Alla levande organismer består av celler, och dessa celler har ganska mycket gemensamt.

  • De har alla ett cellmembran av fett
  • De flesta cellerna i din kropp har mitokondrier
  • Alla eukaryota celler har en cellkärna med DNA (nästan, vi har några celler som gjort sig av med sin cellkärna)
  • De har mycket av sin kemi gemensamt. </ul> Idag tänkte jag diskutera hur cellandningen, och därmed oundvikligen mitokondrierna, och fotosyntesen hänger ihop. Vi börjar med fotosyntesen.

Fotosyntesen

För drygt 3 miljarder år sedan började en del cyanobakterier ( även kallade blågröna bakterier) att använda sig av en ny process för att ta till vara energin i solljuset: fotosyntesen. Fotosyntesen är en kemisk process som brukar beskrivas med formeln

koldioxid + vatten + solljus → socker + syrgas

Eller som en kemisk formel:

6 CO2 + 6 H2O +solljus → C6H12O6 + 6 O2

Det är en process — i två delar, som vardera har flera steg — som låter cyanobakterierna tillverka glukos (en sockerarts) som den sedan kan använda för som energikälla. Syrgasen är en biprodukt, något som ursprungligen var giftigt och som bakterien behövde göra sig av med: vartefter tiden gick ökade halten syrgas i atmosfären, och idag utgör den ca 20% av vår atmosfär. Och idag är huvuddelen av de levande organismerna på jorden är absolut beroende av syre för att kunna leva.

Ett kretslopp av materia och energi: vi andas in växternas syrgas och vi äter sockret som de producerat. Solenergin som växterna lagrat frigörs nu, och vi får energi. Atomerna i sockret och syrgasen omvandlas åter till koldioxid och vatten: byggstenarna för nya sockermolekyker och ny syrgas.

“Kloroplaster ("Plagiomnium affine laminazellen" av Kristian Peters – Fabelfroh - photographed by myself. Licensierad under Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg#mediaviewer/File:Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg)”

De gröna växterna har i sina blad kloroplaster, som egentligen är blågröna bakterier som utvecklats till att leva i en form av symbios med växterna (så kallad endosymbios: de lever inuti växtens celler). De har sin egen arvsmassa, och förökar sig genom delning inne i bladets celler. Troligtvis började denna symbios med att en bakterie blev ”uppäten” av en tidig eukaryot cell och överlevde och frodades. Detta bör ha skett i havet, och gav till slut upphov till de första gröna växterna (grönalger, för ca 0,75 miljarder år sedan).

Cellandningen och mitokondrierna

När en eukaryot levande organism — som en växt eller ett djur — skall utnyttja energin i sockret sker en annan process: cellandningen. Och den är egentligen bara fotosyntesen baklänges:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energi

Mitokondrie (":Blausen.com staff. "Blausen gallery 2014". Wikiversity Journal of Medicine. DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 20018762. - Own work. Licensed under Creative Commons Attribution 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blausen_0644_Mitochondria.png#mediaviewer/File:Blausen_0644_Mitochondria.png)

(Källa: Blausen.com staff. ”Blausen gallery 2014”. Wikiversity Journal of Medicine. DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 20018762. – Own work. Licensed under Creative Commons Attribution 3.0 via Wikimedia Commons)

Våra celler kan på egen hand utföra bara en liten del av den processen, det mesta sker i mitokondrierna. En mitokondrie är faktiskt också en bakterie, en bakterie som lever i ett mutalistiskt förhållande med våra celler. Med hjälp av mitokondrierna kan vi utnyttja i princip all energin som är bunden i en sockermolekyl, vilket ger oss en stor fördel över levande organismer som inte kan det (t.ex. de flesta bakterierna, som bara kan utnyttja en bråkdel av energin vi kan få ut av en sockermolekyl).

Vi har alltså ett kretslopp av materia och energi: vi andas in syrgasen som växterna släpper ut, vi äter sockret som de producerar. Solenergin som växterna lagrat frigörs nu, och vi får energi. Atomerna i sockret och syrgasen omvandlas tillbaks till koldioxid och vatten, som till slut tas upp en en växt som råmaterial för att bygga nya sockermolekyler.

Vi är varelser uppbyggda av urgamla bitar av stjärnor, och som lever på solenergi.