ההבדל העיקרי בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה הוא שהפוטוסינתזה היא תהליך המרת אנרגיית אור השמש לפחמימות על ידי פוטואוטוטרופים ואילו כימוסינתזה היא תהליך המרת האנרגיה הכימית של תרכובות אנאורגניות או מתאן לתרכובות אורגניות על ידי כימואוטוטרופים.
פוטוסינתזה וכימוסינתזה הם שני תהליכים חשובים המאפשרים לאורגניזמים חיים לייצר עבורם מזון. גם פוטוסינתזה וגם כימוסינתזה עוזרות לקיים את האורגניזמים החיים. למרות ששני התהליכים משתמשים ב-CO2 ומייצרים תרכובות אורגניות, הם שונים ממספר מאפיינים כפי שנדונו במאמר.כפי שהשמות מרמזים, צילום פירושו אור שמש וכימו פירושו כימי. מכאן שאור השמש מספק אנרגיה לפוטוסינתזה, בעוד שהאנרגיה הכימית של תרכובות אנאורגניות מספקת אנרגיה לכמוסינתזה.
מה זה פוטוסינתזה?
פוטוסינתזה הוא תהליך מטבולי שבאמצעותו פוטואוטוטרופים ממירים אנרגיית שמש לאנרגיה כימית בתרכובות אורגניות כמו פחמימות תוך שימוש בפחמן דו חמצני ומים כחומרי גלם בנוכחות כלורופיל. ישנם שני תהליכים עיקריים בפוטוסינתזה; תגובה קלה ותגובה כהה.
תגובת אור של פוטוסינתזה
תגובת האור מתרחשת בקרום התילקואיד. בתגובת האור, מולקולות הפיגמנט קולטות אנרגיית אור ומעבירות למולקולות כלורופיל P680 במרכז התגובה של מערכת הצילום II. ברגע ש-P680 סופג אנרגיה, האלקטרונים שלו מקבלים אנרגיה גבוהה ומתחזקים. מקבלי אלקטרונים ראשוניים קולטים אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה אלה ועוברים דרך סדרה של מולקולות נשא כמו ציטוכרום ולבסוף עוברים למערכת הפוטו I.כאשר אלקטרונים עוברים דרך מולקולות הנשא, בכל שלב, משתחררת אנרגיה, והאנרגיה המשתחררת מאוחסנת בצורה של ATP. זהו תהליך שנקרא פוטופוספורילציה.
במקביל, מולקולות מים מתפצלות על ידי אנרגיית האור ל-O2,וזהו התהליך שנקרא פוטוליזה של מים. כאשר ארבע מולקולות מים מתפצלות, היא מייצרת 2 מולקולות חמצן, 4 פרוטונים ו-4 אלקטרונים. האלקטרונים שנוצרו מפוטוליזה, מחליפים את האלקטרונים האבודים של PS II. בסופו של דבר, החמצן המופק משתחרר לאטמוספירה.
לאחר מכן, כאשר PS I משיג אנרגיה, גם האלקטרונים שלו מתרגשים לרמות אנרגיה גבוהות. מקבלי אלקטרונים מקבלים אלקטרונים אלה ועוברים למולקולות NADP. ואז מולקולות NADP מצטמצמות למולקולות NADPH2.
איור 01: פוטוסינתזה
תגובה אפלה של פוטוסינתזה
תגובה הכהה (מחזור קלווין) מתרחשת בסטרומה של הכלורופלסט. זה מתחיל בתרכובת C 5 הנקראת ribulose bisphosphate. Ribulose bisphosphate מקבל פחמן דו חמצני והופך לשתי מולקולות של Phosphoglycerate (PGA). PGA הוא התוצר היציב הראשון של תהליך הפוטוסינתזה הזה, והוא גם הפחמימה הראשונה. לאחר מכן PGA מצטמצם ל-PGAL והמרה זו מנצלת את כל NADPH2 וחלק מה-ATP שנוצר במהלך תגובת האור. בשלב זה, פחמימות מורכבות כגון גלוקוז וסוכרוז מיוצרות מחלק אחד של PGA בעוד ה-PGA הנותר משמש לייצור RuBP. כמו כן, התגובה האפלה מתרחשת בצורה מחזורית.
מה זה כימוסינתזה?
כימוסינתזה הוא התהליך שבו כימואוטוטרופים מייצרים עבורם מזונות (פחמימות). בניגוד לפוטוסינתזה, כימוסינתזה אינה זקוקה לאור שמש. לפיכך, הוא מתרחש בתנאי חושך, בעיקר בים העמוק ליד פתחי אוורור הידרותרמיים.
איור 02: כימוסינתזה
לכן, במהלך הכימוסינתזה, האנרגיה הכימית של תרכובות אנאורגניות כגון גז מימן, מימן גופרתי או מתאן הופכת לפחמימות. סוג זה של ייצור מזון מופעל בעיקר על ידי פרוקריוטים כמו גמא מחמצן גופרית ואפסילון פרוטאובקטריה, האקוויפיקה, הארכיאה המתנוגנית והחיידקים המחמצנים ברזל נויטרופיליים. יתר על כן, כימוסינתזה מביאה לתרכובות גופרית כתוצרי לוואי.
מהם הדמיון בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה?
- הן הפוטוסינתזה והן הכימוסינתזה מייצרים מזון או פחמימות.
- הם ממירים אנרגיה לחומר אורגני.
- בתהליכים אלה מתרחשת סדרה של תגובות.
- כמו כן, שני התהליכים משתמשים ב-CO2.
- חוץ מזה, שני התהליכים האלה עוזרים לקדם ולקיים חיים על פני כדור הארץ.
מה ההבדל בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה?
פוטוסינתזה הוא תהליך המנצל את אור השמש כדי לייצר פחמימות על ידי צמחים, אצות וציאנובקטריה. מצד שני, כימוסינתזה היא תהליך המנצל את האנרגיה של תרכובות אנאורגניות לייצור פחמימות על ידי חיידקים. לכן, זה ההבדל העיקרי בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה. פוטואוטוטרופים מבצעים פוטוסינתזה ואילו כימואוטוטרופים מבצעים כימוסינתזה. יתר על כן, פוטוסינתזה מתרחשת כאשר אור השמש קיים בעוד שהכימוסינתזה מתרחשת בתנאי חשיכה בעיקר על קרקעית הים ליד פתחי האוורור ההידרותרמיים. לפיכך, זהו הבדל נוסף בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה.
חוץ מזה, הבדל נוסף בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה הוא שנוכחותם של פיגמנטים של כלורופיל נחוצה כדי לבצע פוטוסינתזה בעוד שהכימוסינתזה אינה זקוקה לכלורופילים.יתרה מכך, פוטוסינתזה מייצרת חמצן כתוצר לוואי בעוד שהכימוסינתזה מייצרת תרכובות גופרית כתוצרי לוואי.
להלן אינפוגרפיקה על ההבדל בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה מספקת הבדל רב יותר בין שני התהליכים.
סיכום – פוטוסינתזה לעומת כימוסינתזה
פוטוסינתזה וכמוסינתזה הם שני תהליכים המשמשים אורגניזמים לייצור גלוקוז. שני תהליכים אלו חשובים ביותר מכיוון שהם מספקים מזון לכל האורגניזמים החיים כולל בעלי חיים. ההבדל העיקרי בין פוטוסינתזה לכמוסינתזה הוא מקור האנרגיה. פוטוסינתזה מנצלת אנרגיה מאור השמש בעוד שהכימוסינתזה מנצלת את האנרגיה של תרכובות אנאורגניות כגון H2, H2S, מתאן וכו'.פוטואוטוטרופים מייצרים גלוקוז על ידי פוטוסינתזה ואילו כימואוטוטרופים מייצרים גלוקוז על ידי כימוסינתזה. יתר על כן, פוטוסינתזה גורמת ליצירת חמצן כתוצר לוואי בעוד שהכימוסינתזה מביאה ליצירת תרכובות גופרית כתוצרי לוואי. לפיכך, זהו הסיכום של הפוטוסינתזה והכימוסינתזה.
