Kluczowa różnica między fotosyntezą a fotooddychaniem polega na tym, że fotosynteza to proces, w którym fotoautotrofy, głównie rośliny zielone, algi i cyjanobakterie, wytwarzają węglowodany i tlen z dwutlenku węgla i wody, wykorzystując energię ze światła słonecznego, podczas gdy fotooddychanie jest ubocznym reakcja, w której enzym RuBisCO dotlenia RuBP, powodując marnowanie części energii wytworzonej przez fotosyntezę.
Fotosynteza i fotooddychanie to dwa procesy zachodzące w roślinach. Jednak fotosynteza jest ważnym procesem, podczas gdy fotooddychanie jest procesem marnotrawnym. Część energii i węgla związanego jest marnowana przez fotooddychanie przez enzym zwany karboksylazą oksygenazy RuBP. Stąd fotooddychanie można nazwać procesem, który zmniejsza wydajność fotosyntezy u roślin.
Co to jest fotosynteza?
Fotosynteza to proces, w którym rośliny zielone, sinice i glony przekształcają energię świetlną w energię chemiczną. To unikalny proces występujący tylko w fotoautotrofach. Organizmy te wychwytują energię ze światła słonecznego i przekształcają ją w energię chemiczną w postaci węglowodanów, które organizmy mogą wykorzystać jako pokarm. Organizmy fotosyntetyczne nie są zależne od innych organizmów, jeśli chodzi o pożywienie, w przeciwieństwie do ludzi i innych heterotrofów. Produkują własną żywność poprzez fotosyntezę i dostarczają innym to, co wyprodukowali. W roślinach fotosynteza zachodzi w organelli zwanych chloroplastami.
Rysunek 01: Fotosynteza
Pigmenty zwane chlorofilami służą do przechwytywania światła. Liście roślin są głównymi miejscami fotosyntezy w roślinach. Struktura liścia wspiera wydajną fotosyntezę, minimalizując utratę wody i przeprowadzając wydajną wymianę gazową przez aparaty szparkowe. W kilku etapach dwutlenek węgla i woda przekształcają się w glukozę i tlen, wykorzystując energię światła słonecznego. W fotosyntezie zachodzą dwie główne reakcje. Są reakcją zależną od światła (reakcja jasna) i reakcją niezależną od światła (reakcja ciemna lub cykl Calvina). Reakcja jasna wytwarza ATP i NADPH, podczas gdy reakcja ciemna wytwarza cząsteczki cukru wykorzystujące produkty reakcji jasnej. Cykl Calvina przebiega przez trzy główne etapy, a mianowicie karboksylację, redukcję i regenerację. Jako produkt uboczny tlen jest uwalniany do atmosfery i jest to tlen cząsteczkowy, którym oddychamy. Kiedy organizmy potrzebują energii, rozbijają te cząsteczki cukru, głównie glukozę i wytwarzają ATP (cząsteczki energii) dla swoich procesów komórkowych.
Co to jest fotooddychanie?
Fotooddychanie to reakcja uboczna cyklu Calvina. Podczas cyklu Calvina jeden główny enzym zwany oksydazą RuBP – karboksylaza (rubisco) przekształca RuBP w aldehyd fosfoglicerynowy poprzez włączenie dwutlenku węgla. Jest to normalny proces wytwarzania cząsteczki glukozy. Enzym ten ma jednak zdolność inkorporowania tlenu zamiast dwutlenku węgla. Oznacza to, że Rubisco może wykorzystywać tlen jako substrat zamiast dwutlenku węgla. Kiedy to nastąpi, inicjuje tzw. proces fotooddychania. Fotooddychanie faktycznie marnuje energię i część związanego węgla.
Rysunek 02: Fotooddychanie
Ponadto zmniejsza syntezę cząsteczek cukru (zmniejsza liczbę cząsteczek cukru, które mogą być wytworzone w normalnym cyklu Calvina). Fotooddychanie sprzyja kilku warunkom, takim jak niski poziom dwutlenku węgla: stosunek tlenu, wysoka temperatura itp. Gdy temperatura wzrasta, enzym rubisco ma większe powinowactwo do tlenu niż dwutlenek węgla. Stąd rośliny rosnące w gorących i suchych warunkach ulegają fotooddychaniu bardziej niż rośliny uprawiane na innych obszarach. Jednak płytki wykazują różne adaptacje i mechanizmy minimalizujące fotooddychanie i utratę energii. Jednym z przykładów są rośliny C4.
Jakie są podobieństwa między fotosyntezą a fotooddychaniem?
- Oba występują w roślinach.
- Światło słoneczne jest zaangażowane w fotosyntezę i fotooddychanie.
- Oba wykorzystują enzymy.
- Występują w organellach komórkowych.
Jaka jest różnica między fotosyntezą a fotooddychaniem?
Fotosynteza i fotooddychanie to dwa procesy zachodzące w roślinach. Fotosynteza wytwarza żywność, podczas gdy fotooddychanie marnuje produkty fotosyntezy. Niektóre rośliny, które rosną w gorących i suchych warunkach, są bardziej podatne na fotooddychanie. Dlatego rośliny starają się zminimalizować fotooddychanie, stosując kilka mechanizmów.
Poniższa infografika przedstawia więcej szczegółów na temat różnicy między fotosyntezą a fotooddychaniem w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – fotosynteza a fotooddychanie
Fotosynteza wiąże dwutlenek węgla, podczas gdy fotooddychanie marnuje część związanego węgla przez fotosyntezę. Oba procesy są napędzane enzymami. Podczas fotosyntezy energia świetlna zamienia się w energię chemiczną przez fotoautotrofy. Potrzebuje światła słonecznego, zielonych pigmentów, dwutlenku węgla i wody. Z drugiej strony, fotooddychanie działa jako reakcja uboczna cyklu Calvina, w którym enzym rubisco przekształca RuBP w PGA i PG poprzez włączenie O2zamiast CO2Fotooddychanie zachodzi w wysokiej temperaturze i przy niskim stężeniu dwutlenku węgla. To jest różnica między fotosyntezą a fotooddychaniem.
