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Les plantes et les animaux travaillent dans une danse finement réglée, chacun fournissant ce dont l'autre a besoin. Les déchets de l'un deviennent souvent la ressource de l'autre, créant ainsi une boucle de vie harmonieuse.
Lors de la photosynthèse et de la respiration, quatre molécules clés sont recyclées :
Cependant, toutes les substances produites lors de la respiration cellulaire ne sont pas recyclées. Certains sont considérés comme des déchets, même s'ils peuvent encore trouver des utilisations dans d'autres contextes.
Les plantes captent la lumière du soleil pour produire de la nourriture à partir du CO₂ atmosphérique. Dans un premier temps, les réactions lumineuses récupèrent de l’énergie et libèrent de l’O₂. La deuxième étape, les réactions sombres (cycle de Calvin), utilise l'ATP et le NADPH de l'étape claire pour fixer le CO₂ en glucose.
La réaction globale est :
6 CO₂ + 6 H₂O + Énergie lumineuse → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Chez les eucaryotes, le glucose est entièrement oxydé pour générer de l'ATP. Le processus comprend quatre phases principales :
La réaction aérobie complète est :
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36-38 ATP
Lorsque l'oxygène est rare ou indisponible, les cellules ont recours à la fermentation, transformant le pyruvate en sous-produits qui ne sont pas recyclés selon la même voie.
Ces sous-produits illustrent que même les systèmes biologiques les plus efficaces produisent des résultats qui ne sont pas immédiatement réutilisés, mais qui jouent pourtant un rôle crucial au-delà de la cellule.