In der Biologie gibt es zwei grundlegende Stoffwechselprozesse, die eng miteinander verknüpft sind: die Photosynthese und die Zellatmung. Obwohl sie auf den ersten Blick ähnlich erscheinen mögen, unterscheiden sie sich in ihrer Funktionsweise, den beteiligten Substanzen und Strukturen sowie ihrer Rolle im Energiestoffwechsel von Organismen. In diesem Artikel betrachten wir die zentralen Unterschiede zwischen these beiden Prozessen.
Photosynthese
Die Photosynthese ist ein Prozess, der hauptsächlich von Pflanzen, Algen und bestimmten Bakterien durchgeführt wird. Bei diesem Prozess wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt und gespeichert. Die Photosynthese besteht aus zwei Teilschritten: der Lichtreaktion und der Dunkelreaktion. In der Lichtreaktion wird Lichtenergie genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten, wobei der Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt wird. Die Wasserstoffatome werden zur Bildung von ATP (Adenosintriphosphat) und NADPH (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) verwendet, die als Energiequelle dienen.
Dunkelreaktion
In der Dunkelreaktion (auch Calvin-Zyklus genannt) wird die chemische Energie, die in den Molekülen ATP und NADPH gespeichert ist, verwendet, um Kohlenstoffdioxid zu fixieren und organische Verbindungen, wie Glucose, zu synthetisieren. Diese Verbindungen dienen als Bausteine für die Struktur und das Wachstum der Zellen.
Zellatmung
Die Zellatmung ist ein Prozess, der sowohl in Pflanzen- als auch in Tierzellen stattfindet. Während der Zellatmung werden die energiereichen Kohlenhydrat- und Fettmoleküle, die durch Photosynthese oder Nahrungsaufnahme gewonnen wurden, abgebaut und ihre gespeicherte Energie in Form von ATP freigesetzt. Dieser Prozess besteht aus drei Hauptphasen: Glykolyse, Citratzyklus (Krebszyklus) und der Elektronentransportkette.
Glykolyse, Citratzyklus und Elektronentransportkette
In der Glykolyse wird Glucose in zwei Moleküle Pyruvat gespalten, wobei eine geringe Menge ATP gewonnen wird. Im Citratzyklus werden die Pyruvatmoleküle in Acetyl-CoA umgewandelt und weiter abgebaut, wobei Kohlenstoffdioxid abgegeben wird und weitere ATP-Moleküle entstehen. Die Elektronen, die während der ersten beiden Phasen abgegeben werden, werden in der Elektronentransportkette genutzt, um eine große Menge ATP zu produzieren und letztendlich mit Sauerstoff zu Wasser zu reagieren.
Vergleichstabelle: Unterschiede zwischen Photosynthese und Zellatmung
| Photosynthese | Zellatmung | |
|---|---|---|
| Ort im Organismus | Chloroplasten (Pflanzen, Algen), Zellmembran (Bakterien) | Mitochondrien (Eukaryoten), Zytoplasma und Zellmembran (Prokaryoten) |
| Reaktionsprodukte | Glucose, Wasser, ATP, NADPH | ATP, Kohlenstoffdioxid, Wasser |
| Funktionsweise | Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt | Chemische Energie aus Nahrung wird in ATP umgewandelt |
| Beteiligte Zellen/Organismen | Pflanzen, Algen, einige Bakterien | Alle lebenden Organismen (Pflanzen, Tiere, Bakterien, Pilze, etc.) |
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Photosynthese und die Zellatmung zwar beide Stoffwechselprozesse zur Energiegewinnung darstellen, sie sich jedoch in ihrem Ablauf, den verwendeten Substraten und den jeweiligen beteiligten Organismen unterscheiden.