Kluczowa różnica – fosforylacja oksydacyjna a fotofosforylacja
Trójfosforan adenozyny (ATP) jest ważnym czynnikiem przetrwania i funkcjonowania organizmów żywych. ATP jest znane jako uniwersalna waluta energetyczna życia. Produkcja ATP w żywym systemie zachodzi na wiele sposobów. Fosforylacja oksydacyjna i fotofosforylacja to dwa główne mechanizmy, które wytwarzają większość komórkowego ATP w żywym systemie. Fosforylacja oksydacyjna wykorzystuje tlen cząsteczkowy podczas syntezy ATP i ma miejsce w pobliżu błon mitochondriów, podczas gdy fotofosforylacja wykorzystuje światło słoneczne jako źródło energii do produkcji ATP i ma miejsce w błonie tylakoidowej chloroplastu. Kluczowa różnica między fosforylacją oksydacyjną a fotofosforylacją polega na tym, że produkcja ATP jest napędzana przez przeniesienie elektronów do tlenu w fosforylacji oksydacyjnej, podczas gdy światło słoneczne napędza produkcję ATP w fotofosforylacji.
Co to jest fosforylacja oksydacyjna?
Fosforylacja oksydacyjna to szlak metaboliczny, który wytwarza ATP przy użyciu enzymów z obecnością tlenu. Jest to ostatni etap oddychania komórkowego organizmów tlenowych. Istnieją dwa główne procesy fosforylacji oksydacyjnej; łańcuch transportu elektronów i chemiosmoza. W łańcuchu transportu elektronów ułatwia reakcje redoks, które obejmują wiele pośrednich redoks w celu kierowania ruchem elektronów od donorów elektronów do akceptorów elektronów. Energia pochodząca z tych reakcji redoks jest wykorzystywana do wytwarzania ATP w chemiosmozie. W kontekście eukariontów fosforylacja oksydacyjna zachodzi w różnych kompleksach białkowych w obrębie błony wewnętrznej mitochondriów. W kontekście prokariotów enzymy te są obecne w przestrzeni międzybłonowej komórki.
Białka biorące udział w fosforylacji oksydacyjnej są ze sobą połączone. U eukariontów pięć głównych kompleksów białkowych jest wykorzystywanych podczas łańcucha transportu elektronów. Ostatecznym akceptorem elektronów fosforylacji oksydacyjnej jest tlen. Przyjmuje elektron i redukuje się do wody. W związku z tym tlen powinien być obecny, aby wytworzyć ATP przez fosforylację oksydacyjną.
Rysunek 01: Fosforylacja oksydacyjna
Energia uwalniana podczas przepływu elektronów przez łańcuch jest wykorzystywana do transportu protonów przez wewnętrzną błonę mitochondriów. Ta potencjalna energia jest kierowana do końcowego kompleksu białkowego, którym jest syntaza ATP do produkcji ATP. Produkcja ATP zachodzi w kompleksie syntazy ATP. Katalizuje dodanie grupy fosforanowej do ADP i ułatwia tworzenie ATP. Produkcja ATP z wykorzystaniem energii uwalnianej podczas transferu elektronów jest znana jako chemiosmoza.
Co to jest fotofosforylacja?
W kontekście fotosyntezy proces fosforylowania ADP do ATP przy użyciu energii światła słonecznego nazywany jest fotofosforylacją. W tym procesie światło słoneczne aktywuje różne cząsteczki chlorofilu, tworząc donor elektronów o wysokiej energii, który byłby akceptowany przez akceptor elektronów o niskiej energii. Dlatego energia świetlna obejmuje tworzenie zarówno wysokoenergetycznego donora elektronów, jak i niskoenergetycznego akceptora elektronów. W wyniku wytworzonego gradientu energii elektrony będą przemieszczać się od donora do akceptora w sposób cykliczny i niecykliczny. Ruch elektronów odbywa się poprzez łańcuch transportu elektronów.
Fotofosforylację można podzielić na dwie grupy; fotofosforylacja cykliczna i fotofosforylacja niecykliczna. Cykliczna fotofosforylacja zachodzi w specjalnym miejscu chloroplastu zwanym błoną tylakoidów. Cykliczna fotofosforylacja nie wytwarza tlenu i NADPH. Ten cykliczny szlak inicjuje przepływ elektronów do kompleksu pigmentu chlorofilowego zwanego fotosystemem I. Z fotosystemu I zostaje pobudzony elektron o wysokiej energii. Ze względu na niestabilność elektronu zostanie on zaakceptowany przez akceptor elektronów o niższych poziomach energii. Po zainicjowaniu elektrony będą przemieszczać się od jednego akceptora elektronów do następnego w łańcuchu, pompując jony H+ przez błonę, która wytwarza siłę napędową protonów. Ta siła napędowa protonów prowadzi do rozwoju gradientu energii, który jest wykorzystywany w produkcji ATP z ADP przy użyciu enzymu syntazy ATP podczas procesu.
Rysunek 02: Fotofosforylacja
W niecyklicznej fotofosforylacji obejmuje dwa kompleksy pigmentów chlorofilowych (fotosystem I i fotosystem II). Ma to miejsce w zrębie. W tym szlaku fotolizy wody cząsteczka zachodzi w fotosystemie II, który początkowo zatrzymuje w fotosystemie dwa elektrony pochodzące z reakcji fotolizy. Energia świetlna polega na wzbudzeniu elektronu z fotosystemu II, który przechodzi reakcję łańcuchową i ostatecznie zostaje przeniesiony na cząsteczkę rdzenia obecną w fotosystemie II. Elektron będzie przemieszczał się od jednego akceptora elektronów do następnego w gradiencie energii, który zostanie ostatecznie zaakceptowany przez cząsteczkę tlenu. Tutaj w tej ścieżce wytwarzany jest zarówno tlen, jak i NADPH.
Jakie są podobieństwa między fosforylacją oksydacyjną a fotofosforylacją?
- Oba procesy są ważne w transferze energii w żywym systemie.
- Oboje zaangażowani w wykorzystanie półproduktów redoks.
- W obu procesach wytwarzanie siły napędowej protonów prowadzi do przeniesienia jonów H+ przez membranę.
- Gradient energii wytworzony przez oba procesy jest używany do wytwarzania ATP z ADP.
- Oba procesy używają enzymu syntazy ATP do wytworzenia ATP.
Jaka jest różnica między fosforylacją oksydacyjną a fotofosforylacją?
Fosforylacja oksydacyjna a fotofosforylacja |
|
| Fosforylacja oksydacyjna to proces wytwarzania ATP przy użyciu enzymów i tlenu. Jest to ostatni etap oddychania tlenowego. | Fotofosforylacja to proces produkcji ATP przy użyciu światła słonecznego podczas fotosyntezy. |
| Źródło energii | |
| Tlen cząsteczkowy i glukoza są źródłami energii fosforylacji oksydacyjnej. | Światło słoneczne jest źródłem energii fotofosforylacji. |
| Lokalizacja | |
| Fosforylacja oksydacyjna występuje w mitochondriach | Fotofosforylacja zachodzi w chloroplastach |
| Wystąpienie | |
| Fosforylacja oksydacyjna zachodzi podczas oddychania komórkowego. | Fotofosforylacja zachodzi podczas fotosyntezy. |
| Ostateczny akceptor elektronów | |
| Tlen jest ostatnim akceptorem elektronów fosforylacji oksydacyjnej. | NADP+ jest końcowym akceptorem elektronów fotofosforylacji. |
Podsumowanie – Fosforylacja oksydacyjna a fotofosforylacja
Wytwarzanie ATP w żywym systemie odbywa się na wiele sposobów. Fosforylacja oksydacyjna i fotofosforylacja to dwa główne mechanizmy, które wytwarzają większość komórkowego ATP. U eukariontów fosforylacja oksydacyjna zachodzi w różnych kompleksach białkowych w błonie wewnętrznej mitochondriów. Obejmuje wiele pośrednich redoks, które napędzają ruch elektronów od donorów elektronów do akceptorów elektronów. W końcu energia uwolniona podczas przenoszenia elektronów jest wykorzystywana do produkcji ATP przez syntazę ATP. Proces fosforylowania ADP do ATP przy użyciu energii światła słonecznego nazywany jest fotofosforylacją. Dzieje się to podczas fotosyntezy. Fotofosforylacja odbywa się na dwa główne sposoby; fotofosforylacja cykliczna i fotofosforylacja niecykliczna. Fosforylacja oksydacyjna zachodzi w mitochondriach, a fotofosforylacja w chloroplastach. To jest różnica między fosforylacją oksydacyjną a fotofosforylacją.
Pobierz PDF Fosforylacja oksydacyjna a fotofosforylacja
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między fotofosforylacją oksydacyjną a fotofosforylacją
