Kluczowa różnica – fotofosforylacja cykliczna i niecykliczna
Fotofosforylacja lub fosforylacja fotosyntetyczna to proces, w którym ATP jest wytwarzany podczas zależnych od światła reakcji fotosyntezy. Grupa fosforanowa jest dodawana do ADP, aby utworzyć ATP, wykorzystując siłę napędową protonów generowaną podczas cyklicznych i niecyklicznych łańcuchów transportu elektronów w fotosyntezie. Energia jest dostarczana przez światło słoneczne do inicjowania procesów, a synteza ATP zachodzi na kompleksach ATPazy zlokalizowanych w błonach tylakoidów chloroplastów. Synteza ATP podczas cyklicznego przepływu elektronów fotosyntezy anoksygenowej jest znana jako cykliczna fotofosforylacja. Produkcja ATP podczas niecyklicznego przepływu elektronów w fotosyntezie tlenowej jest znana jako niecykliczna fotofosforylacja. To jest kluczowa różnica między fotofosforylacją cykliczną i niecykliczną.
Co to jest fotofosforylacja cykliczna?
Fosforylacja cykliczna to proces, który wytwarza ATP z ADP podczas zależnego od światła cyklicznego łańcucha transportu elektronów fotosyntezy. Photosystem I jest zaangażowany w ten proces. Kiedy chlorofile z PS I absorbują energię świetlną, elektrony o wysokiej energii są uwalniane z centrum reakcyjnego P700. Elektrony te są przyjmowane przez pierwotny akceptor elektronów, a następnie przechodzą przez kilka akceptorów elektronów, takich jak ferredoksyna (Fd), plastochinon (PQ), kompleks cytochromowy i plastocyjanina (PC). Ostatecznie elektrony te wracają do P700 po przejściu przez ruch cykliczny. Kiedy elektrony przemieszczają się w dół przez nośniki elektronów, uwalniają energię potencjalną. Energia ta jest wykorzystywana do produkcji ATP z ADP przez enzym syntazy ATP. Stąd proces ten jest znany jako cykliczna fotofosforylacja.
PS II nie bierze udziału w cyklicznej fotofosforylacji. Dlatego woda nie bierze udziału w tym procesie; w rezultacie cykliczna fotofosforylacja nie generuje tlenu cząsteczkowego jako produktu ubocznego. Ponieważ elektrony powracają do PS I, podczas cyklicznej fotofosforylacji nie jest generowana żadna moc redukująca (brak NADPH).
Rysunek 01: Cykliczna fotofosforylacja
Co to jest niecykliczna fotofosforylacja?
Niecykliczna fotofosforylacja to proces syntezy ATP z wykorzystaniem energii świetlnej w niecyklicznym łańcuchu transportu elektronów fotosyntezy. W proces ten zaangażowane są dwa typy fotosystemów o nazwach PS I i PS II. Niecykliczna fotofosforylacja jest inicjowana przez PS II. Pochłania energię świetlną i uwalnia elektrony o wysokiej energii. Cząsteczki wody rozdzielają się w pobliżu PS II, uwalniając protony (jony H+) i tlen cząsteczkowy dzięki pochłoniętej energii. Elektrony o wysokiej energii są akceptowane przez pierwotny akceptor elektronów i przechodzą przez plastochinon (PQ), kompleks cytochromowy i plastocyjaninę (PC). Następnie te elektrony są zabierane przez PS I. Elektrony przyjęte przez PS I przechodzą ponownie przez akceptory elektronów i docierają do NADP+ Elektrony te łączą się z H+i NADP+, aby utworzyć NADPH i zakończyć łańcuch transportu elektronów. Podczas łańcucha transportu elektronów uwolniona energia jest wykorzystywana do produkcji ATP z ADP. Ponieważ elektrony nie wracają do PS II, proces ten jest znany jako niecykliczna fotofosforylacja.
W porównaniu z cykliczną fotofosforylacją, niecykliczna fotofosforylacja jest powszechna i szeroko obserwowana we wszystkich roślinach zielonych, algach i sinicach. Jest to proces wirusowy dla żywych organizmów, ponieważ jest to jedyny proces, który uwalnia tlen cząsteczkowy do środowiska.
Rysunek 02: Niecykliczna fotofosforylacja
Jaka jest różnica między fotofosforylacją cykliczną a niecykliczną?
Fotofosforylacja cykliczna a niecykliczna |
|
| Cykliczna fotofosforylacja odnosi się do procesu, który wytwarza ATP podczas cyklicznego łańcucha transportu elektronów fotosyntezy zależnej od światła. | Niecykliczna fotofosforylacja odnosi się do procesu, który wytwarza ATP z niecyklicznego łańcucha transportu elektronów w lekkich reakcjach fotosyntezy. |
| Fotosystem | |
| Tylko jeden fotosystem (PS I) jest zaangażowany w cykliczną fotofosforylację. | Fotosystemy I i II biorą udział w niecyklicznej fotofosforylacji. |
| Natura łańcucha transportu elektronów | |
| Elektrony podróżują w cyklicznym łańcuchu transportu elektronów i wracają do PS I | Elektrony podróżują w niecyklicznych łańcuchach. |
| Produkty | |
| W tym procesie wytwarzany jest tylko ATP. | ATP, O2 i NADPH są wytwarzane w tym procesie. |
| Woda | |
| W trakcie tego procesu woda nie jest rozdzielana. | Woda rozszczepia się lub fotoliza. |
| Generowanie tlenu | |
| Tlen nie jest generowany podczas cyklicznej fotofosforylacji | Tlen cząsteczkowy jest generowany w niecyklicznej fotofosforylacji. |
| Pierwszy dawca elektronów | |
| Pierwszym dawcą elektronów jest PS I. | Woda jest pierwszym dawcą elektronów. |
| Pierwszy akceptor elektronów | |
| Ostatecznym akceptorem elektronów jest PS I. | Ostatecznym akceptorem elektronów jest NADP+ |
| Organizmy | |
| Cykliczną fotofosforylację wykazują niektóre bakterie. | Niecykliczna fotofosforylacja jest powszechna w roślinach zielonych, algach i sinicach. |
Podsumowanie – Fotofosforylacja cykliczna vs niecykliczna
ATP jest wytwarzany przez energię świetlną pochłoniętą podczas fotosyntezy. Proces ten jest znany jako fotofosforylacja. Fotofosforylacja może odbywać się dwoma szlakami znanymi jako fotofosforylacja cykliczna i niecykliczna. Podczas cyklicznej fotofosforylacji elektrony o wysokiej energii przechodzą przez akceptory elektronów w ruchach cyklicznych i uwalniają energię, aby wytworzyć ATP. Podczas niecyklicznej fotofosforylacji elektrony o wysokiej energii przepływają przez akceptory elektronów w niecyklicznych ruchach w kształcie litery Z. Uwolnione elektrony nie wracają do tych samych fotosystemów w niecyklicznej fotofosforylacji. Jednak w obu procesach ATP jest wytwarzany w ten sam sposób, wykorzystując energię potencjalną uwalnianą przez łańcuch transportu elektronów. Niecykliczna fotofosforylacja wytwarza ATP, O2 i NADPH, podczas gdy cykliczna fotofosforylacja wytwarza tylko ATP. Oba fotosystemy biorą udział w niecyklicznej fotofosforylacji, podczas gdy tylko jeden fotosystem (PS I) bierze udział w cyklicznej fotofosforylacji. Jest to różnica między fotofosforylacją cykliczną i niecykliczną.
