Ključna razlika med fotosintezo in kemosintezo je, da je fotosinteza proces pretvorbe energije sončne svetlobe v ogljikove hidrate s fotoavtotrofi, medtem ko je kemosinteza proces pretvorbe kemične energije anorganskih spojin ali metana v organske spojine s pomočjo kemoavtotrofov.
Fotosinteza in kemosinteza sta dva pomembna procesa, ki živim organizmom omogočata, da proizvajajo hrano zase. Tako fotosinteza kot kemosinteza pomagata vzdrževati žive organizme. Čeprav oba procesa uporabljata CO2 in proizvajata organske spojine, se razlikujeta od več značilnosti, kot je obravnavano v članku. Kot pove že ime, fotografija pomeni sončno svetlobo, kemoterapija pa kemikalijo. Zato sončna svetloba zagotavlja energijo za fotosintezo, medtem ko kemična energija anorganskih spojin zagotavlja energijo za kemosintezo.
Kaj je fotosinteza?
Fotosinteza je presnovni proces, s katerim fotoavtotrofi pretvarjajo sončno energijo v kemično energijo v organskih spojinah, kot so ogljikovi hidrati, z uporabo ogljikovega dioksida in vode kot surovin v prisotnosti klorofila. Pri fotosintezi obstajata dva glavna procesa; svetlobna reakcija in temna reakcija.
Svetlobna reakcija fotosinteze
Svetlobna reakcija poteka v tilakoidni membrani. Pri svetlobni reakciji pigmentne molekule absorbirajo svetlobno energijo in se prenesejo na molekule klorofila P680 v reakcijskem središču fotosistema II. Ko P680 absorbira energijo, njegovi elektroni pridobijo visoko energijo in postanejo okrepljeni. Primarni akceptorji elektronov poberejo te visokoenergijske elektrone in preidejo skozi vrsto nosilnih molekul, kot je citokrom, in končno preidejo v fotosistem I. Ko gredo elektroni skozi nosilne molekule, se na vsakem koraku sprosti energija, sproščena energija pa se shrani v obliki ATP. To je proces, imenovan fotofosforilacija.
Hkrati se molekule vode s svetlobno energijo razcepijo na O2, in gre za proces, ki se imenuje fotoliza vode. Ko se štiri molekule vode razdelijo, nastanejo 2 molekuli kisika, 4 protoni in 4 elektroni. Proizvedeni elektroni iz fotolize nadomestijo izgubljene elektrone PS II. Sčasoma se proizvedeni kisik sprosti v ozračje.
Potem, ko PS I pridobi energijo, se tudi njeni elektroni vzbujajo v visoke energijske nivoje. Akceptorji elektronov sprejmejo te elektrone in preidejo v molekule NADP. Nato se molekule NADP reducirajo v NADPH2 molekul.
Slika 01: Fotosinteza
Temna reakcija fotosinteze
Temna reakcija (Calvinov cikel) poteka v stromi kloroplasta. Začne se s spojino C 5, imenovano ribuloza bisfosfat. Ribulozni bisfosfat sprejme ogljikov dioksid in se pretvori v dve molekuli fosfoglicerata (PGA). PGA je prvi stabilen produkt tega procesa fotosinteze in je tudi prvi ogljikov hidrat. PGA se nato reducira v PGAL in ta pretvorba uporabi ves NADPH2 in del ATP, ki nastane med svetlobno reakcijo. Na tej točki se kompleksni ogljikovi hidrati, kot sta glukoza in saharoza, proizvajajo iz enega dela PGA, medtem ko se preostali PGA uporablja za ustvarjanje RuBP. Podobno temna reakcija poteka ciklično.
Kaj je kemosinteza?
Kemosinteza je proces, s katerim kemoavtotrofi proizvajajo hrano (ogljikove hidrate) zanje. Za razliko od fotosinteze kemosinteza ne potrebuje sončne svetlobe. Zato se pojavlja v temnih razmerah, večinoma v globokem morju blizu hidrotermalnih vrelcev.
Slika 02: Kemosinteza
Zato se med kemosintezo kemična energija anorganskih spojin, kot so vodikov plin, vodikov sulfid ali metan, pretvori v ogljikove hidrate. Ta vrsta proizvodnje hrane zaposluje predvsem prokarionte, kot so gama in epsilon proteobakterije, ki oksidirajo žveplo, Aquificae, metanogene arheje in nevtrofilne bakterije, ki oksidirajo železo. Poleg tega kemosinteza povzroči žveplove spojine kot stranske produkte.
Kakšne so podobnosti med fotosintezo in kemosintezo?
- Tako fotosinteza kot kemosinteza proizvajata hrano ali ogljikove hidrate.
- Energijo pretvarjajo v organsko snov.
- V teh procesih poteka vrsta reakcij.
- Poleg tega oba procesa uporabljata CO2.
- Poleg tega oba procesa pomagata spodbujati in ohranjati življenje na Zemlji.
Kakšna je razlika med fotosintezo in kemosintezo?
Fotosinteza je proces, ki uporablja sončno svetlobo za proizvodnjo ogljikovih hidratov v rastlinah, algah in cianobakterijah. Po drugi strani pa je kemosinteza proces, ki uporablja energijo anorganskih spojin za proizvodnjo ogljikovih hidratov s strani bakterij. Zato je to ključna razlika med fotosintezo in kemosintezo. Fotoavtotrofi izvajajo fotosintezo, medtem ko kemoavtotrofi izvajajo kemosintezo. Poleg tega se fotosinteza pojavi, ko je prisotna sončna svetloba, medtem ko se kemosinteza pojavi v temnih razmerah, večinoma na morskem dnu blizu hidrotermalnih vrelcev. Tako je še ena razlika med fotosintezo in kemosintezo.
Poleg tega je še ena razlika med fotosintezo in kemosintezo ta, da je za izvedbo fotosinteze nujna prisotnost klorofilnih pigmentov, medtem ko kemosinteza ne potrebuje klorofilov. Poleg tega fotosinteza proizvaja kisik kot stranski produkt, medtem ko kemosinteza proizvaja žveplove spojine kot stranske produkte.
Spodnja infografika o razlikah med fotosintezo in kemosintezo prikazuje več razlik med obema procesoma.
Povzetek – fotosinteza proti kemosintezi
Fotosinteza in kemosinteza sta dva procesa, ki ju organizmi uporabljajo za proizvodnjo glukoze. Ta dva procesa sta izjemno pomembna, saj zagotavljata hrano za vse žive organizme, vključno z živalmi. Ključna razlika med fotosintezo in kemosintezo je vir energije. Fotosinteza izkorišča energijo sončne svetlobe, medtem ko kemosinteza izkorišča energijo anorganskih spojin, kot so H2, H2S, metan itd. Fotoavtotrofi proizvajajo glukozo s fotosintezo, medtem ko kemoavtotrofi proizvajajo glukozo s kemosintezo. Poleg tega fotosinteza povzroči nastanek kisika kot stranskega produkta, medtem ko kemosinteza povzroči nastanek žveplovih spojin kot stranskih produktov. To je torej povzetek fotosinteze in kemosinteze.
