נשימה מול פוטוסינתזה
שני תהליכים הפוכים שמשלימים זה את זה
שני צדדים של אותו מטבע
השוואה שיטתית
פוטוסינתזה מול נשימה תאית
| פרמטר | פוטוסינתזה | נשימה תאית |
|---|---|---|
| מגיבים | CO2 + H2O + אור | גלוקוז + O2 |
| תוצרים | גלוקוז + O2 | CO2 + H2O + אנרגיה (ATP) |
| אנרגיה | קולטת (אור ← כימית) | פולטת (כימית ← ATP) |
| סוג תהליך | בנייה (אנאבולי) | פירוק (קטאבולי) |
| אברון | כלורופלסט | מיטוכונדריון |
| מתי | רק באור | כל הזמן (יום ולילה) |
| באילו תאים | תאים עם כלורופיל (צמחים) | כל תא חי |
| גזים | קולטת CO2, משחררת O2 | צורכת O2, משחררת CO2 |
* שימו לב: התוצרים של תהליך אחד הם המגיבים של התהליך השני!
תהליכים הפוכים ומשלימים
פוטוסינתזה מול נשימה
פוטוסינתזה
בונה גלוקוז
אוגרת אנרגיית אור בקשרים כימיים
קולטת CO2
משחררת O2
בכלורופלסט, באור בלבד
דוגמה: 6CO2 + 6H2O + אור ← C6H12O6 + 6O2
נשימה תאית
מפרקת גלוקוז
משחררת אנרגיה מקשרים כימיים
משחררת CO2
צורכת O2
במיטוכונדריון, כל הזמן
דוגמה: C6H12O6 + 6O2 ← 6CO2 + 6H2O + ATP
ביחד הם יוצרים מחזור: הפוטוסינתזה מייצרת את מה שהנשימה צורכת, ולהפך
מחזור הגזים בטבע
פוטוסינתזה ונשימה תאית יוצרות מחזור גזים בטבע. צמחים קולטים CO2 ומשחררים O2 (בפוטוסינתזה). בעלי חיים צורכים O2 ומשחררים CO2 (בנשימה). הגזים ממחזרים - מה שאחד מייצר, השני צורך.
←
←
←
←שאלה נפוצה: האם צמחים נושמים?
כן! צמחים מבצעים גם פוטוסינתזה (באור) וגם נשימה תאית (כל הזמן). ביום, הפוטוסינתזה מייצרת יותר O2 מאשר הנשימה צורכת, ולכן הסך הכולל הוא שחרור חמצן.
יום מול לילה בצמח
ביום (אור)
הצמח מבצע שני תהליכים:
פוטוסינתזה (בכלורופלסט) + נשימה (במיטוכונדריון)
הפוטוסינתזה 'מנצחת':
yותר O2 יוצא מאשר נכנס
יותר CO2 נקלט מאשר משתחרר
בלילה (חושך)
הצמח מבצע רק נשימה תאית.
אין פוטוסינתזה (אין אור!).
הצמח צורך O2 ומשחרר CO2.
הוא חי על מאגרי הגלוקוז שייצר ביום.
המעגל השלם
למה אנחנו צריכים צמחים כדי לחיות?
בלי פוטוסינתזה, לא היה חמצן לנשימה ולא היה מזון בעולם. צמחים הם הבסיס של כל שרשרת המזון - הם בונים חומר אורגני מחומר אנאורגני (CO2 ומים). כל בשר, כל ירק, כל פרי - הכול התחיל מפוטוסינתזה. כדור הארץ ללא צמחים היה כוכב מת.
סימולציה אינטראקטיבית
צפו בתהליך הפוטוסינתזה בפעולה - עקבו אחרי מולקולות המים וה-CO2 בדרכן דרך הכלורופלסט:
טיפ למבחן
כדי לזכור את ההבדלים, חשבו על פנ"ם:
פוטוסינתזה = פירוק, נבנה גלוקוז, אור נדרש, מייצר חמצן.
נשימה = נשימה, פורקת גלוקוז, אנרגיה משתחררת, מייצרת CO2.
שאלה לחשיבה
אם נשים צמח בחדר אטום לגמרי (ללא אור), מה יקרה לריכוז החמצן וה-CO2 בחדר?
ללא אור, הצמח לא יבצע פוטוסינתזה - לא ייוצר חמצן ולא ייקלט CO2. הצמח ימשיך לבצע נשימה תאית - יצרוך חמצן וישחרר CO2. לכן ריכוז החמצן ירד וריכוז ה-CO2 יעלה. לאורך זמן, הצמח ימות מחוסר אנרגיה (אין פוטוסינתזה לייצר גלוקוז).
שאלה לחשיבה
בניסוי, תלמידים מדדו את ריכוז ה-CO2 ליד צמח במשך 24 שעות. הם גילו שהריכוז ירד ביום ועלה בלילה. הסבירו.
ביום, הצמח מבצע פוטוסינתזה (קולט CO2) וגם נשימה (משחרר CO2). כיוון שהפוטוסינתזה מהירה יותר, יותר CO2 נקלט מאשר משתחרר - ולכן הריכוז יורד. בלילה, רק נשימה תאית מתרחשת - CO2 משתחרר ולא נקלט - ולכן הריכוז עולה.
פוטוסינתזה ונשימה הן חלק ממחזור הפחמן הגלובלי:
- צמחים קולטים CO2 ובונים חומר אורגני (פוטוסינתזה)
- בעלי חיים אוכלים צמחים ומשחררים CO2 (נשימה)
- מפרקים (חיידקים, פטריות) מפרקים חומר אורגני מת ומשחררים CO2
- שריפת דלקים מאובנים (נפט, פחם, גז) משחררת CO2 שנאגר לפני מיליוני שנים
כיום, שריפת דלקים משחררת יותר CO2 מאשר הצמחים קולטים - וזו אחת הסיבות להתחממות גלובלית.