Ključna razlika med fotosintezo in fotorespiracijo je, da je fotosinteza proces, pri katerem fotoavtotrofi, predvsem zelene rastline, alge in cianobakterije, proizvajajo ogljikove hidrate in kisik iz ogljikovega dioksida in vode z uporabo energije sončne svetlobe, medtem ko je fotorespiracija stran reakcija, pri kateri encim RuBisCO oksigenira RuBP, kar povzroči, da se nekaj energije, ki jo proizvede fotosinteza, izgubi.
Fotosinteza in fotorespiracija sta dva procesa, ki potekata v rastlinah. Vendar je fotosinteza pomemben proces, medtem ko je fotorespiracija potraten proces. Nekaj energije in vezanega ogljika se izgubi zaradi fotorespiracije z encimom, imenovanim RuBP oksigenaza-karboksilaza. Zato lahko fotorespiracijo imenujemo proces, ki zmanjša učinkovitost fotosinteze v rastlinah.
Kaj je fotosinteza?
Fotosinteza je proces, pri katerem zelene rastline, cianobakterije in alge pretvorijo svetlobno energijo v kemično energijo. To je edinstven proces, ki se pojavlja le pri fotoavtotrofih. Ti organizmi zajemajo energijo iz sončne svetlobe in jo pretvarjajo v kemično energijo v obliki ogljikovih hidratov, ki jih organizmi lahko uporabijo kot svojo hrano. Fotosintetični organizmi za svojo hrano niso odvisni od drugih organizmov, za razliko od ljudi in drugih heterotrofov. Svojo hrano proizvajajo s fotosintezo in drugim zagotavljajo tisto, kar so pridelali. Pri rastlinah fotosinteza poteka v organelu, imenovanem kloroplast.
Slika 01: Fotosinteza
Pigmenti, imenovani klorofili, ki sodelujejo pri zajemanju svetlobe. Listi rastlin so glavna mesta fotosinteze v rastlinah. Struktura listov podpira učinkovito fotosintezo z zmanjšanjem izgube vode in z učinkovito izmenjavo plinov preko želc. V več korakih se ogljikov dioksid in voda pretvorita v glukozo in kisik z uporabo energije sončne svetlobe. Pri fotosintezi obstajata dve glavni reakciji. So svetlobno odvisne reakcije (svetlobna reakcija) in svetlobno neodvisne reakcije (temna reakcija ali Calvinov cikel). Svetlobna reakcija proizvaja ATP in NADPH, temna reakcija pa proizvaja molekule sladkorja z uporabo produktov svetlobne reakcije. Calvinov cikel poteka skozi tri glavne korake, in sicer karboksilacijo, redukcijo in regeneracijo. Kot stranski produkt se kisik sprosti v ozračje in to je molekularni kisik, ki ga dihamo. Ko organizmi potrebujejo energijo, razgradijo te molekule sladkorja, predvsem glukozo, in proizvedejo ATP (energijske molekule) za svoje celične procese.
Kaj je fotorespiracija?
Fotorespiracija je stranska reakcija Calvinovega cikla. Med Calvinovim ciklom en glavni encim, imenovan RuBP oksigenaza – karboksilaza (rubisco) pretvori RuBP v fosfogliceraldehid z vključitvijo ogljikovega dioksida. To je normalen proces proizvodnje molekule glukoze. Vendar ima ta encim sposobnost, da namesto ogljikovega dioksida vključi kisik. To pomeni, da lahko Rubisco kot substrat uporablja kisik namesto ogljikovega dioksida. Ko se to zgodi, sproži zgoraj imenovani proces fotorespiracija. Fotorespiracija dejansko zapravlja energijo in nekaj vezanega ogljika.
Slika 02: Fotorespiracija
Poleg tega zmanjša sintezo molekul sladkorja (zmanjša število molekul sladkorja, ki jih lahko proizvede normalni Calvinov cikel). Fotorespiracija je naklonjena številnim pogojem, kot je nizek ogljikov dioksid: razmerje kisika, visoka temperatura itd. Ko se temperatura poveča, ima encim rubisco večjo afiniteto do kisika kot ogljikov dioksid. Zato so rastline, ki rastejo v vročih in suhih razmerah, bolj podvržene fotorespiraciji kot rastline, ki rastejo na drugih območjih. Vendar pa plošče kažejo različne prilagoditve in mehanizme za zmanjšanje fotorespiracije in izgube energije. En primer so rastline C4.
Kakšne so podobnosti med fotosintezo in fotorespiracijo?
- Oboje se pojavlja v rastlinah.
- Sončna svetloba sodeluje pri fotosintezi in fotorespiraciji.
- Oba uporabljata encime.
- Pojavijo se znotraj celičnih organelov.
Kakšna je razlika med fotosintezo in fotorespiracijo?
Fotosinteza in fotorespiracija sta dva procesa, ki potekata v rastlinah. Fotosinteza proizvaja hrano, medtem ko fotorespiracija odpravlja produkte fotosinteze. Nekatere rastline, ki rastejo v vročih in suhih razmerah, so bolj izpostavljene fotorespiraciji. Zato poskušajo rastline čim bolj zmanjšati fotorespiracijo s sprejetjem več mehanizmov.
Spodnja infografika predstavlja več podrobnosti o razliki med fotosintezo in fotorespiracijo v obliki tabele.
Povzetek – Fotosinteza proti fotorespiraciji
Fotosinteza fiksira ogljikov dioksid, medtem ko fotorespiracija zapravi del vezanega ogljika s fotosintezo. Oba procesa poganjajo encimi. Med fotosintezo se svetlobna energija pretvori v kemično energijo fotoavtotrofov. Potrebuje sončno svetlobo, zelene barvne pigmente, ogljikov dioksid in vodo. Po drugi strani pa fotorespiracija deluje kot stranska reakcija Calvinovega cikla, v katerem encim rubisco pretvori RuBP v PGA in PG z vključitvijo O2 namesto CO2Fotorespiracija se pojavi pri visoki temperaturi in nizkih koncentracijah ogljikovega dioksida. To je razlika med fotosintezo in fotorespiracijo.
