La photosynthèse et la respiration cellulaire sont utilisées pour produire de l'énergie utilisable pour les plantes et d'autres organismes. Ces processus se produisent au niveau moléculaire à l'intérieur des cellules des organismes. À cette échelle, les molécules contenant de l'énergie sont soumises à des processus métaboliques qui produisent de l'énergie immédiatement utilisable. Une telle source d'énergie est produite dans la photosynthèse; un autre est stocké comme une batterie comme dans la respiration cellulaire.
Photosynthèse
Les plantes reçoivent de l'énergie lumineuse à travers de petits pores sur leurs feuilles appelés stomates et les convertissent en organites appelés chloroplastes, situés dans les cellules végétales. dans les feuilles et les tiges vertes. Les organites sont des parties spécialisées d'une cellule fonctionnant à la manière d'un organe. L'énergie est utilisée dans ce processus pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en hydrates de carbone tels que le glucose et l'oxygène moléculaire.
La photosynthèse est un processus métabolique en deux parties. Les deux voies sont la réaction de fixation d'énergie et la réaction de fixation du carbone. Le premier produit des molécules d'adénosine triphosphate (ATP) et de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH). Les deux molécules contiennent de l'énergie et sont utilisées dans la réaction de fixation du carbone pour former du glucose.
Dans la réaction fixatrice d'énergie de la photosynthèse, les électrons traversent des coenzymes et des molécules où ils libèrent leur énergie. La plupart des électrons passent le long de la chaîne, mais une partie de cette énergie est utilisée pour déplacer les protons sous forme d'hydrogène à travers la membrane thylacoïdienne à l'intérieur du chloroplaste. L'énergie retenue est ensuite utilisée pour synthétiser l'ATP et le NADPH.
Réaction de fixation du carbone
Lors de la réaction de fixation du carbone, l'énergie dans l'ATP et le NADPH produite dans la réaction fixatrice d'énergie est utilisé pour convertir les hydrates de carbone en glucose et autres sucres et substances organiques. Cela se produit à travers le cycle de Calvin, nommé pour le chercheur Melvin Calvin. Le cycle utilise du dioxyde de carbone acquis de l'atmosphère. L'hydrogène du NADPH, le carbone du dioxyde de carbone et l'oxygène de l'eau se combinent pour former les molécules de glucose dénommées C6H12O6.
Respiration cellulaire
Les organismes utilisent la respiration cellulaire pour convertir les hydrates de carbone en énergie. Ce processus se produit dans le cytoplasme de la cellule. L'énergie libérée par les glucides est stockée dans les molécules d'ATP. Ces molécules sont formées en utilisant l'énergie obtenue à partir des hydrates de carbone pour combiner les molécules d'adénosine diphosphate (ADP) et les ions phosphate. Les cellules utilisent ensuite cette énergie stockée pour divers processus dépendant de l'énergie.
L'eau et le dioxyde de carbone sont également produits pendant la respiration cellulaire. Le processus qui produit ces trois produits est composé de quatre parties: la glycolyse, le cycle de Krebs, le système de transport d'électrons et la chimiosmose.
Glycolose
Pendant la glycolyse, le glucose est décomposé en deux acides pyruviques molécules. Deux molécules d'ATP sont produites au cours de ce processus. Deux molécules de nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) qui seront utilisées dans le système de transport d'électrons sont également produites durant la glycolyse.
Cycle de Krebs
Dans le cycle de Krebs, deux molécules d'acide pyruvique produites pendant la glycolyse sont utilisés pour former NADH. Cela se produit lorsque de l'hydrogène est ajouté au NAD. Deux molécules d'ATP sont également produites pendant le cycle de Krebs. Les atomes de carbone libérés dans le processus se combinent avec l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Six molécules de dioxyde de carbone sont libérées lorsque le cycle est terminé. Ces six molécules correspondent aux six atomes de carbone du glucose initialement utilisés dans la glycolyse.
Système de transport électronique
Les cytochromes (pigments cellulaires) et les coenzymes dans les mitochondries forment le système de transport des électrons. Les électrons provenant du NAD sont transportés à travers ces molécules de transport et de transfert. À certains points du système, des protons sous forme d'atomes d'hydrogène provenant du NADH sont transportés à travers une membrane et libérés dans la zone externe des mitochondries. L'oxygène est le dernier accepteur d'électrons dans la chaîne. Quand il reçoit un électron, l'oxygène se lie à l'hydrogène libéré pour former de l'eau.
