Fő különbség – ciklikus és nem ciklikus fotofoszforiláció
A fotofoszforiláció vagy a fotoszintetikus foszforiláció olyan folyamat, amelyben ATP termelődik a fotoszintézis fényfüggő reakciói során. Egy foszfátcsoportot adnak az ADP-hez, hogy ATP-t képezzenek, felhasználva a fotoszintézis ciklikus és nem ciklikus elektrontranszport láncai során keletkező protonhajtóerőt. Az energiát a napfény szolgáltatja a folyamatok beindításához, és az ATP szintézis a kloroplasztiszok tilakoid membránjaiban található ATP-áz komplexeken megy végbe. Az anoxigén fotoszintézis ciklikus elektronáramlása során az ATP-szintézist ciklikus fotofoszforilációnak nevezik. Az oxigénes fotoszintézis nemciklusos elektronáramlása során az ATP-termelés nem ciklikus fotofoszforilációként ismert. Ez a legfontosabb különbség a ciklikus és a nem ciklikus fotofoszforiláció között.
Mi az a ciklikus fotofoszforiláció?
A ciklikus foszforiláció egy olyan folyamat, amely ATP-t termel ADP-ből a fotoszintézis fényfüggő ciklikus elektrontranszport lánca során. A Photosystem I részt vesz ebben a folyamatban. Amikor a PS I klorofilljai fényenergiát nyelnek el, nagy energiájú elektronok szabadulnak fel a P700 reakcióközpontból. Ezeket az elektronokat egy primer elektronakceptor fogadja be, majd több elektronakceptoron, például ferredoxin (Fd), plasztokinon (PQ), citokróm komplex és plasztocianin (PC) keresztül haladnak át. Végül ezek az elektronok ciklikus mozgás után visszatérnek a P700-ba. Amikor az elektronok lefelé haladnak az elektronhordozókon keresztül, potenciális energiát szabadítanak fel. Ezt az energiát használják fel az ATP-ből ATP-szintáz enzim által ATP előállítására. Ezért ezt a folyamatot ciklikus fotofoszforilációnak nevezik.
A PS II nem vesz részt a ciklikus fotofoszforilációban. Ezért a víz nem vesz részt ebben a folyamatban; ennek eredményeként a ciklikus fotofoszforiláció nem termel molekuláris oxigént melléktermékként. Mivel az elektronok visszatérnek a PS I-be, a ciklikus fotofoszforiláció során nem keletkezik redukáló teljesítmény (nincs NADPH).
01. ábra: Ciklikus fotofoszforiláció
Mi az a nemciklikus fotofoszforiláció?
A nemciklusos fotofoszforiláció az ATP-szintézis folyamata, amely fényenergiát használ a fotoszintézis nemciklusos elektrontranszport lánca révén. Ebben a folyamatban kétféle fotorendszer vesz részt, ezek a PS I és PS II. A nemciklikus fotofoszforilációt a PS II kezdeményezi. Elnyeli a fényenergiát és nagy energiájú elektronokat szabadít fel. A vízmolekulák a PS II közelében szétválnak az elnyelt energia hatására protonok (H+ ionok) és molekuláris oxigén felszabadulásával. A nagy energiájú elektronokat egy primer elektronakceptor fogadja be, és áthalad a plasztokinonon (PQ), a citokróm komplexen és a plasztocianinon (PC). Ezután ezeket az elektronokat felveszi a PS I. A PS I által elfogadott elektronokat újra átengedik az elektronakceptorokon, és elérik a NADP+ Ezek az elektronok egyesülnek a H+és NADP+ a NADPH létrehozásához és az elektronszállítási lánc lezárásához. Az elektronszállítási lánc során a felszabaduló energiát ADP-ből ATP előállítására használják fel. Mivel az elektronok nem kerülnek vissza a PS II-be, ezt a folyamatot nemciklikus fotofoszforilációnak nevezik.
A ciklikus fotofoszforilációhoz képest a nem ciklikus fotofoszforiláció gyakori, és széles körben megfigyelhető minden zöld növényben, algában és cianobaktériumban. Ez egy vírusos folyamat az élő szervezetek számára, mivel ez az egyetlen folyamat, amely molekuláris oxigént szabadít fel a környezetbe.
02. ábra: Nem ciklikus fotofoszforiláció
Mi a különbség a ciklikus és a nem ciklikus fotofoszforiláció között?
Ciklikus vs nem ciklikus fotofoszforiláció |
|
| A ciklikus fotofoszforiláció arra a folyamatra utal, amely ATP-t termel a fényfüggő fotoszintézis ciklikus elektrontranszport lánca során. | A nemciklusos fotofoszforiláció arra a folyamatra utal, amely a fotoszintézis fényreakciói során ATP-t termel nemciklusos elektrontranszport láncból. |
| Photosystem | |
| Csak egy fotorendszer (PS I) vesz részt a ciklikus fotofoszforilációban. | A Photosystem I és II részt vesz a nem ciklikus fotofoszforilációban. |
| Az elektronszállítási lánc természete | |
| Az elektronok ciklikus elektronszállítási láncban utaznak, és visszatérnek a PS I-be | Az elektronok nem ciklikus láncokban utaznak. |
| Termékek | |
| Csak ATP termelődik ebben a folyamatban. | ATP, O2 és NADPH keletkezik ebben a folyamatban. |
| Víz | |
| A víz nem hasad fel a folyamat során. | A víz felhasad vagy fotolizál. |
| Oxigéngeneráció | |
| A ciklikus fotofoszforiláció során nem termelődik oxigén | Molekuláris oxigén a nem ciklikus fotofoszforiláció során keletkezik. |
| Első elektrondonor | |
| Az első elektrondonor a PS I. | A víz az első elektrondonor. |
| Első elektronelfogadó | |
| A végső elektronakceptor a PS I. | A végső elektronakceptor a NADP+ |
| Organizmusok | |
| A ciklikus fotofoszforilációt bizonyos baktériumok mutatják. | A nemciklikus fotofoszforiláció gyakori a zöld növényekben, algákban és cianobaktériumokban. |
Összefoglaló – Ciklikus vs nem ciklikus fotofoszforiláció
Az ATP-t a fotoszintézis során elnyelt fényenergia állítja elő. Ezt a folyamatot fotofoszforilációnak nevezik. A fotofoszforiláció kétféle úton, ciklikus és nem ciklikus fotofoszforiláción keresztül történhet. A ciklikus fotofoszforiláció során a nagy energiájú elektronok ciklikus mozgások során áthaladnak az elektronakceptorokon, és energiát szabadítanak fel ATP előállítására. A nem ciklikus fotofoszforiláció során nagy energiájú elektronok áramlanak át az elektronakceptorokon Z-alakú nemciklusos mozgásokban. A nem ciklikus fotofoszforiláció során a felszabaduló elektronok nem térnek vissza ugyanabba a fotorendszerbe. Azonban mindkét folyamatban az ATP-t azonos módon állítják elő az elektrontranszport-lánc által felszabaduló potenciális energia felhasználásával. A nemciklusos fotofoszforiláció ATP-t, O2 és NADPH-t, míg a ciklikus fotofoszforiláció csak ATP-t termel. Mindkét fotorendszer részt vesz a nem ciklikus fotofoszforilációban, míg csak egy fotorendszer (PS I) vesz részt a ciklikus fotofoszforilációban. Ez a különbség a ciklikus és a nem ciklikus fotofoszforiláció között.
