تفاوت اصلی بین فتوسنتز و تنفس نوری این است که فتوسنتز فرآیندی است که طی آن فوتو اتوتروف ها، عمدتاً گیاهان سبز، جلبک ها و سیانوباکتری ها، کربوهیدرات ها و اکسیژن را از دی اکسید کربن و آب با استفاده از انرژی موجود در نور خورشید تولید می کنند در حالی که تنفس نوری یک طرف است. واکنشی که در آن آنزیم RuBisCO به RuBP اکسیژن می‌دهد و باعث می‌شود مقداری از انرژی تولید شده توسط فتوسنتز تلف شود.
فتوسنتز و تنفس نوری دو فرآیندی هستند که در گیاهان رخ می دهند. با این حال، فتوسنتز یک فرآیند مهم است در حالی که تنفس نوری یک فرآیند بیهوده است. مقداری از انرژی و کربن ثابت در اثر تنفس نوری توسط آنزیمی به نام RuBP oxygenase-carboxylase هدر می‌رود.از این رو می توان از تنفس نوری به عنوان فرآیندی نام برد که کارایی فتوسنتز را در گیاهان کاهش می دهد.
فتوسنتز چیست؟
فتوسنتز فرآیندی است که در آن گیاهان سبز، سیانوباکترها و جلبک ها انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند. این یک فرآیند منحصر به فرد است که فقط در فوتواتوتروف ها اتفاق می افتد. این موجودات انرژی را از نور خورشید می گیرند و آن را به انرژی شیمیایی به شکل کربوهیدرات تبدیل می کنند که می تواند توسط موجودات به عنوان غذای خود استفاده شود. موجودات فتوسنتزی بر خلاف انسان و سایر هتروتروف ها برای غذای خود به موجودات دیگر وابسته نیستند. آنها غذای خود را با فتوسنتز تولید می کنند و آنچه را که تولید می کنند در اختیار دیگران قرار می دهند. در گیاهان، فتوسنتز در اندامک به نام کلروپلاست انجام می شود.
شکل 01: فتوسنتز
رنگدانه هایی به نام کلروفیل برای جذب نور نقش دارند. برگ های گیاه محل اصلی فتوسنتز در گیاهان هستند. ساختار برگ با به حداقل رساندن اتلاف آب و با انجام تبادل گاز کارآمد از طریق روزنه، از فتوسنتز کارآمد پشتیبانی می کند. با استفاده از چندین مرحله، دی اکسید کربن و آب با استفاده از انرژی موجود در نور خورشید به گلوکز و اکسیژن تبدیل می شوند. دو واکنش عمده در فتوسنتز وجود دارد. آنها یک واکنش وابسته به نور (واکنش نور) و واکنش مستقل از نور (واکنش تاریک یا چرخه کالوین) هستند. واکنش نور باعث تولید ATP و NADPH می شود در حالی که واکنش تاریک با استفاده از محصولات واکنش نور، مولکول های قند تولید می کند. چرخه کالوین از طریق سه مرحله اصلی یعنی کربوکسیلاسیون، کاهش و بازسازی انجام می شود. به عنوان محصول جانبی اکسیژن به اتمسفر آزاد می شود و این همان اکسیژن مولکولی است که ما تنفس می کنیم. هنگامی که موجودات زنده به انرژی نیاز دارند، این مولکول های قند را عمدتاً گلوکز می شکنند و برای فرآیندهای سلولی خود ATP (مولکول های انرژی) تولید می کنند.
تنفس نوری چیست؟
عکس تنفس یک واکنش جانبی از چرخه کالوین است. در طول چرخه کالوین، یک آنزیم اصلی به نام RuBP oxygenase - carboxylase (rubisco) با ترکیب دی اکسید کربن RuBP را به فسفوگلیسرآلدئید تبدیل می کند. این فرآیند طبیعی تولید مولکول گلوکز است. با این حال، این آنزیم توانایی ترکیب اکسیژن به جای دی اکسید کربن را دارد. این بدان معناست که روبیسکو توانایی استفاده از اکسیژن را به عنوان بستر خود به جای دی اکسید کربن دارد. هنگامی که این اتفاق می افتد، فرآیند تنفس نوری نامیده شده در بالا را آغاز می کند. تنفس نوری در واقع انرژی و مقداری از کربن ثابت را هدر می دهد.
شکل 02: تنفس نوری
علاوه بر این، سنتز مولکول های قند را کاهش می دهد (تعداد مولکول های قندی را که می توانند توسط چرخه طبیعی کالوین تولید شوند کاهش می دهد).تنفس نوری با شرایط مختلفی مانند دی اکسید کربن کم انجام می شود: نسبت اکسیژن، درجه حرارت بالا، و غیره. هنگامی که دما افزایش می یابد، آنزیم روبیسکو نسبت به دی اکسید کربن میل بیشتری نسبت به اکسیژن دارد. از این رو، گیاهانی که در شرایط گرم و خشک رشد می کنند، بیش از گیاهانی که در مناطق دیگر رشد می کنند، تحت تنفس نوری قرار می گیرند. با این حال، پلات ها سازگاری ها و مکانیسم های مختلفی را برای به حداقل رساندن تنفس نوری و از دست دادن انرژی نشان می دهند. یک نمونه گیاهان C4 است.
شباهت‌های بین فتوسنتز و تنفس نوری چیست؟
- هر دو در گیاهان رخ می دهند.
- نور خورشید با فتوسنتز و تنفس نوری درگیر است.
- هر دو از آنزیم ها استفاده می کنند.
- آنها در اندامک های سلولی رخ می دهند.
تفاوت بین فتوسنتز و تنفس نوری چیست؟
فتوسنتز و تنفس نوری دو فرآیندی هستند که در گیاهان رخ می دهند.فتوسنتز مواد غذایی تولید می کند در حالی که تنفس نوری محصولات فتوسنتز را از بین می برد. برخی از گیاهانی که در شرایط گرم و خشک رشد می کنند بیشتر تحت تنفس نوری قرار می گیرند. از این رو، گیاهان سعی می کنند با اتخاذ چندین مکانیسم، تنفس نوری را به حداقل برسانند.
اینفوگرافیک زیر جزئیات بیشتری را در مورد تفاوت بین فتوسنتز و تنفس نوری به شکل جدولی ارائه می دهد.
خلاصه - فتوسنتز در مقابل تنفس نوری
فتوسنتز دی اکسید کربن را ثابت می کند در حالی که تنفس نوری مقداری از کربن ثابت را با فتوسنتز هدر می دهد. هر دو فرآیند آنزیم محور هستند. در طول فتوسنتز، انرژی نور توسط فوتواتوتروف ها به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. به نور خورشید، رنگدانه های سبز رنگ، دی اکسید کربن و آب نیاز دارد.از طرف دیگر، تنفس نوری به عنوان یک واکنش جانبی چرخه کالوین عمل می کند که در آن آنزیم روبیسکو RuBP را با ترکیب O2 به جای CO2 به PGA و PG تبدیل می کند.تنفس نوری در دمای بالا و غلظت کم دی اکسید کربن رخ می دهد. این تفاوت بین فتوسنتز و تنفس نوری است.
