parte del carbonio già fissato.
Fissazione energetica
La fotosintesi è il principale processo di fissazione dell'energia nelle piante mentre la fotorespirazione spreca parte dell'energia prodotta dalla cellula.
Efficienza
Un'altra importante differenza tra la fotosintesi e la fotorespirazione è l'efficienza della produzione di glucosio. La fotosintesi è un processo efficiente di produzione di glucosio mentre la fotorespirazione è un processo meno efficiente di produzione di glucosio.
Conclusione
La fotosintesi è il processo coinvolto nella produzione di glucosio da anidride carbonica e acqua utilizzando l'energia della luce solare. Durante la fotosintesi, l'enzima, RuBisCo si lega con anidride carbonica, aggiungendolo a RuBP. Tuttavia, la fotorespirazione è un processo alternativo di fotosintesi in cui l'enzima RuBisCO si lega all'ossigeno nelle basse concentrazioni di anidride carbonica. Inoltre, la fotorespirazione è un processo meno efficiente poiché spreca carbonio e energia già fissi. Quindi, un'importante differenza tra la fotosintesi e la fotorespirazione è l'efficienza della produzione di glucosio.
Riferimento:
1. Farabee, M J. "FOTOSINTESI." FOTOSINTESI, disponibile qui
2. "Fotorespirazione". Khan Academy, Khan Academy, disponibile qui
Cortesia dell'immagine:
1. "Diagramma di reazione alla luce della fotosintesi" di BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via flickr
2. "Diagramma di fotorespirazione semplificato" di Rachel Purdon - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
