Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

Växter och djur arbetar i en finstämd dans som var och en ger vad den andra behöver. Slöseri från den ena blir ofta den andras resurs, vilket skapar en sömlös slinga av livet.

Under fotosyntes och andning återvinns fyra nyckelmolekyler:

• Koldioxid (CO₂) – en biprodukt av andning, absorberad av växter för att syntetisera glukos.
• Syre (O₂) – frigörs genom fotosyntes, andas in av djur för att driva andningen.
• Glukos (C₆H₁₂O6) – genereras av växter från CO₂, som förbrukas av celler för att frigöra energi.
• Vatten (H₂O) – produceras i andning, som krävs för fotosyntes och många andra cellulära processer.

Men alla ämnen som produceras i cellandning återvinns inte. Vissa betraktas som avfall, även om de fortfarande kan hitta användningsområden i andra sammanhang.

Fotosyntes

Växter fångar solljus för att bygga mat från atmosfärisk CO₂. I det första steget skördar ljusreaktionerna energi och frigör O₂. Det andra steget, mörkerreaktionerna (Calvin-cykeln), använder ATP och NADPH från ljussteget för att fixera CO₂ till glukos.

Den övergripande reaktionen är:

6 CO₂ + 6 H₂O + Ljusenergi → C₆H₁₂O6 + 6 O₂

Cellulär andning

I eukaryoter oxideras glukos helt för att generera ATP. Processen består av fyra huvudfaser:

1. Glykolys – anaerob klyvning av glukos till pyruvat i cytoplasman.
2. Länkreaktion – oxidation av pyruvat till acetyl-CoA, in i mitokondrierna.
3. Krebs (citronsyra) cykel – acetyl-CoA kombineras med oxaloacetat och producerar elektronbärare och ATP.
4. Elektrontransportkedja – oxidativ fosforylering i det inre mitokondriella membranet, som producerar huvuddelen av ATP.

Den fullständiga aeroba reaktionen är:

C₆H₁₂O6 + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36–38 ATP

Avfallsprodukter från cellandning

När syre är ont om eller otillgängligt tillgriper cellerna fermentering och omvandlar pyruvat till biprodukter som inte återvinns i samma väg.

• Mjölksyrajäsning – pyruvat reduceras till laktat, vilket regenererar NAD⁺. Laktat kan rensas av levern men anses allmänt vara avfall.
• Alkoholjäsning – i jäst omvandlas pyruvat till etanol och CO₂. Även om avfall i samband med andning har etanol en utbredd industriell och kulturell betydelse.

Dessa biprodukter illustrerar att även de mest effektiva biologiska systemen har resultat som inte omedelbart återanvänds, men de spelar avgörande roller bortom cellen.