ഫോട്ടോസിന്തസിസും സെല്ലുലാർ ശ്വസനവും ജീവജാലങ്ങളിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് സസ്യങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്ന ഏറ്റവും നിർണായകമായ രണ്ട് ജൈവ പ്രക്രിയകളാണ്. ഈ പ്രക്രിയകൾ ഭൂമിയിലെ ജീവൻ്റെ അടിസ്ഥാനം പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു, അവ ജൈവ രാസപാതകളുടെയും ഊർജ്ജ പരിവർത്തനങ്ങളുടെയും പങ്കിട്ട ഉപയോഗത്തിലൂടെ സങ്കീർണ്ണമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോസിന്തസിസ്
ഹരിത സസ്യങ്ങൾ, ആൽഗകൾ, ചില ബാക്ടീരിയകൾ എന്നിവ സാധാരണയായി സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തെ ഗ്ലൂക്കോസിലും മറ്റ് ജൈവ സംയുക്തങ്ങളിലും സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന രാസ ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഫോട്ടോസിന്തസിസ്. ഓക്സിജൻ്റെയും ഗ്ലൂക്കോസിൻ്റെയും ഉൽപാദനത്തിന് ഈ പ്രക്രിയ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്, ഇത് ഭൂരിഭാഗം ജീവജാലങ്ങളുടെയും പ്രധാന ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സായി വർത്തിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോസിന്തസിസ് പ്രക്രിയ:
- പ്രകാശം ആഗിരണം: സസ്യകോശങ്ങളിലെ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പച്ചനിറത്തിലുള്ള പിഗ്മെൻ്റായ ക്ലോറോഫിൽ പ്രകാശ ഊർജം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.
- ജല വിഭജനം: ജല തന്മാത്രകളെ ഓക്സിജൻ, പ്രോട്ടോണുകൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നിവയായി വിഭജിക്കാൻ പ്രകാശ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- എടിപി, എൻഎഡിപിഎച്ച് രൂപീകരണം: എടിപി (അഡെനോസിൻ ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റ്), എൻഎഡിപിഎച്ച് (നിക്കോട്ടിനാമൈഡ് അഡിനൈൻ ഡൈന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ഫോസ്ഫേറ്റ്) എന്നിവ ഊർജ്ജ വാഹകരായി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ പ്രകാശത്തിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- കാർബൺ ഫിക്സേഷൻ: കാൽവിൻ സൈക്കിളിലൂടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഓർഗാനിക് തന്മാത്രകളിലേക്ക് സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെടുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഗ്ലൂക്കോസും മറ്റ് കാർബോഹൈഡ്രേറ്റുകളും ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.
ഫോട്ടോസിന്തസിസിനെ ഇനിപ്പറയുന്ന രാസ സമവാക്യം പ്രതിനിധീകരിക്കാം: 6CO 2 + 6H 2 O + പ്രകാശ ഊർജ്ജം → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 .
കോശ ശ്വസനം
ജൈവ സംയുക്തങ്ങളെ-കൂടുതലും ഗ്ലൂക്കോസ്-ഊർജ്ജം, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, വെള്ളം എന്നിവയായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്ന പ്രക്രിയയാണ് സെല്ലുലാർ ശ്വസനം. ജീവജാലങ്ങൾ മാക്രോ ന്യൂട്രിയൻ്റുകളിൽ നിന്ന് ഊർജം വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന പ്രധാന പ്രക്രിയയാണിത്, പ്രാഥമികമായി സസ്യങ്ങളിലെ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ഗ്ലൂക്കോസിൻ്റെ ഉപഭോഗം വഴി.
സെല്ലുലാർ ശ്വസനത്തിൻ്റെ ഘട്ടങ്ങൾ:
- ഗ്ലൈക്കോളിസിസ്: ഗ്ലൂക്കോസ് പൈറുവേറ്റ് ആയി വിഘടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ചെറിയ അളവിൽ ATP, NADH എന്നിവ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
- ക്രെബ്സ് സൈക്കിൾ (സിട്രിക് ആസിഡ് സൈക്കിൾ): പൈറുവേറ്റ് കൂടുതൽ വിഘടിക്കുകയും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പുറത്തുവിടുകയും അധിക എടിപി, എൻഎഡിഎച്ച്, എഫ്എഡിഎച്ച് 2 എന്നിവ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു .
- ഇലക്ട്രോൺ ട്രാൻസ്പോർട്ട് ചെയിൻ: NADH, FADH 2 എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഓക്സിഡേറ്റീവ് ഫോസ്ഫോറിലേഷൻ വഴി വലിയ അളവിൽ ATP ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
സെല്ലുലാർ ശ്വസനത്തിനായുള്ള മൊത്തത്തിലുള്ള രാസ സമവാക്യം ഫോട്ടോസിന്തസിസിൻ്റെ വിപരീതമാണ്: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + ATP (ഊർജ്ജം).
ഫോട്ടോസിന്തസിസും സെല്ലുലാർ ശ്വസനവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം
പ്രകാശസംശ്ലേഷണവും സെല്ലുലാർ ശ്വസനവും ഊർജ്ജ സമ്പന്നമായ തന്മാത്രകളുടെ ഉപയോഗത്തിലൂടെയും പങ്കിട്ട ജൈവ രാസപാതകളിലൂടെയും ശക്തമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയകൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ഒരു ചാക്രികമായ പരസ്പരാശ്രിതത്വമായി സംഗ്രഹിക്കാം.
കോംപ്ലിമെൻ്ററിറ്റി: ഒരു പ്രക്രിയയുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ മറ്റൊന്നിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളായി വർത്തിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഫോട്ടോസിന്തസിസിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഓക്സിജൻ സെല്ലുലാർ ശ്വസനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സെല്ലുലാർ ശ്വസനത്തിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡും വെള്ളവും ഫോട്ടോസിന്തസിസിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഊർജ്ജ പരിവർത്തനം: ഫോട്ടോസിന്തസിസ് സമയത്ത് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഗ്ലൂക്കോസ് തന്മാത്രകളിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ഊർജ്ജം, എല്ലാ സെല്ലുലാർ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും പ്രാഥമിക ഊർജ്ജ കറൻസിയായി വർത്തിക്കുന്ന എടിപി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് സെല്ലുലാർ ശ്വസന പ്രക്രിയയിലൂടെ കോശങ്ങൾ പുറത്തുവിടുകയും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
പരസ്പരാശ്രിതത്വം: ഫോട്ടോസിന്തസിസ് ഇല്ലെങ്കിൽ, ഓക്സിജനോ ഗ്ലൂക്കോസോ ഉണ്ടാകില്ല, സെല്ലുലാർ ശ്വസനം ഇല്ലെങ്കിൽ, ഗ്ലൂക്കോസിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ഊർജ്ജം കോശങ്ങൾക്ക് അപ്രാപ്യമായി തുടരും.
പ്രകാശസംശ്ലേഷണവും സെല്ലുലാർ ശ്വസനവും തമ്മിലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ ബന്ധം മനസ്സിലാക്കുന്നത് ബയോകെമിസ്ട്രി മേഖലയിൽ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്, കാരണം ഇത് ഭൂമിയിലെ ജീവനെ നയിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഉൾക്കാഴ്ചകൾ നൽകുന്നു. പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണത്തിൻ്റെയും ആഗോള സുസ്ഥിരതയുടെയും പശ്ചാത്തലത്തിൽ ഈ പ്രക്രിയകളുടെ പ്രാധാന്യം അടിവരയിടുന്ന ഈ പരസ്പരബന്ധം പരിസ്ഥിതി വ്യവസ്ഥകളുടെ സൂക്ഷ്മമായ സന്തുലിതാവസ്ഥയും സുസ്ഥിരതയും ഉയർത്തിക്കാട്ടുന്നു.