Ključna razlika – ciklična proti neciklični fotofosforilaciji
Fotofosforilacija ali fotosintetska fosforilacija je proces, pri katerem nastaja ATP med svetlobno odvisnimi reakcijami fotosinteze. Fosfatna skupina je dodana ADP, da se tvori ATP, pri čemer se uporablja protonska gibalna sila, ki nastane med cikličnimi in necikličnimi transportnimi verigami elektronov fotosinteze. Energijo dovaja sončna svetloba za sprožitev procesov in sinteza ATP poteka na kompleksih ATPaze, ki se nahajajo v tilakoidnih membranah kloroplastov. Sinteza ATP med cikličnim pretokom elektronov anoksigene fotosinteze je znana kot ciklična fotofosforilacija. Proizvodnja ATP med necikličnim pretokom elektronov kisikove fotosinteze je znana kot neciklična fotofosforilacija. To je ključna razlika med ciklično in neciklično fotofosforilacijo.
Kaj je ciklična fotofosforilacija?
Ciklična fosforilacija je proces, ki proizvaja ATP iz ADP med svetlobo odvisno ciklično transportno verigo elektronov fotosinteze. Fotosistem I je vključen v ta proces. Ko klorofili PS I absorbirajo svetlobno energijo, se visokoenergijski elektroni sprostijo iz reakcijskega centra P700. Te elektrone sprejme primarni akceptor elektronov in nato potujejo prek več akceptorjev elektronov, kot so feredoksin (Fd), plastokinon (PQ), citokromski kompleks in plastocianin (PC). Končno se ti elektroni po cikličnem gibanju vrnejo na P700. Ko elektroni potujejo navzdol skozi nosilce elektronov, sprostijo potencialno energijo. Ta energija se porabi za proizvodnjo ATP iz ADP z encimom ATP sintaza. Zato je ta proces znan kot ciklična fotofosforilacija.
PS II ni vključen v ciklično fotofosforilacijo. Zato voda ni vključena v ta proces; posledično ciklična fotofosforilacija ne ustvari molekularnega kisika kot stranskega produkta. Ker se elektroni vrnejo v PS I, se med ciklično fotofosforilacijo ne ustvari redukcijska moč (ni NADPH).
Slika 01: Ciklična fotofosforilacija
Kaj je neciklična fotofosforilacija?
Neciklična fotofosforilacija je proces sinteze ATP z uporabo svetlobne energije z neciklično transportno verigo elektronov fotosinteze. V ta proces sta vključeni dve vrsti fotosistemov, imenovani PS I in PS II. Neciklično fotofosforilacijo sproži PS II. Absorbira svetlobno energijo in sprošča visokoenergijske elektrone. Molekule vode se v bližini PS II cepijo s sproščanjem protonov (ionov H+) in molekularnega kisika zaradi absorbirane energije. Visokoenergijske elektrone sprejme primarni akceptor elektronov in prehajajo skozi plastokinon (PQ), citokromski kompleks in plastocianin (PC). Nato te elektrone prevzame PS I. Elektroni, ki jih sprejme PS I, se ponovno prenesejo skozi akceptorje elektronov in dosežejo NADP+ Ti elektroni se združijo s H+in NADP+, da tvorijo NADPH in prekinejo transportno verigo elektronov. Med transportno verigo elektronov se sproščena energija porabi za proizvodnjo ATP iz ADP. Ker se elektroni ne vrnejo v PS II, je ta proces znan kot neciklična fotofosforilacija.
V primerjavi s ciklično fotofosforilacijo je neciklična fotofosforilacija pogosta in jo pogosto opazimo pri vseh zelenih rastlinah, algah in cianobakterijah. To je virusen proces za žive organizme, saj je to edini proces, ki sprošča molekularni kisik v okolje.
Slika 02: Neciklična fotofosforilacija
Kakšna je razlika med ciklično in neciklično fotofosforilacijo?
Ciklična proti neciklični fotofosforilacija |
|
| Ciklična fotofosforilacija se nanaša na proces, ki proizvaja ATP med ciklično transportno verigo elektronov svetlobno odvisne fotosinteze. | Neciklična fotofosforilacija se nanaša na proces, ki proizvaja ATP iz neciklične transportne verige elektronov v svetlobnih reakcijah fotosinteze. |
| Photosystem | |
| Samo en fotosistem (PS I) je vključen v ciklično fotofosforilacijo. | Fotosistema I in II sta vključena v neciklično fotofosforilacijo. |
| Narava transportne verige elektronov | |
| Elektroni potujejo v ciklični transportni verigi elektronov in se vračajo v PS I | Elektroni potujejo v necikličnih verigah. |
| Izdelki | |
| V tem procesu nastane samo ATP. | ATP, O2 in NADPH. |
| Voda | |
| Voda se med tem postopkom ne deli. | Voda cepi ali fotolizira. |
| Proizvodnja kisika | |
| Med ciklično fotofosforilacijo ne nastaja kisik | Molekularni kisik nastane pri neciklični fotofosforilaciji. |
| Prvi darovalec elektronov | |
| Prvi donor elektronov je PS I. | Voda je prvi darovalec elektronov. |
| Prvi sprejemnik elektronov | |
| Končni akceptor elektronov je PS I. | Končni akceptor elektronov je NADP+ |
| Organizmi | |
| Ciklično fotofosforilacijo kažejo nekatere bakterije. | Neciklična fotofosforilacija je pogosta pri zelenih rastlinah, algah in cianobakterijah. |
Povzetek – ciklična proti neciklični fotofosforilaciji
ATP nastaja s svetlobno energijo, absorbirano med fotosintezo. Ta proces je znan kot fotofosforilacija. Fotofosforilacija se lahko zgodi po dveh poteh, znanih kot ciklična in neciklična fotofosforilacija. Med ciklično fotofosforilacijo visokoenergijski elektroni potujejo skozi akceptorje elektronov v cikličnih gibanjih in sproščajo energijo za proizvodnjo ATP. Med neciklično fotofosforilacijo visokoenergijski elektroni tečejo skozi akceptorje elektronov v necikličnih gibanjih v obliki črke Z. Pri neciklični fotofosforilaciji se sproščeni elektroni ne vrnejo v iste fotosisteme. Vendar se v obeh procesih ATP proizvaja na enak način z uporabo potencialne energije, ki jo sprosti transportna veriga elektronov. Neciklična fotofosforilacija proizvaja ATP, O2 in NADPH, medtem ko ciklična fotofosforilacija proizvaja samo ATP. Oba fotosistema sodelujeta pri neciklični fotofosforilaciji, medtem ko samo en fotosistem (PS I) sodeluje pri ciklični fotofosforilaciji. To je razlika med ciklično in neciklično fotofosforilacijo.
