Unterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration
Share
Das Hauptunterschied zwischen photosynthese und photorespiration ist das Photosynthese tritt auf, wenn das RuBisCO-Enzym mit Kohlendioxid reagiert, während die Photorespiration auftritt, wenn das RuBisCO-Enzym mit Sauerstoff reagiert. Darüber hinaus verringert die Photorespiration die Effizienz der Photosynthese.
Photosynthese und Photorespiration sind zwei Prozesse, die bei der Energieerzeugung mit Sonnenlicht in Pflanzen auftreten. RuBisCO ist das zensurierbare Enzym für das Umschalten zwischen zwei Prozessen.
Wichtige Bereiche
1. Was ist Photosynthese?
- Definition, Prozess, Bedeutung
2. Was ist Photorespiration?
- Definition, Prozess, Bedeutung
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Photosynthese und Photorespiration?
- Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration?
- Vergleich der wichtigsten Unterschiede
Schlüsselbegriffe
Kohlendioxid, Dunkelreaktion, Lichtreaktion, Photorespiration, Photosynthese, RuBisCO
Was ist Photosynthese?
Die Photosynthese ist der Prozess, bei dem Glukose aus Kohlendioxid und Wasser erzeugt wird, indem die Energie des Sonnenlichts genutzt wird. Photosynthetische Pigmente wie Chlorophyll, Carotinoide und Phycobiline fangen die Energie des Sonnenlichts ein. In Pflanzen und Algen werden diese Pigmente in Chloroplasten konzentriert. Sauerstoff wird als Nebenprodukt der Photosynthese freigesetzt. Die Photosynthese ist einer der Schlüsselprozesse auf der Erde, die Lichtenergie in chemische Energie umwandeln. Die aus dem Prozess erzeugte Glukose kann verwendet werden, um ATP in einem anderen Prozess zu erzeugen, der als Zellatmung bezeichnet wird.
Der Photosyntheseprozess kann in zwei Teile unterteilt werden: Lichtreaktion und Dunkelreaktion.
Lichtreaktion
Lichtreaktionen treten auf der Thylakoidmembran von Grana auf, die Stapel von Thylakoiden, die in das Stroma eines Chloroplasten eingebettet sind. Photosynthetische Pigmente sind auf der Thylakoidmembran in Photozentren organisiert. Das Photosystem II absorbiert Lichtenergie und den Transport in Photozentren und ermöglicht die Produktion von Elektronen mit hoher Energie. Diese hochenergetischen Elektronen gelangen durch den Cytochrom-b6f-Komplex in das Photosystem I. Sie durchlaufen weiterhin eine Reihe von Ferredoxin-Trägern und produzieren NADPH. Der in den Photosystemen auftretende Elektronenmangel wird durch das Aufspalten von Wassermolekülen in einem als Photolyse bezeichneten Prozess aufgefüllt. Die resultierenden Wasserstoffionen werden zur Herstellung von ATP verwendet.
Abbildung 1: Lichtreaktion
Dunkle Reaktion
Auf die Lichtreaktion folgt die Dunkelreaktion. NADPH und ATP, die durch die Lichtreaktion hergestellt werden, werden hier zur Erzeugung von Glucose aus Kohlendioxid und Wasser verwendet. Die Dunkelreaktion, die während des C3-Zyklus stattfindet, wird auch als Calvin-Zyklus bezeichnet. Sie tritt im Stroma des Chloroplasten ohne Verwendung von Licht auf. Die Fixierung von Kohlenstoff erfolgt im Calvin-Zyklus unter Verwendung des Enzyms RuBisCO (Ribulose-1,5-Bisphosphatcarboxylase / Oxygenase), das ein Kohlenstoffatom aus Kohlendioxid zu RuBP (Ribulose 1,5-Bisphosphat) fixiert, wodurch 3 entsteht -Phosphoglycerat. Einige der 3-Phosphoglyceratmoleküle reduzieren sich unter Bildung von Glucose, während der Rest recycelt wird, um RuBP zu erzeugen. Während des Calvin-Zyklus werden neben Glucose auch 18 ATP und 12 NADPH produziert.
Die Dunkelreaktion, die während des C4-Zyklus stattfindet, wird als Hatch-Slack-Pfad bezeichnet, bei dem Kohlendioxid zuerst in PEP und dann in RuBP fixiert wird.
Was ist Photorespiration?
Photorespiration ist die Hemmung des Calvin-Zyklus in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff. Es führt zum Verlust von bereits fixiertem Kohlendioxid; Daher verringert die Photorespiration die Zuckersynthese und verschwendet die Energie der Zelle. RuBisCOs Fähigkeit, mit Sauerstoff zu binden, ist für die Photorespiration verantwortlich. In Gegenwart von Sauerstoff fügt RuBisCO daher im Calvin-Zyklus anstelle von Kohlendioxid Sauerstoff zum RuBP hinzu. In dieser Reaktion werden zwei Moleküle hergestellt: 3-PGA, das ein Zwischenprodukt des Calvin-Zyklus ist, und Phosphoglycolat, das nicht in den Calvin-Zyklus eintreten kann. Aus diesem Grund stiehlt oder entfernt die Photorespiration Kohlen aus dem Calvin-Zyklus. Darüber hinaus verwenden Pflanzen eine Reihe von Reaktionen, um Phosphoglycolat wiederzugewinnen, wodurch auch die Energie der Zelle gestohlen wird. Daher wird die Photorespiration als eine ineffiziente Methode zur Erzeugung von Energie angesehen.
Abbildung 2: Photorespiration und Calvin-Zyklus
Der C4-Zyklus beseitigt dieses Problem mit der doppelten Fixierung von Kohlendioxid. Es fixiert Kohlendioxid durch PEP-Carboxylase in PEP (Phosphoenolpyruvat), wobei Oxalacetat in Mesophyllzellen entsteht. PEP-Carboxylase hat eine höhere Affinität zu Kohlendioxid und eine geringe Affinität zu Sauerstoff. Dann wird Oxaloacetat in Malat umgewandelt und zu den Bündelhüllzellen transportiert. Malat dissoziiert innerhalb der Bündelzellen in Kohlendioxid und Pyruvat und erhöht die Kohlendioxidkonzentration in der Zelle. In Gegenwart einer hohen Kohlendioxidkonzentration bindet RuBisCO nicht mit Sauerstoff.
Ähnlichkeiten zwischen Photosynthese und Photorespiration
- Photosynthese und Photorespiration sind zwei Prozesse, die während der Produktion von Glukose in Pflanzen ablaufen.
- Sie reagieren leicht.
- Für beide Verfahren wird das Enzym RuBisCO verwendet.
Unterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration
Definition
Die Photosynthese bezieht sich auf den Prozess, bei dem grüne Pflanzen und einige andere Organismen Sonnenlicht verwenden, um Nährstoffe aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren, während durch Photorespiration ein Atmungsprozess bezeichnet wird, bei dem Pflanzen im Licht Sauerstoff aufnehmen und im Gegensatz zum allgemeinen Kohlendioxid abgeben Muster der Photosynthese.
Kohlendioxid / Sauerstoff
Die Photosynthese erfolgt vorwiegend in Gegenwart von Kohlendioxid, während die Photorespiration überwiegend in Gegenwart von Sauerstoff erfolgt. Dies ist ein Hauptunterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration.
Einfluss von Licht
Die Dunkelreaktion der Photosynthese erfolgt in Abwesenheit von Licht in der Nacht, während die Photorespiration in Gegenwart von Licht während des Tages stattfindet.
Art der Pflanzen
Die Photosynthese findet überwiegend in C4-Pflanzen statt, während die Photorespiration überwiegend in C3-Pflanzen auftritt.
RuBisCO-Aktivität
RuBisCO produziert 3-PGA aus RuBP in der Photosynthese, während RuBisCO 3-PGA und Phosphoglycolat aus RuBP bei der Photorespiration produziert.
Kohlenstoff-Fixierung
Die Photosynthese ist der Hauptprozess der Kohlenstoff-Fixierung in Pflanzen, während die Photorespiration einen Teil des bereits fixierten Kohlenstoffs verschwendet.
Energiefixierung
Die Photosynthese ist der Hauptprozess der Energiefixierung in Pflanzen, während die Photorespiration einen Teil der von der Zelle erzeugten Energie verschwendet.
Effizienz
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration ist die Effizienz der Glukoseproduktion. Die Photosynthese ist ein effizienter Prozess zur Erzeugung von Glucose, während die Photorespiration ein weniger effizienter Prozess zur Herstellung von Glucose ist.
Fazit
Photosynthese ist der Prozess, bei dem Glukose aus Kohlendioxid und Wasser erzeugt wird, indem die Energie des Sonnenlichts genutzt wird. Während der Photosynthese bindet das Enzym RuBisCo an Kohlendioxid und fügt es dem RuBP hinzu. Die Photorespiration ist jedoch ein alternatives Verfahren der Photosynthese, bei dem das RuBisCO-Enzym in niedrigen Kohlendioxidkonzentrationen an Sauerstoff bindet. Darüber hinaus ist die Photorespiration ein weniger effizienter Prozess, da sowohl bereits fixierter Kohlenstoff als auch Energie verschwendet wird. Ein wichtiger Unterschied zwischen Photosynthese und Photorespiration ist daher die Effizienz der Glukoseerzeugung.
Referenz:
1. Farabee, M. J. "PHOTOSYNTHESIS." PHOTOSYNTHESIS, hier erhältlich
2. „Fotorespiration“. Khan Academy, Khan Academy, hier erhältlich
Bildhöflichkeit:
1. "Photosynthese-Lichtreaktionsdiagramm" Von BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) über flickr
2. "Vereinfachtes Fotorespirationsdiagramm" Von Rachel Purdon - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
