La respiration cellulaire et la photosynthèse sont des processus essentiellement opposés. La photosynthèse est le processus par lequel les organismes fabriquent des composés à haute énergie - le sucre en particulier - grâce à la «réduction» chimique du dioxyde de carbone (CO2). D'autre part, la respiration cellulaire implique la dégradation du glucose et d'autres composés par "oxydation" chimique. La photosynthèse consomme du CO2 et produit de l'oxygène. La respiration cellulaire consomme de l'oxygène et produit du CO2.

Dans la photosynthèse, l'énergie de la lumière est convertie en énergie chimique des liaisons entre les atomes qui alimentent les processus à l'intérieur des cellules. La photosynthèse a émergé dans les organismes il y a 3,5 milliards d'années, a développé des mécanismes biochimiques et biophysiques complexes, et se produit aujourd'hui dans les plantes et les organismes unicellulaires. C'est grâce à la photosynthèse que l'atmosphère et les mers contiennent de l'oxygène.

Dans la photosynthèse, le CO2 et la lumière solaire sont utilisés pour produire du glucose (sucre) et de l'oxygène moléculaire (O2). Cette réaction se déroule en plusieurs étapes en deux étapes: la phase légère et la phase sombre.

En phase légère, l'énergie de la lumière alimente les réactions qui divisent l'eau pour libérer de l'oxygène. Dans le processus, des molécules à haute énergie, ATP et NADPH, sont formées. Les liaisons chimiques dans ces composés stockent l'énergie. L'oxygène est un sous-produit, et cette phase de la photosynthèse est le contraire de la phosphorylation oxydative du processus de respiration cellulaire, discuté ci-dessous, dans lequel l'oxygène est consommé.

La phase sombre de la photosynthèse est également connue sous le nom de Calvin Cycle. Dans cette phase, qui utilise les produits de la phase légère, le CO2 est utilisé pour fabriquer le sucre, le glucose.

Respiration cellulaire

La respiration cellulaire est la décomposition biochimique d'un substrat par oxydation, dans laquelle les électrons sont transférés du substrat à un "accepteur d'électrons", qui peut être l'un quelconque de divers composés, ou atomes d'oxygène. Si le substrat est un composé contenant du carbone et de l'oxygène, tel que le glucose, le dioxyde de carbone (CO2) est produit par la glycolyse, la dégradation du glucose.
La glycolyse, qui a lieu dans le cytoplasme d'une cellule, réduit le glucose en pyruvate, un composé plus "oxydé". S'il y a suffisamment d'oxygène, le pyruvate se déplace dans des organites spécialisés appelés mitochondries. Là, il est décomposé en acétate et CO2. Le CO2 est libéré. L'acétate entre dans un système de réaction connu sous le nom de cycle de Krebs.

Le cycle de Krebs

Dans le cycle de Krebs, l'acétate est encore décomposé de sorte que ses atomes de carbone restants sont libérés sous forme de CO2. C'est l'opposé d'un aspect de la photosynthèse, la liaison des carbones du CO2 ensemble pour faire du sucre. En plus du CO2, le cycle de Krebs et la glycolyse utilisent l'énergie des liaisons chimiques des substrats (tels que le glucose) pour former des composés à haute énergie tels que l'ATP et le GTP, qui sont utilisés par les systèmes cellulaires. Des composés à haute énergie et réduits sont également produits: NADH et FADH2. Ces composés sont les moyens par lesquels les électrons, qui contiennent l'énergie dérivée initialement du glucose ou d'un autre composé alimentaire, sont transférés au processus suivant, appelé chaîne de transport d'électrons.

Chaîne de transport d'électrons et phosphorylation oxydative

Dans la chaîne de transport des électrons, qui se trouve principalement sur les membranes internes des mitochondries dans les cellules animales, des produits réduits tels que NADH et FADH2 sont utilisés pour créer un gradient de protons - un déséquilibre dans la concentration des atomes d'hydrogène non appariés. côté de la membrane par rapport à l'autre. Le gradient de protons, à son tour, conduit à la production de plus d'ATP, dans un processus appelé phosphorylation oxydative.

Dans l'ensemble, la photosynthèse implique l'activation des électrons par l'énergie lumineuse pour réduire (ajouter électrons à) CO2 pour construire un plus grand composé (glucose), produisant de l'oxygène comme sous-produit. D'autre part, la respiration cellulaire consiste à éloigner les électrons d'un substrat (le glucose, par exemple), c'est-à-dire l'oxydation, et à dégrader le substrat pour libérer ses atomes de carbone sous forme de CO2, tandis que l'oxygène est consommé . Ainsi, la photosynthèse et l'oxydation cellulaire sont des processus biochimiques presque opposés.