主要区别 - 光合作用与细胞呼吸

光合作用和细胞呼吸是生态系统能量转换中发生的两个基本代谢过程。在光合作用过程中，二氧化碳和水在阳光的帮助下用于合成有机化合物。这种有机化合物可以被细胞用作食物。在细胞呼吸过程中，分解食物会产生 ATP 形式的能量。这 主要区别 光合作用和细胞呼吸之间的关系是 光合作用是一个合成代谢过程，其中发生有机化合物的合成，储存能量 然而 细胞呼吸是一个分解代谢过程，其中储存的有机化合物被利用，产生能量.

本文探讨，

1.什么是光合作用 – 定义、特征、类型、过程 2. 什么是细胞呼吸 – 定义、特征、类型、过程 3.光合作用和细胞呼吸有什么区别

什么是光合作用

光合作用是通过从阳光中获取能量从二氧化碳和水生产葡萄糖。氧气是光合作用的副产品。叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素等色素用于捕获光能。因此，在光合作用过程中，光能转化为潜在的化学能。随后，葡萄糖为细胞中的所有细胞过程提供代谢能量。

光合作用的类型

有氧光合作用 和 缺氧光合作用 是地球上发现的两种光合作用。植物、藻类和蓝藻进行含氧光合作用，而紫硫细菌和绿硫细菌进行无氧光合作用。有氧光合作用中的电子供体是水，而无氧光合作用中的电子供体是硫化氢等变体而不是水。因此，在无氧光合作用中，氧气不会作为副产物释放。有氧和无氧光合作用的化学反应如下所示。

图 1：植物中的光合作用

在植物中，光合作用发生在称为叶绿体的特殊质体中，这些质体存在于光合细胞的细胞质中。光合作用发生在叶绿体的类囊体膜和基质区域。光合作用的第一阶段是 光反应.在谷物的类囊体膜中，发现了光心，组织了其中的光合色素。光被光系统 I 和 II 吸收，这是在类囊体膜中发现的两种蛋白质复合物，吸收的光被转移到光心。产生的高能电子被转移到第三种蛋白质复合物，细胞色素 bf 复合物。 PSI 中的高能电子被转移到一系列铁氧还蛋白载体中，最终这些电子被 NADPH 还原酶转移到 NADP+，形成 NADP。在光反应过程中，通过分解水产生氧气，同时产生 NADP 和 ATP。

光合作用的第二阶段是 暗反应，其中光反应中产生的 NADPH 和 ATP 被用作合成葡萄糖的能源。暗反应发生在基质中。暗反应也称为 卡尔文循环.除葡萄糖外，卡尔文循环还会产生 18 个 ATP 和 12 个 NADPH。卡尔文循环本身使用了 18 个 ATP。 12 NADPH 包含 24 个电子，这些电子被传输到 电子传递链，这是光合作用的第三阶段。类囊体膜上的 ATP 合酶将 24 个电子转移到 12 个水分子中，产生 6 个氧分子。这个电子传输过程称为 光磷酸化.光合作用过程如图2所示。

图 2：光合作用机制

什么是细胞呼吸

细胞呼吸是将生化能转化为ATP能量的过程，消除二氧化碳和水等废物。它发生在生活在地球上的所有生物中。生物体内储存的食物，如碳水化合物、脂肪和蛋白质，通过细胞呼吸以葡萄糖的形式使用。

细胞呼吸的类型

有氧呼吸和无氧呼吸是地球上发现的两种呼吸类型。在 有氧呼吸，氧化剂或最终的电子受体是分子氧。一个葡萄糖分子所含的能量足以通过氧化磷酸化产生 30 个 ATP。期间 无氧呼吸，最终的电子受体是无机硫酸盐或硝酸盐。无氧呼吸发生在深海的热液喷口中。 发酵 也是一种无氧呼吸，当丙酮酸在无氧的情况下在细胞质中代谢时发生。肌肉细胞中的乳酸发酵和酵母中的乙醇发酵是生物体中发现的两种发酵类型。在发酵过程中，每个葡萄糖分子仅产生两个 ATP。细胞呼吸的化学反应如下所示。

图 3：人类的细胞呼吸

在真核生物中，细胞呼吸发生在称为线粒体的特殊细胞器中。在原核生物中，它发生在细胞质本身中。细胞呼吸也发生在基质、线粒体内膜和细胞质中。细胞呼吸的第一阶段是 糖酵解.在糖酵解过程中，葡萄糖 (C6) 在细胞质中分解为两个丙酮酸 (C3) 分子。然后将两个丙酮酸分子输入线粒体。在氧气存在下，丙酮酸与草酰乙酸 (C4) 结合形成柠檬酸 (C6)，在柠檬酸循环过程中消除乙酰辅酶 A。这 柠檬酸循环 是细胞呼吸的第二阶段，也称为 克雷布斯循环.在克雷布斯循环中，二氧化碳作为废物被消除，同时将 NAD 还原为 NADH。 6NADH、2FADH₂ 克雷布斯循环产生每一个葡萄糖分子 2 个 ATP。 氧化磷酸化，这是细胞呼吸的第三阶段，通过酶 ATP 合酶在线粒体嵴中发生，产生 30 个 ATP。细胞呼吸过程如图4所示。

图 4：细胞呼吸机制

光合作用和细胞呼吸之间的差异

在场

光合作用： 光合作用仅在叶绿素细胞中发现。

细胞呼吸： 在地球上的所有细胞中都发现了细胞呼吸。

定义

光合作用： 光合作用是通过从阳光中获取能量从二氧化碳和水生产葡萄糖。

细胞呼吸： 细胞呼吸是将生化能转化为ATP能量的过程，消除二氧化碳和水等废物。

细胞器

光合作用： 光合作用发生在植物的类囊体膜和叶绿体基质中。

细胞呼吸： 细胞呼吸发生在真核生物的基质和线粒体内膜和细胞质中。

黑暗/光明

光合作用： 光合作用只发生在光下。

细胞呼吸： 细胞呼吸在光明和黑暗中都会发生。

脚步

光合作用： 光反应、暗反应和光解是光合作用的三个步骤。

细胞呼吸： 糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链是细胞呼吸的三个步骤。

氧气/二氧化碳/水

光合作用： 在光合作用过程中利用二氧化碳和水并释放氧气。

细胞呼吸： 在细胞呼吸过程中利用氧气并释放二氧化碳和水。

代谢

光合作用： 光合作用是合成代谢过程，合成复杂的有机化合物。

细胞呼吸： 细胞呼吸是降解有机化合物的分解代谢过程。

碳水化合物

光合作用： 碳水化合物是在光合作用过程中合成的。

细胞呼吸： 在细胞呼吸过程中使用碳水化合物。

活力

光合作用： 光合作用过程中储存能量。因此光合作用是一个吸热过程。

细胞呼吸： 在细胞呼吸过程中释放能量。因此，细胞呼吸是一个放热过程。

能量形式

光合作用： 化学能储存在形成有机化合物的键中。

细胞呼吸： 能量以 ATP 的形式释放，可被其他细胞过程利用。

净重

光合作用： 在光合作用期间，植物的干重增加。

细胞呼吸： 生物体的干重在细胞呼吸期间减少。

磷酸化类型

光合作用： 光合作用过程中发生光磷酸化。

细胞呼吸： 氧化磷酸化发生在细胞呼吸过程中。

能量转换

光合作用： 在光合作用过程中，光能转化为势能。

细胞呼吸： 在细胞呼吸过程中，势能转化为动能。

最终电子受体

光合作用： 最终的电子受体是水。

细胞呼吸： 最终的电子受体是分子氧。

颜料

光合作用： 叶绿素是参与光合作用的主要色素类型。

细胞呼吸： 色素不参与细胞呼吸。

辅酶

光合作用： NADP 是用于光合作用的辅酶。

细胞呼吸： NAD 和 FAD 是用于细胞呼吸的辅酶。

结论

光合作用和细胞呼吸是生物体中发生的两个主要代谢过程，驱动着体内所有的细胞过程。光合作用只发生在叶绿素生物中。它在为地球上所有生命形式生产食物方面做出了最大的贡献。因此，光合生物被发现是食物链中的主要生产者。在光合作用过程中，二氧化碳和水利用阳光的能量产生葡萄糖。光合生物含有特殊的色素，如叶绿素和类胡萝卜素，以捕捉光线。相比之下，细胞呼吸发生在地球上的所有生命形式中。在呼吸过程中，食物被氧化以获得以 ATP 形式储存的势能。 ATP 为细胞中几乎所有的细胞过程提供动力。二氧化碳和水在细胞呼吸过程中作为废物产生。在光合作用过程中释放氧气，可用于细胞呼吸。因此，光合作用和细胞呼吸之间的主要区别在于它们对细胞代谢的贡献。

参考：Cooper, Geoffrey M. “光合作用”。细胞：分子方法。第 2 版。美国国家医学图书馆，1970 年 1 月 1 日。Web。 2017 年 4 月 3 日。Berg, Jeremy M。“柠檬酸循环”。生物化学。第 5 版。美国国家医学图书馆，1970 年 1 月 1 日。Web。 2017 年 4 月 4 日。Cooper, Geoffrey M.“代谢能”。细胞：分子方法。第 2 版。美国国家医学图书馆，1970 年 1 月 1 日。Web。 2017 年 4 月 4 日。

图片提供：1。 Masroor.nida.ns 的“光合作用图像” – 通过 Commons Wikimedia2 自己的作品（CC BY-SA 4.0）。 Cykl_Calvina.svg 的“光合作用”：PisumThylakoid_membrane.svg：YikrazuulThylakoide.png：Tameeria pour la version anglaise，Pascal Corpet pour la traduction 衍生作品：Marek M（谈话）– Cykl_Calvina.svgemThylakoid.svg（BYkrazuulThylakoide.png）共享维基媒体3。 “能量与生命”作者 Mikael Häggström – 所有图像均获得公共领域许可。文件：Pikilia.jpg（公共领域），来自 Commons Wikimedia4。 “CellRespiration”作者 RegisFrey – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品 (CC BY-SA 3.0)