Fotosyntesen och cellandningen

Detta är det sjätte inlägget i serien Hälsa av Andrea Kontros.

Livet på jorden har utvecklats så att solljuset tas tillvara som energikälla. Med hjälp av energin från solens ljus tillverkar växter glukos. Glukos används som energikälla av både växter och djur för att kunna driva olika livsprocesser i kroppen.

Växter tillverkar glukos av koldioxid och vatten med hjälp av energi från solen. Vattnet tar växterna upp från jorden med hjälp av sina rötter och koldioxiden tas upp från luften genom små öppningar framför allt på bladens undersida som kallas klyvöppningar. Tillverkningen av glukos sker i bladens kloroplaster som innehåller det gröna färgämnet klorofyll. Klorofyllmolekylen fångar in energirika fotoner från solen och överför denna energi så att det bildas glukos av vatten och koldioxid. Vid denna process bildas syre, som växterna avger till luften genom klyvöppningarna.

Glukos – en enkel sockerart

Glukos är en enkel sockerart som består av sex kolatomer, tolv väteatomer och sex syreatomer. Det finns två isomera former av glukos, D-glukos och L-glukos, som är spegelbildsvarianter av varandra. Växterna kan bara tillverkas D-glukos och endast D-glukos kan användas av levande varelser.

Glukosmolekylen kan finnas i en linjär form och en ringform, där fem kolatomer och en syreatom inom molekylen sluts i en ring. D-glukos (och även L-glukos) har två cykliska former, α-glukos (α-D-glukos) och β-glukos (β-D-glukos).

De två cykliska formerna α-glukos och β-glukos skiljer sig åt vad avser hydroxylgruppens (-OH gruppens) rymdmässiga orientering där hydroxylgruppen befinner sig under eller ovanför ringens plan. I vattenlösning förekommer glukos som ungefär en tredjedel α-glukos, två tredjedelar β-glukos och mycket små mängder av den linjära formen. Alfa-glukos ingår i stärkelse och beta-glukos ingår i cellulosa.

Växterna skapar stärkelse och cellulosa från glukos

Av glukos kan växter bilda stärkelse och cellulosa. Båda dessa ämnen består av långa kedjor av glukosmolekyler. Cellulosakedjor kan vara mycket långa och bestå av 12 – 15 000 glukosmolekyler. Cellulosa använder växter för att bygga upp sina stjälkar och stammar. Stärkelse lagrar växter som en glukosreserv exempelvis i knölar, såsom i potatis.

Även växter, som tillverkar glukos, bryter ner glukos och utvinner energi från den. Detta sker nattetid då solljus inte är tillgängligt. Överskotten av det tillverkade glukosen omvandlar växter till stärkelse eller cellulosa.

Fotosyntesen versus cellandningen – ett system i balans

Djur och svampar kan inte tillverka glukos och är beroende av den glukos som växterna tillverkar. Djur och människor får i sig glukos via maten. Många växtätande djur kan bryta ner cellulosa med hjälp av de mikroorganismer som finns i deras magar och använda det som energikälla. Andra djur, såsom allätande djur och rovdjur, samt vi människor kan inte bryta ner cellulosa i vår mag- och tarmkanal. Cellulosa i vår mat benämns som kostfiber.

Vid nedbrytningen av glukos behövs syre och under nedbrytningsprocessen frigörs koldioxid, vatten och energi. Nedbrytningen av glukos, som även kallas för cellandningen, är en omvänd process till fotosyntesen. Den utvunna energin binds i den energirika molekylen ATP (adenosintrifosfat) som sedan kan avge energi som behövs vid syntes och nedbrytning av ämnen i cellerna. Vattnet som bildas utsöndras via urinen och koldioxiden andas vi ut via utandningsluften.

Solen är källan för allt liv!

Så gott som alla levande varelser som lever på jorden är direkt eller indirekt beroende av solens ljus i form av beroendet av växternas syntes av glukos. Det är växternas glukos som ger djuren och oss människor den energi vi behöver för att kunna leva. Utan växter dör allt liv på jorden.

Detta fantastiska samspel mellan växter och djur har utvecklats så att det bildas en dynamisk helhet. Jordens alla ekosystem i de olika klimatzonerna, såväl i hav som på land, är sammansatta av organismer som tillverkar glukos med hjälp av energi från solen och andra organismer som bryter ner glukos och får sin energi därifrån. Denna dynamiska process pågår oavbrutet runtom oss och vi är helt beroende av att den fungerar. Därför är det så viktigt att vi bevarar alla ekosystemen på jorden så intakta som möjligt.