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La respiración celular y la fotosíntesis son partes importantes del ciclo de carbono. El ciclo de carbono es el sendero a través del cual el carbono es reciclado en la biosfera. Mientras la respiración celular libera dióxido de carbono al ambiente, la fotosíntesis saca dióxido de carbono fuera de la atmósfera. El intercambio de dióxido de carbono y oxígeno durante la fotosíntesis y la respiración celular por todo el mundo ayudan a mantener a nivel estable los niveles atmosféricos de oxígeno y dióxido de carbono.
La fotosíntesis usa ATP (energía) y la respiración celular libera ATP. Por esta razón la fotosintesis La fotosíntesis es un proceso anabólico (reacción endergónica); y la respiración celular es un proceso catabólico (reacción exergónica).