Hvilke biprodukter af cellulær respiration genbruges ikke?

Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

Planter og dyr arbejder i en finjusteret dans, der hver især giver det, den anden har brug for. Den enes spild bliver ofte den andens ressource, hvilket skaber en sømløs løkke af livet.

Under fotosyntese og respiration genbruges fire nøglemolekyler:

• Kuldioxid (CO₂) – et biprodukt af respiration, absorberet af planter for at syntetisere glukose.
• Oxygen (O₂) – frigivet ved fotosyntese, indåndet af dyr for at drive respiration.
• Glucose (C₆H₁₂O6) – genereret af planter fra CO₂, forbrugt af celler for at frigive energi.
• Vand (H₂O) – produceret i respiration, nødvendig for fotosyntese og mange andre cellulære processer.

Det er dog ikke alle stoffer, der produceres i cellulær respiration, der genanvendes. Nogle betragtes som affald, selvom de stadig kan finde anvendelse i andre sammenhænge.

Fotosyntese

Planter fanger sollys for at bygge mad fra atmosfærisk CO₂. I det første trin høster lysreaktionerne energi og frigiver O₂. Det andet trin, mørkereaktionerne (Calvin-cyklus), bruger ATP og NADPH fra lysstadiet til at fiksere CO₂ til glukose.

Den overordnede reaktion er:

6 CO₂ + 6 H₂O + Lysenergi → C₆H₁₂O6 + 6 O₂

Cellulær respiration

I eukaryoter oxideres glucose fuldstændigt for at generere ATP. Processen omfatter fire hovedfaser:

1. Glykolyse – anaerob spaltning af glucose til pyruvat i cytoplasmaet.
2. Linkreaktion – oxidation af pyruvat til acetyl-CoA, der kommer ind i mitokondrierne.
3. Krebs (citronsyre) cyklus – acetyl-CoA kombineres med oxaloacetat og producerer elektronbærere og ATP.
4. Elektrontransportkæde – oxidativ phosphorylering i den indre mitokondriemembran, der producerer hovedparten af ATP.

Den fuldstændige aerobe reaktion er:

C₆H₁₂O6 + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36–38 ATP

Affaldsprodukter fra cellulær respiration

Når ilt er knapt eller utilgængeligt, tyer celler til fermentering og omdanner pyruvat til biprodukter, der ikke genanvendes i samme vej.

• Mælkesyregæring – pyruvat reduceres til laktat, hvilket regenererer NAD⁺. Lactat kan fjernes af leveren, men betragtes generelt som affald.
• Alkoholisk gæring – i gær omdannes pyruvat til ethanol og CO₂. Mens affald i forbindelse med respiration, har ethanol en udbredt industriel og kulturel betydning.

Disse biprodukter illustrerer, at selv de mest effektive biologiske systemer har output, der ikke umiddelbart genbruges, men alligevel spiller de afgørende roller ud over cellen.