الأفكار الأساسية
يحرر التنفس طاقة الغذاء على هيئة ATP، ويخزّن البناء الضوئي طاقة الضوء في السكر. العمليتان تكادان تكونان صورتين مرآتين، وتسأل الأسئلة أين تقع كل مرحلة وما الذي يدخل ويخرج.
- التنفس الهوائي: التحلل السكري في السيتوبلازم، ودورة كريبس في حشوة الميتوكوندريا، وسلسلة نقل الإلكترون على الغشاء الداخلي. الأكسجين هو المستقبل النهائي للإلكترونات والناتج نحو 30 ATP لكل جلوكوز.
- في غياب الأكسجين تتخمر الخلايا: حمض اللاكتيك في الحيوان والإيثانول مع CO₂ في الخميرة، بـ 2 ATP فقط لكل جلوكوز.
- البناء الضوئي: تنتج التفاعلات الضوئية في الثايلاكويد ATP و NADPH و O₂، وتثبّت دورة كالفن في اللحمة CO₂ في سكر.
- حاصل التنفس RQ = CO₂ الناتج ÷ O₂ المستهلك نحو 1.0 للكربوهيدرات و0.7 للدهون و0.9 للبروتين.
المعادلات الأساسية
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂RQ = CO₂ produced ÷ O₂ consumedefficiency = energy out ÷ energy in × 100
مثال محلول
تُطلق بذور منبتة 80 mL من CO₂ وتستهلك 100 mL من O₂ في الوقت نفسه فيكون RQ = 80 ÷ 100 = 0.8 مما يشير إلى مزيج من الدهن والكربوهيدرات. يحتاج تكوين 180 g (1 mol) من الجلوكوز إلى 6 mol من CO₂ أي 6 × 44 = 264 g. وإذا خزّن نبات 2 kJ من كل 100 kJ من طاقة الضوء فكفاءته 2 %.
أخطاء شائعة
- القول إن البناء الضوئي يحدث في الضوء فقط والتنفس في الظلام فقط. تتنفس النباتات طوال الوقت.
- وضع دورة كالفن في غشاء الثايلاكويد. هي في اللحمة.
- الخلط بين ناتجي العمليتين: يطلق البناء الضوئي O₂ ويطلق التنفس CO₂.
تدرّب
اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: التنفس والتمثيل الضوئي